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导读
什么是深度学习？如何运用“5E教学法”达成深度学习的目标？本文进行了系统阐述。
来源丨高校教师发展在线
当前，深度学习备受关注，此概念最早出现在机器学习领域，主要研究机器是如何学习，本质上是人的思维、意识和信息处理过程的模仿和智能开发，是一门人工智能的科学。
据研究，教育领域中的深度学习概念最早由瑞典哥德堡大学的马顿和萨乔提出，他们在1976年研究大学生在进行大量散文阅读任务时，所表现出的不同的学习过程和使用的学习策略以及理解和记忆的差异化学习结果。他们发现，学生在学习过程中处理信息存在不同水平，呈现浅层和深层的差异。当学生使用浅层学习策略时，只能获得对问题的浅表回答，学习过程表现为机械的死记硬背；当学生使用深层学习策略时，则能关注到文章主题和主要观点。两位学者由此提出了“深度学习”概念，指出深度学习是一个知识的迁移过程，有助于学习者提高解决问题并做出决策的能力。此后，许多学者和教育研究组织纷纷开始对深度学习开始研究，在世界各地兴起了研究热潮。美国教育研究会（America Institutes for Research）将其深度学习细化为认知、人际、自我三大领域，形成了深度学习在领域维度与能力维度的兼容性框架。如图：
从此框架中我们可以看到深度学习是针对教学实践中存在大量的机械学习、死记硬背、知其然而不知其所以然的浅层学习或者虚假学习现象而提出的。深度学习主要体现了五个特征：学生学习是投入积极的，情感是愉悦快乐的；是基于理解的学习过程；学习活动和认知能力处于较高认知水平层次；在整体性学习的背景下，学生在各种知识和现象间建立联通关系，逐渐建立自己的知识体系；具有创造和批判的思维行为，能够解决基于真实场景下的生活问题。国内学者黎加厚认为：深度学习是指在理解的基础上，学习者能够批判地学习新思想和事实，将它们融入原有的认识结构中，能够在众多的思想（知识或概念）进行联系，并能够将有的知识迁移到新的中，做出决策和解决问题的能力。今天我们的课堂教学改革已经做出了很多努力，但是弊端或问题依然很多，如学生学习的主体性还没有充分体现，学生的学习主动性还没有充分激发，学科思维和本质还没有充分落实，过多地传授知识和事实等等。深度学习的研究和实践正是能够解决这些问题的途径和办法，是课程改革走向深入的必需。5E教学法最早起源于生物学科的教学，是由美国生物学课程研究（BSCS）开发出的一种建构主义教学模式，后因其完备的实用性受到了教育界的高度关注，是美国科学课堂的主流教学方法。五个“E”具体为参与（Engagement）、探究（Exploration）、解释（Explanation）、详细说明（Elaboration）、评价（Evaluation）。因为5个学习阶段都以“E”开头，所以又被称为“5E”教学模式。5E教学模式的每个教学环节充分挖掘了学生的主体地位，激发学生的认知兴趣和思维，强调学习的过程，突出知识的创新和应用，与深度学习的理念有着异曲同工之妙，不仅能够给予国内科学教育提供启发和借鉴，而且能够促进深度学习的落实和实践，促进科学教育的变革和学生科学素养的培养。
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5E教学模式的教与学
5E教学模式主要应用在科学学科，科学体系主要由若干个核心概念和知识组成，此模式强调的是以学生为中心，通过运用调查和实验的方法解决问题，强调通过小组合作学习促进学生对科学概念的理解和知识的建构。参与（Engagement）：激发学生参与和探究兴趣
这个环节是“5E”教学模式的起始环节，类似于教学导入或者暖场铺垫。目的在于激发学生对学习任务产生兴趣，驱动学生主动进行学习和探究，并提出所要学习的关键知识，与已有的知识和经验发生联系，为探究做好准备。教师的主要任务是创设问题情境来激发学生的学习兴趣。这里的问题情境要坚持三个联系：与学生的现实生活联系起来，与课程内容和教学任务联系起来，与原有的知识和概念联系起来。情境中的问题能够吸引学生，引起认知冲突，从而激发学生主动探究和认知思维，主动建构知识的兴趣。这样的问题通常是基于现实世界的问题、复杂的问题或者开放型的问题。学生的任务是专注倾听，并对新知提出问题和自己所感兴趣的地方，并通过对于教师问题的回应和对自己问题的确证找到自己理解切入点。2. 探究（Exploration）：深入持续开展探究这一阶段是该模式的中心环节，知识的获得、技能技巧的掌握都在本阶段完成。在探究的过程中，学生是主体，教师的作用是引导和帮助。此环节主要目的是使得学生开展真实和有效的探究，经历和学习关键概念，习得新的技能，并获得研究、探寻和提问的体验，还在反馈和检查中掌握知识内在的关系，获得理解性发展。实验研究、场景研究、动手操作是此环节中经常出现的教学任务。教师的角色是学生学习的促进者和观察者，教师要能够倾听学生的声音，分析学生的行为，并及时提出针对性的问题反馈、跟踪和调适，确保学生能够有效、正确地开展探究。教师要为学生提供思考和反馈的时间，促进学生思考和学习真实、高质量地完成。教师还要设计和鼓励学生开展合作式学习。学生只有把自己的经验拿来不断与他人的经验相互印证，观点才能不断丰富，判断才能延伸，思维才能逐渐清晰。在此环节中，学生要针对特定的内容进行探究活动，他们要观察和分析现象、建立事物之间的联系、概括规律、识别变量，这是引入新概念或术语的重要前提。他们首先要成为一个好的倾听者，能够分享彼此的观点，但不是贸然地评判。学生要像科学家一样，记录活动过程和数据，并不时归纳总结。学生还要测验预言和假设，并在学习过程中不断形成新的预言和假设。一旦活动出现偏差，要调整修改，提出替代方案。由于学生进行了具体的探究活动，学生的原有概念、技能、方法等逐渐被暴露出来，为之后创造了便利的条件。3. 解释（Explanation）：检验是否真正理解所学内容此环节是此模式的关键环节，主要目的是进一步帮助学生在新的学习场景下理解关键知识和概念，巩固新旧知识和概念间的联系、理解，进一步将学习的知识转化为学生个体内化的经验和认知。这是使新概念、过程或方法明确化和可理解化的过程。此环节通常体现小组内个体交流发言和小组代表交流汇报。教师要提供充分的机会让学生描述和解释他们观察到的东西，并解释为什么会这样。要知其然，还要知其所以然。在此之前，教师通过各种指导，向学生解释如何对观察到的现象进行科学解释。教师要引导学生在解释时将这些科学解释与学生从参与的探索活动中获得的证据联系起来，并且还要与学生已经形成的解释联系起来，形成充分的证据链和逻辑关系。教师还要引导学生用科学术语来解释说明探究过程和结果，从而促使学生深刻理解科学概念。解释是促进或者检验学生理解的重要方式。《追求理解的教学设计》一书提出了六个“理解侧面”。解释是检验学生是否理解所学的侧面之一，此书说到：解释是恰如其分地运用理论和图示，有见地、合理地说明事件、行为和观点。换句话说，学生能够解释事物是如何运作的，它们反映了什么，在什么地方相互联系，为什么会发生。也就是说在教学时要求学生们对一些问题给出自己的理解和解释，基于问题的学习。无论是组内交流还是小组汇报，学生能够学习到他人思想中正确且精华的部分并内化到自己的思维中，尽可能的尝试根据自己的理解表达原理或概念；运用探究过程和结果，解释问题现象，分析结果原因；对探究的问题做出结论。教师能够从解释中了解学生对于概念和知识掌握程度，并帮助解决问题，引导学生不断深入和正确理解概念。4. 拓展延伸（Elaboration）：学以致用促进知识和概念转化此环节是新概念学习的延伸环节，主要目的是促进学生将新学习的内容用在新的或相似场景中，发展学生对概念的理解和应用技巧，使得学生扩充概念的基本内涵，并与其他已有概念建立某种联系，并能够用标准和正确的科学术语交流解释新的情境或新的问题。在建构概念的过程中，学生的观察、实验、操作、测量、记录等技能得到了训练，学生的推理、预测、分析、解释、应用的能力得到了提升，这些都是传统的、讲授式的教学模式中无法实现的培养目标。在这个环节中，教师要创设和提供新的知识和概念应用场景，引导学生在知识理解和技能使用的基础上，能够运用知识、技能解决新的问题，获取和应用新概念和新技能，并与其它的知识、技能之间建立联系，构建知识网络。如在学习“蒸发带走热量”这一核心概念，解释“人的皮肤汗液蒸发会带来什么感觉？”“相同量的水放在不同形状的容器里，它们蒸发的速度会一样吗”等新的问题。学生能够充分利用先前学习到的知识和概念，在新的近似的情境下运用、解释和解决问题。学生能够提出解决方案、做出决定、设计实验，并从证据中总结出合理的结论，并解决问题，从而在新的环境和新的问题情境中去实践、验证、应用和巩固。这是一个新概念不断获得深入理解、精致、内化和应用的过程。5. 评价（Evaluation）：多元评价真实反馈学生学习这是5E课堂的总结环节或者说是学习某个主题后的结束环节。主要是采用多种评价方式，例如教师评价，学生自评，小组互评等。从性质上来说有过程性评价和终结性评价，过程性评价旨在发现学生是否掌握所学的知识和概念，具有诊断性和增值性的功能。终结性评价旨在评价学生是否达到教学目标的要求，它所覆盖的范围是综合性的。因此评价的内容不局限于考试或测评结果，应该更加重视探究的过程、学生的参与程度。在这一环节中，教师需要观察学生如何应用新的概念和方法来解决问题，并提出开放性的问题评估学生对新概念和方法的理解以及应用情况。教师还要通过提问、小组讨论、记录学生的动手操作能力、实验结果、展示报告和纸笔评价等多种形式，收集学生已经改变了的思维和行为的证据对学生进行综合评价。教师还要鼓励学生对自己的学习进行自我评估。教师应该根据学习内容和方法设计量规评价标准，从而更加客观、全面和真实地反应学生的学习情况。5E”教学模式也关注学生自我评价和评价他人的机会，为了更有效的练习评估，在教学过程中应该教给学生自我监控、自我调整和根据标准评价的策略。学习自我评价和评价他人有助于其更加清楚地认知知识、概念以及技能。这五个教学环节既相对独立，又互相联系，形成科学课堂教学闭环。每一个教学环节背后蕴藏着其独特的教学理念和价值。每个环节并没有提出或者规定一定的教学方法，而是更多地体现于教学理念或特点，引导教师在科学学科的设计和教学时要注重围绕学科本质，引导学生像科学家一样的思考和学习，引导学生深刻理解科学概念，培养学生的科学探究能力，以及帮助学生实现概念转变和构建科学概念。这五个环节也与深度学习的三大领域技能紧密联系起来，能够促进学生在认知领域、人际领域和自我领域的发展。并能够有效解决科学教学中重知识轻思维，重结果轻过程的浅层化问题，将有助于科学学科教学模式的转型和课程目标的落实。
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