“体验学习圈”理论视角下的物理概念深度学习

汪明

摘要：库伯的体验学习圈是一种深度学习模型。物理概念学习运用这一模型进行教学，即以学生的前概念为基础，进行深度学习认知，反复观察和体验生活中的经验与实践，进行批判性思考、比较与分类、归纳与演绎，然后再走向生活实践中进行检验，将概念内化成科学的物理观念，形成问题解决能力。

关键词：体验学习圈;深度学习;反思;概括;检验评价

中图分类号：G633.7 文献标志码：A 文章编号：1673-9094（2020）09A-0003-06

学习是一种经历和体验，可看成是社会经验和历史文化向个人知识转化的过程。教学过程如果仅强调简单的识记和理解，是无法让学习者完成知识建构的。作为一线教育实践者，我们一直在思考如何建构有利于学生批判性思维与实践能力发展的教学模型。美国学者大卫·库伯（David A. Kolb）的体验学习模型值得借鉴。他认为，学习可以理解为一个行动、反思、理论和实践循环往复的过程，体验学习会走向深度学习[1]。因此，本文尝试从库伯体验学习圈理论出发，结合深度学习内涵与特征，以“加速度”概念教学为例，为学生核心素养的培养提供教学参考。

一、體验学习与深度学习

（一）体验学习

首先强调的是，体验不等于体验学习。近年来，学界有泛化体验学习这一概念的倾向，把体验学习等同于体验活动，导致教学只停留在具体活动阶段，忽略学习者个体经验的介入与体悟，虽然有做（doing）而无学习（learning）。在库伯看来，学习不是知识的直接获取，而是学习者体验的转换和知识的创造过程[2]。具体地说，学习是由具体体验、反思观察、抽象概括与行动应用所组成的完整过程（如图1）。在此过程中，学习者首先通过亲身经历和思维参与，具体感知后获得系统知觉;其次通过协作交流，对观察到的事物进行分析、评估和综合，确认自己的发现，澄清观念事实;再次，将观察与反思的结果进行概括抽象，形成一般可靠性结论，或是就观察到的现象进行解释，寻求问题解决;最后，学习者还要学会迁移评价，在新的情境下进行理论假设的正确性检验。因此，体验学习的过程又称为“体验学习圈”。值得注意的是，尽管库伯强调了具体体验在学习中的重要性，但他也提醒学习者，不必总是从具体体验开始，可以由“体验学习圈”中的任何一点进入学习过程。

（二）深度学习

“深度学习”有语境意义上的差别：一是计算机领域的“深度学习”（deep learning），它来源于机器学习，是一种基于对数据进行表征的学习方式，是基于人脑结构的一种计算机算法思维和问题解决模型。另一种是教育学领域的“深度学习”（deeper learning），指向“知识”和“学习”两个核心，体现了全新的学习观和知识观。学者何玲与黎加厚（2005）在综合国内外相关研究的基础上，给出了深度学习的具体定义：深度学习是学习者在理解的基础上，批判性地学习新的思想和事实，将它们纳入原有的认知结构中，并且能够联系不同的思想，将已有的知识迁移到新的情境中，做出决策和解决问题的学习[3]。北京师范大学郭华教授也率领团队开展了深度学习项目研究，指出深度学习的目标指向深度理解能力、知识迁移能力以及问题解决能力[4-5]。他阐释了知识学习的目标与过程等核心问题，如知识的批判性建构、复杂问题解决、人际协作沟通等，提出深度学习将有助于学生适应未来社会发展的诸多要求。由此可见，深度学习在关注学习内容的同时，更着重于学习过程，更加注重批判性思维与问题解决能力的培养。可以看出，深度学习和体验学习在强调原认知、重视过程体验、突出迁移和问题解决能力等方面不谋而合。

（三）体验学习与深度学习的关联模型

我们认为，深度学习与体验学习密切相关，具体体现在三个方面：其一，深度学习是基于知识和创造知识的学习过程，而知识是在体验的转换过程中才被创造的。知识的创造与个体经验相关，与知识产生的经验背景相关。如果教学把知识从其赖以存在的背景、意义和经验中剥离出来，成为抽象的符号，学习者就无法具体感知，也就谈不上深度学习了。其二，深度学习通过知识的概括理解来建立认知方式，批判性思维和创新性思维是其培育的核心目标。它的显著特征就是体验与反思，是一种沉浸式或层进式学习;而体验学习从对情境的感知、观察、感悟到问题的解决、理论的应用，正是深度学习的意义建构过程。其三，深度学习重视知识之间的充分关联度。深度学习不是纯粹的符号学习，而是承载着对知识所依存的文化内涵的学习。体验学习关注多维度地理解与领悟知识，寻求其与文化、经验和情境之间的内在联系，让学习者成功地将社会知识内化为个体的认知体验，达到对知识的意义建构。

学习的本质就是解决人认识世界和适应世界之间的辩证对立关系，其主要矛盾与学习者体验学习的深度密切相关。对学习内容的体验方式是两种形式：一是感知（即具体体验），另一种是领悟（即抽象概括）。感知是指我们通过知觉，将情感与态度注入其中，与学习资源、学习环境进行融合体验，在我们对学习情境感知之时，再应用自身的认知能力，通过领悟来获取知识经验。值得注意的是，仅通过感知或是单纯的领悟都不会获取全部的事实真相，因为没有具体经验的领悟一定是空洞的，而没有逻辑推论的感知一定是盲目的，只有在感知与领悟之间达到辩证统一，学习才真正成为有意义的深度学习。在感知与领悟之间，学习者必须通过体验的转换才能完成和谐统一，体验转换也涉及两种加工方式：内涵转换（即反思观察）与外延转换（即行动应用）。两种体验转换方式之间也是对立统一的辩证关系。可见，库伯体验学习圈理论是由具体体验，经反思观察、抽象概括与行动应用后再回到具体体验所组成的完整过程[6-8]。其中，学习者处理好具体与抽象、反思与应用之间的矛盾是课堂是否进行深度学习的关键（如图2）。需要指出的，体验学习不是一个单纯的“平面循环”，也不是经由具体体验到主动检验一个循环就结束，而是一个螺旋上升的进阶过程，可以不断地循环往复。也就是说，体验学习中第一次循环到行动应用，意味着下一次具体体验的开始。

二、指向深度理解的体验学习教学案例

课堂教学是课程改革的“最后一公里”。具体到物理教学，其研究范式离不开思维与实践。它以概念与定律的形式来规范和影响科学研究进程，对科学发展与创造起着启示和创新的作用。实施深度学习，就是让学生在学习物理知识的同时，指导学生进行批判性思考，培育学生的理性精神和实践能力，建立对于科学观念的积极情感、对于事实和证据的科学态度，进而学会用科学的思维方式来认识事物和解决问题。下文笔者以人民教育出版社高中物理必修1中“加速度”概念教学为例来说明体验学习的过程。

（一）为什么选择“加速度”概念

加速度是物理初学者最先接触而又较难理解的一个物理学概念，“是人类认识史最难建立的概念之一，也是每一个初学物理的人最不易真正掌握的概念”[9]。加速度概念如此抽象，以至于我们很难借助日常感觉经验来构建它。我们观察生活中的物体运动时，对运动的轨迹、位移和运动的快慢都有足够的感性认识，这有利于建构“速度”概念。即使如此，学习者初次运用极限思想建立“瞬时速度”概念时仍然十分困难，而生活中与“加速度”相关的物理现象并不多，因此构建不易。

另一方面，加速度是速度矢量变化率，其内涵十分丰富。其一，初学者构建矢量概念有困难，对瞬时速度的矢量理解又觉得抽象，再来理解速度矢量变化和变化率则更加不易。其二，加速度概念是建立学生“运动和相互作用”这一物理观念的基石，各类教材都采用大概念进阶的方式，先研究匀变速直线运动的加速度，然后逐渐走向变速直线运动的加速度、抛体运动加速度、圆周运动加速度、再到简谐运动加速度等。加速度概念在力学中的地位非常重要，正如罗素评价：“加速度的基本重要性，也许是伽利略所有发现中最具有永久价值和最有效果的一个发展”[10]。因此，本文选择“加速度”来应用库伯体验学习圈，为物理概念教学提供了可借鉴的操作指南。

（二）体验“加速度”的概念学习

在概念形成教学阶段，教师根据体验学习圈要求，先从具体经验出发，提出导引性问题，让学生围绕生活中“速度快”“速度变化大”“速度变化快”这三个主题，进行观察领悟，感受差异性，再进行抽象概括，形成“加速度”这一概念。

【情境设计1】媒体展示：普通小汽车与旅客列车的速度都能达到100km/h，但所用的时间不同，小汽車起步时间大约20s，而列车所需时间500s。

教师（设计引导性问题）：谁的速度增加得快？两种交通工具平均每秒速度分别增加多少？

学生：小汽车的速度增加得比较快，因为小汽车和火车发生相同的速度变化时，小汽车所用的时间较少。小汽车平均1s速度增加5km/h，火车平均1s速度增加0.2km/h。

【情境设计2】观察表1，分别比较A、B、C、D、E和F，继续研究它们的初速度、末速度和速度的变化量，比较它们每秒钟速度变化量大小，你有什么新发现？

【情景设计6】进行检验评价。让学生说一说、想一想、做一做。进行概念迁移，实现问题解决。

说一说：对于机械运动而言，可以说“它运动了多远”，这对应着位移或路程概念;也可以说“它运动有多快”，这对应着速度概念;然而，在生活用语中，没有与加速度所对应的词语。只有一些笼统的“快和慢”说法，有时对应速度，有时对应加速度。观察表1和图4，哪些是说明速度大，哪些是说明加速度大，你能举出一些例子来吗？

学生：“飞机飞得快”“飞人博尔特跑得好快”表示“速度大”;“赛车启动很快”“汽车的急刹性能好”等表示“加速度大”。

想一想：一是类比平均速度与瞬时速度的关系，体会平均加速度与瞬时加速度概念的区别，巩固对“极限”思想的理解。二是类比速度变化量与加速度的关系，体会变化率是变化量与变化时间的比值，如某一季节河流的水位随时间变化，我国人口生育量会随时间变化，等等。

做一做：草原上羚羊与猎豹的矛盾对立生存问题探讨。大自然赋予羚羊的本领使它可以在4秒内速度由零增加到100km/h，且能持续较长时间;而猎豹在4秒内速度可以达到120km/h，但只能维持3分钟。试问：猎豹和羚羊谁的速度增加得更快？试进一步探究，猎豹如能捕获羚羊，最初它们之间的距离最远为多少？

概括说来，课堂教学目的之一就是帮助学习者建构理解社会知识所必需的经验。所以，体验学习不只是一个单纯的认知过程，而是一种整体性的学习理论。在“加速度”概念教学中，先从学生的具体经验出发，以生活中普通小汽车与火车起步为例，并设置引导性问题，让学生聚焦问题观察，然后抽象概括，形成加速度概念，主动进行应用实践。完成一个完整的体验学习圈循环后，再设计引导性问题，诱发学生的态度情感，让学生的知觉、思维、行为和自我反思一起参与到加速度矢量方向研究中去。如此这般，学习者知、情、意、行一起参与，使体验学习圈螺旋式不断循环上升，使学生对生活中的具象观念有科学本质的认识，进而让学习者内化学科概念。

三、“体验学习圈”视角下物理概念深度学习的教学策略

1.循环使用体验学习圈

库伯认为，学习不通过经验转换，大多会呈现被动、肤浅的学习状态，会缺乏对概念学习的深入理解。以知识化、网络化为特点的未来社会需要学习者掌握批判与创造、乐于协作、善于沟通等综合素养。因此，对核心概念的教学，需要循环使用体验学习圈，使学生对核心概念的内涵和外延得以深刻理解。

2. 减少同质的体验活动

但我们也要注意到，教师在唤醒学生具体经验学习时，尽量要减少同质的体验活动，经验的简单重复不利于学生将反思观察到现象进行概括归纳。如在本节课中，“加速度”是物理学中重要概念，教学中教师进行生活举例绝不重复，观察体验与理论论证交替进行，同时充分运用形象与直觉、猜想与假设、类比与比较，归纳与演绎等多种思维方式，让学生把具体经验上升到抽象概念，顺利实现学生的知识迁移，并应用到实际问题的解决中，发挥了库伯体验学习圈的最大功用，自然会促进学生核心素养的形成。

3.通过批判性思维建构知识理解

在深度学习中，学生必须基于体验和观察，主动地对特定知识产生的背景、针对的问题、内含的概念、潜在的假设、可能的影响、应用的场景等，作全面的审慎考察，使其与相关知识体系建立关联，以此建构严密的知识结构。这些认识活动的实现，依赖于学生通过批判性思考，以理性思维的标准和开放思考的态度，多角度审视物理概念和原理。知识唯有通过理性地审视和科学地探究，才能获得进入学生心智领地的权利。

4.基于预设开展知识探究

在体验学习中，学生通过个性化的观察、操作、思考、对话等活动，形成认识。这样的认识带有一定的独特性和開放性，形成了课堂教学重要的生成性资源。然而，就大多数物理概念与原理的学习与探究而言，教学是有其稳定的预设的，即在体验探究开始之前，教师已经对体验需要达成的认知目标有了明确的认识，学生是在预设目标的引导下开展学习活动的。这体现了一段历史时期内真理的客观性和实在性。当然，师生们需要对体验过程中生成的独创性观点保持开放和敏锐，因为其中隐含可能突破已有物理学认知格局的契机。

参考文献：

[1]Kolb， A. D.2015. Experiential Learning： Experience as the Source of Learning and Development （Second Edition）[M]. New Jersey： Pearson Education. p.50.

[2]Kolb， A. D. 1984. Experiential Learning： Experience as the Source of Learning and Development （First Edition）[M]. New Jersey： Prentice-Hall. p.27.

[3]何玲，黎加厚.促进学生深度学习[J].计算机教与学， 2005（5）：29.

[4]郭华.基于深度学习的教学改进[J].教育科学论坛， 2015（4）：13.

[5]郭华.深度学习及其意义[J].课程·教材·教法，2016（11）：26.

[6]陈凯红.库伯经验学习理论观照下成人教师的专业发展[J].高等继续教育学报， 2018（3）：51.

[7]戚先锋.库伯经验学习理论——研究中小学教师继续教育的新视角[J].继续教育， 2008（4）：28.

[8]刘奉越.国外成人经验学习理论发展的比较研究[J].职教通讯， 2013（19）：41.

[9]赵凯华，罗蔚茵.2006新概念物理教程·力学[M].北京：高等教育出版社， 2006：18.

[10]中华人民共和国教育部师范司.运动学[M]北京：人民教育出版社， 1999：22-23.

责任编辑：颜莹