引入DEEPER支架的拓展型生物學(xué)探究活動

戴 崝

(上海市黃浦區(qū)青少年科技活動中心 200020)

Antonenko等設(shè)計(jì)并在昆蟲學(xué)通識課中使用的DEEPER支架[1]，是由六個問題解決環(huán)節(jié)的首字母構(gòu)成：定義(define)、探究(explore)、解釋(explain)、呈現(xiàn)(present)、評價(jià)(evaluate)與反思(reflect)，為學(xué)生認(rèn)知性、社會性素養(yǎng)的獲取提供了完整的支持，尤其適用于面向真實(shí)問題的學(xué)習(xí)情境。在拓展型生物學(xué)探究活動中植根于真實(shí)、開放和綜合的科學(xué)問題情境，引入DEEPER支架的活動設(shè)計(jì)可以更好地鼓勵學(xué)生形成學(xué)習(xí)共同體，基于不同角度、不同背景和不同經(jīng)歷建構(gòu)起更為完整的科學(xué)體驗(yàn)，促進(jìn)生命科學(xué)學(xué)習(xí)。六個問題解決環(huán)節(jié)詳細(xì)如下：

1 定義環(huán)節(jié)

可組織學(xué)生討論感興趣的源于社會或真實(shí)生活的生物學(xué)問題，鼓勵學(xué)生建立學(xué)習(xí)共同體，指導(dǎo)學(xué)生合作，明確某個需要解決的、適切的問題。引導(dǎo)學(xué)生激活原有知識，確定探究、解決這個問題的已有知識并用以基礎(chǔ)，以及需要進(jìn)一步學(xué)習(xí)什么。進(jìn)而列出這個問題產(chǎn)生的原因和可能帶來的效應(yīng)，識別問題的利益相關(guān)者。

對于很多學(xué)生來說，發(fā)現(xiàn)問題、明確可以探究的問題是最難、最重要的步驟。例如，有位學(xué)生在家長期自制豆?jié){時(shí)觀察到大豆在浸水前后有一種奇特的現(xiàn)象[2]——“干的時(shí)候是圓的，吸水膨脹后變成橢圓形”。于是，兩位學(xué)生就組成一個學(xué)習(xí)共同體，通過查找書籍、網(wǎng)絡(luò)信息，“知道了大豆吸水是因?yàn)榇蠖购鞍踪|(zhì)多，而蛋白質(zhì)親水性強(qiáng)會吸水膨脹”。這是已知的，但“干圓濕橢”背后的原因還是有待求解，由表及里則涉及物質(zhì)的形狀變化(長、寬和厚等)，細(xì)胞的排列特點(diǎn)、吸脹方向等。

教師應(yīng)通過問題范例的引導(dǎo)，激發(fā)學(xué)生積極主動地去發(fā)現(xiàn)自然、社會、生活中的物質(zhì)或現(xiàn)象，還要注意學(xué)生對所關(guān)注的問題已有什么樣的知識和想法，并將這一認(rèn)知作為探究活動的指導(dǎo)起點(diǎn)，再采取有意義的學(xué)習(xí)方法引導(dǎo)學(xué)生合作學(xué)習(xí)。這一環(huán)節(jié)可以引導(dǎo)學(xué)生對真實(shí)的生命科學(xué)問題的關(guān)注與識別，喚醒已有知識剖析問題的因素與結(jié)果，激發(fā)新的求知。

2 探究環(huán)節(jié)

較以往探究不同的是，本環(huán)節(jié)要注意學(xué)生的學(xué)習(xí)，重視引導(dǎo)思維的遞進(jìn)。教師在確認(rèn)學(xué)生的已有認(rèn)知后，可用開放式和啟發(fā)性問題來持續(xù)推進(jìn)學(xué)生的思維過程，引入深層次的學(xué)習(xí)探究。指導(dǎo)學(xué)生合作搜集、確立相關(guān)的信息資源，剔除無關(guān)的信息資源，提取合理的證據(jù)信息。帶領(lǐng)學(xué)生在對問題“抽絲剝繭”的基礎(chǔ)上合作探究、討論，從而做出科學(xué)的判斷和選擇。

科學(xué)探究包括設(shè)計(jì)、建立模型或?qū)嶒?yàn)。教師可以通過問題式啟發(fā)，促進(jìn)學(xué)生對問題的深度理解，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)出可行的研究方案。例如，學(xué)生在確立“南瓜摔傷的裂口怎么會具有自愈能力”這一研究問題后[3]，教師就循循善誘：南瓜傷口上的汁液具有什么樣的生化性質(zhì)？南瓜汁液本身有沒有什么化學(xué)成分具有傷口自愈特性？如果將南瓜傷口上的汁液涂抹在其他受傷的物質(zhì)表面(如土豆、面包等)是否能有效抗病、抗菌？要觀測上述變化或差異，需要什么材料？南瓜傷口自愈的物質(zhì)能否安全用于現(xiàn)實(shí)中外科傷口的愈合？學(xué)生則通過層層思考，小組合作討論、共同設(shè)計(jì)研究方案。

除了思維的引導(dǎo)，教師還可提供一些必需的方法、技術(shù)和環(huán)境支持，關(guān)注學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是否遵循隨機(jī)性、對照性、單因子變量和平行重復(fù)性原則等，適時(shí)為學(xué)生的探究指明方向。在探究環(huán)節(jié)，學(xué)生需要集思廣益、團(tuán)隊(duì)合作和運(yùn)用批判性思維，開展研究并對素材進(jìn)行分析、綜合和歸納。

3 解釋環(huán)節(jié)

鼓勵學(xué)生使用有效的論據(jù)來解釋問題，或給予問題合理的解答方案。小組討論、傾聽質(zhì)疑，共同確定在當(dāng)前背景下的最佳解釋或方案。討論這一解釋或方案對各相關(guān)方面可能產(chǎn)生的效應(yīng)。在問題指引下，學(xué)生可了解“什么是好的解釋，什么是科學(xué)的證據(jù)”。

科學(xué)研究所生成的數(shù)據(jù)往往不能自明，要利用一系列工具，包括制表、圖解、可視化和統(tǒng)計(jì)分析，去闡明數(shù)據(jù)中的重要特點(diǎn)和模型，從而獲得科學(xué)解釋與證據(jù)，并將其整合到學(xué)生已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中。例如，對于“如何從物種多樣性的角度比較不同時(shí)期的森林群落”這一問題[4]，學(xué)生在兩個林區(qū)采集到眾多植物數(shù)據(jù)，采用辛普森生物多樣性指數(shù)來作解釋。辛普森生物多樣性指數(shù)是基于概率去比較大小不等的數(shù)據(jù)樣本，可以估量物種數(shù)量及每個物種的相對豐度。

學(xué)生收集并分析相關(guān)證據(jù)，通過“解釋”獲得基于實(shí)證的科學(xué)論據(jù)，不僅是一項(xiàng)重要的學(xué)習(xí)收獲，還可激發(fā)跨學(xué)科學(xué)習(xí)。教師可對學(xué)生的解釋提問，或找到可能會產(chǎn)生認(rèn)知沖突或缺失的情境，鼓勵學(xué)生從各維度多加思考，拓寬問題解決思維；同時(shí)也讓學(xué)生明白，不確定性和推測是科學(xué)研究過程的一部分。

4 呈現(xiàn)環(huán)節(jié)

引導(dǎo)學(xué)生選出合適的呈現(xiàn)形式交流問題解決方案，通過研討會、宣傳單頁、海報(bào)、網(wǎng)頁和科學(xué)展示活動，甚至微博或微信等新媒體予以呈現(xiàn)，并確認(rèn)哪些信息應(yīng)被包含在最終的陳述中，篩選其中最重要的內(nèi)容進(jìn)行分享。

在拓展型探究活動中，除了以實(shí)驗(yàn)報(bào)告或調(diào)查報(bào)告等形式呈現(xiàn)成果，學(xué)生還可以通過研討會、辯論會、展板、海報(bào)和編刊物等多種形式分享表達(dá)。例如，某學(xué)生就“中學(xué)生群體在急救方面的認(rèn)知、態(tài)度與行為”這一問題提出探究，并進(jìn)行了相關(guān)調(diào)查研究。在調(diào)研過后，他與同學(xué)合作完成了一項(xiàng)“急救手冊”的編制，并創(chuàng)立了一個微信公眾號，進(jìn)行相關(guān)調(diào)研成果的呈現(xiàn)和信息資源共享。

教師是探究學(xué)習(xí)活動的引導(dǎo)者和統(tǒng)籌者，隨著活動的深化，學(xué)生自覺成為學(xué)習(xí)的發(fā)起者和管理者。學(xué)習(xí)成果的多元呈現(xiàn)，可更好地促進(jìn)學(xué)生的溝通、合作、尊重和責(zé)任等情感態(tài)度。

5 評價(jià)環(huán)節(jié)

這里的評價(jià)主要是針對學(xué)生所呈現(xiàn)的問題解決方案的評價(jià)。教師需提供對解決方案的評價(jià)支持，將學(xué)生給出的問題解決方案與其他解決方案相比較。幫助學(xué)生評測每種解決方案背后的科學(xué)證據(jù)，對各利益相關(guān)者可能產(chǎn)生的效用，以及在實(shí)際生活中的適用性。

教師針對學(xué)生所呈現(xiàn)的解決方案，可咨詢相關(guān)專業(yè)人士提供更多參考。例如，學(xué)生在圍繞“如何利用生活垃圾降低廢水中鉛離子濃度”這一問題探究后，得出“花生殼與香蕉皮混合物能有效吸附生活垃圾降低廢水中鉛離子”，在聽取“評價(jià)”建議之后，學(xué)生將其與現(xiàn)有的常見的降低廢水中鉛離子濃度的方法進(jìn)行了比較。同時(shí)，也進(jìn)一步認(rèn)識給出的解決方案可能產(chǎn)生的新問題，并在這基礎(chǔ)上產(chǎn)生了新的思考。

評價(jià)環(huán)節(jié)允許學(xué)生問題解決方案的“不完美”，教師可通過詢問學(xué)生“利用觀察結(jié)果、所得數(shù)據(jù)和已得的解釋是否可以回答問題”“是否對所提出的問題解決方案滿意”“這個方案是否還有待改進(jìn)”“方案是否可以應(yīng)用于實(shí)際生活，解決現(xiàn)實(shí)問題”等，引導(dǎo)學(xué)生明確問題解決方案需關(guān)注其科學(xué)性、實(shí)用性等。

6 反思環(huán)節(jié)

反思是對已經(jīng)或正在進(jìn)行的活動的積極、持續(xù)、深入和自我調(diào)節(jié)性的思考。教師需引導(dǎo)學(xué)生反思在協(xié)作式問題解決過程中學(xué)到了什么，以及對協(xié)作式問題解決策略的再完善。另外，還可以討論與這項(xiàng)活動相關(guān)的職業(yè)，以及在將來生活中遇到類似問題可供參考的解決方案。

拓展型探究活動中，可以引導(dǎo)學(xué)生通過撰寫研究日志，記錄對生物學(xué)問題的剖析、參考文獻(xiàn)和資料的整理，解決問題的思路，實(shí)驗(yàn)觀察的記錄，觀點(diǎn)和結(jié)論的分析，以及每一次的成功或失敗，這將有助于學(xué)生厘清下一步的研究思路，并通過探究活動思考更深刻的意義。例如，學(xué)生在研究日志中曾記錄“在了解了一些馬拉松救助案例后，深受感觸，在小伙伴的支持下自行組織、成立了學(xué)生志愿者組織‘急救小兔’，每人都要學(xué)習(xí)AHA急救知識并參與考核，獲得美國AHA的認(rèn)證和CPR-AED的認(rèn)證證書。然后，去參與急救的志愿者服務(wù)，磨礪自己……”

在合作學(xué)習(xí)解決生命科學(xué)問題的過程中，學(xué)生為了完成共同的學(xué)習(xí)目標(biāo)，合作互助，通過多種學(xué)習(xí)方式發(fā)現(xiàn)并解決問題，體驗(yàn)探究過程，感悟科學(xué)與社會的聯(lián)系。生命科學(xué)探究活動之后的反思不僅能培養(yǎng)情感、意志，更能促進(jìn)個性化成長，長遠(yuǎn)地思考學(xué)習(xí)活動的內(nèi)涵與意義，提升認(rèn)知性素養(yǎng)和社會性素養(yǎng)。