生命觀念視域下的生物學(xué)大概念深度學(xué)習(xí)實(shí)踐

孟凡龍 崔 鴻

(1華中師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 武漢 430079； 2揚(yáng)州大學(xué)附屬中學(xué)東部分校 揚(yáng)州 225003)

生命觀念是《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》倡導(dǎo)的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)4個(gè)要素中獨(dú)具生物學(xué)學(xué)科特點(diǎn)的維度，是學(xué)科核心素養(yǎng)的標(biāo)志、基礎(chǔ)和支柱，將引領(lǐng)和推動(dòng)教師的專業(yè)發(fā)展和課堂教學(xué)的理論與實(shí)踐[1]。作為一線教師，如何在生物學(xué)課堂教學(xué)中具體落實(shí)核心素養(yǎng)？深度學(xué)習(xí)是一種基于高階思維發(fā)展的理解性學(xué)習(xí)，注重批判理解、知識(shí)構(gòu)建、遷移運(yùn)用，是實(shí)現(xiàn)有意義學(xué)習(xí)的有效途徑。本文嘗試通過(guò)“細(xì)胞呼吸”內(nèi)容的深度學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生以生命觀念引領(lǐng)細(xì)胞呼吸的過(guò)程，形成科學(xué)的自然觀和世界觀，指導(dǎo)探究生命活動(dòng)規(guī)律，解決生產(chǎn)生活中的實(shí)際問(wèn)題。

1 生命觀念視域下的深度學(xué)習(xí)之價(jià)值內(nèi)涵

觀是行為的方法，念乃動(dòng)機(jī)的產(chǎn)生，觀念是主體思想所表達(dá)出的意識(shí)形態(tài)。生命觀念是對(duì)觀察到的生命現(xiàn)象及相互關(guān)系或特性進(jìn)行解釋后的抽象，是能夠理解或解釋生物學(xué)相關(guān)事件和現(xiàn)象的意識(shí)、觀念和思想方法。生命觀念建立在概念學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上，高中生在實(shí)際學(xué)習(xí)過(guò)程中易于接受一個(gè)事實(shí)性知識(shí)，但要建立一個(gè)或多個(gè)大概念比較困難，需要用一個(gè)或多個(gè)單元的教學(xué)安排逐步完成。大概念處于生物學(xué)學(xué)科中心位置，包括對(duì)原理、理論等的理解和解釋，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)具有引領(lǐng)作用[2]。在教學(xué)中，基于一個(gè)個(gè)生物學(xué)事實(shí)圍繞生物學(xué)次位概念、重要概念和大概念來(lái)組織并開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)(圖1)，有助于學(xué)生對(duì)知識(shí)的深度理解和遷移應(yīng)用，也有助于發(fā)展學(xué)生的生物學(xué)觀念。例如：

圖1 生物學(xué)知識(shí)的層級(jí)體系

概念2 細(xì)胞的生存需要能量和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并通過(guò)分裂實(shí)現(xiàn)增殖(大概念)

2.2 細(xì)胞的功能絕大多數(shù)基于化學(xué)反應(yīng)，這些反應(yīng)發(fā)生在細(xì)胞的特定區(qū)域(重要概念)

2.2.4 說(shuō)明生物通過(guò)細(xì)胞呼吸將儲(chǔ)存在有機(jī)分子中的能量轉(zhuǎn)化為生命活動(dòng)可以利用的能量(次位概念)

深度學(xué)習(xí)是在教師引領(lǐng)下，學(xué)生圍繞具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)主題，全身心積極參與、體驗(yàn)成功、獲得發(fā)展的有意義的學(xué)習(xí)過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生掌握學(xué)科核心知識(shí)，理解學(xué)習(xí)過(guò)程，把握學(xué)科本質(zhì)及思想方法，形成積極的內(nèi)在學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、高級(jí)的社會(huì)性情感、正確的人生價(jià)值觀，成為既具獨(dú)立性、批判性、創(chuàng)造性又有合作精神、基礎(chǔ)扎實(shí)的優(yōu)秀學(xué)習(xí)者，成為未來(lái)社會(huì)歷史實(shí)踐的主人[3]。

2 生命觀念視域下的深度學(xué)習(xí)之實(shí)踐進(jìn)路

2.1 科學(xué)選擇學(xué)習(xí)單元 學(xué)習(xí)單元是某一類性質(zhì)相同的核心內(nèi)容集中在教材中具體呈現(xiàn)的編寫方式，核心內(nèi)容群可能由一個(gè)或幾個(gè)學(xué)習(xí)單元構(gòu)成。教學(xué)時(shí)需要依據(jù)課標(biāo)、教材、學(xué)情等科學(xué)選擇學(xué)習(xí)單元，如在新授課中，一般教材都會(huì)按照學(xué)習(xí)單元來(lái)設(shè)計(jì)的，不需要有大的改動(dòng)，可以適當(dāng)微調(diào)前后章節(jié)的教學(xué)順序。在復(fù)習(xí)課中，學(xué)習(xí)單元的設(shè)計(jì)就可以基于專題設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)單元，例如，以細(xì)胞結(jié)構(gòu)的整體性為例進(jìn)行深度學(xué)習(xí)時(shí)，可以涉及細(xì)胞的物質(zhì)組成、細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能、細(xì)胞分裂、基因控制蛋白質(zhì)的合成、反射弧的組成、植物組織培養(yǎng)技術(shù)、動(dòng)物細(xì)胞核移植技術(shù)等內(nèi)容。

2.2 整體分析單元內(nèi)容 從單元系統(tǒng)整體性的視角，把握單元內(nèi)容的學(xué)科本質(zhì)和學(xué)生學(xué)習(xí)重點(diǎn)，提煉學(xué)生發(fā)展的關(guān)鍵能力，以此來(lái)確定單元整體目標(biāo)和探究主題，如系統(tǒng)觀、進(jìn)化觀、建模思想、科學(xué)探究、環(huán)保理念等。以高中生物學(xué)模塊1中的“概念2細(xì)胞的生存需要能量和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并通過(guò)分裂實(shí)現(xiàn)增殖”為例進(jìn)行單元整體分析(表1)。

表1 高中生物學(xué)模塊1中概念2的單元內(nèi)容整體分析

2.3 深度設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)方案 基于深度學(xué)習(xí)的教學(xué)方案注重問(wèn)題情境設(shè)計(jì)、意義聯(lián)接內(nèi)容的有效整合、學(xué)生的批判性建構(gòu)、活動(dòng)體驗(yàn)、可持續(xù)評(píng)價(jià)等，以“細(xì)胞呼吸”為例展開(kāi)分析?！奥?lián)想與系統(tǒng)”是深度學(xué)習(xí)的基本特征，需調(diào)動(dòng)學(xué)生將所學(xué)內(nèi)容與己有經(jīng)驗(yàn)建立結(jié)構(gòu)性的關(guān)聯(lián)，從而使知識(shí)轉(zhuǎn)化為與學(xué)生個(gè)體有關(guān)聯(lián)的、能夠操作和思考的內(nèi)容。細(xì)胞是最基本的生命系統(tǒng)，其中的線粒體等各要素不是孤立地存在，每個(gè)要素在系統(tǒng)中都處于一定位置，起著特定作用(表2)。教學(xué)過(guò)程中通過(guò)學(xué)生的模型建構(gòu)線粒體的活動(dòng)，如使用橡皮泥、軟磁鐵、卡紙、繪圖、3D模擬等方式促進(jìn)學(xué)生體驗(yàn)，聯(lián)系生活情境，以結(jié)構(gòu)與功能觀逐步同化學(xué)生已有的知識(shí)結(jié)構(gòu)體系，進(jìn)而建構(gòu)生命系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能觀[4]。

表2 線粒體的結(jié)構(gòu)與功能的相關(guān)性聯(lián)系

“活動(dòng)與體驗(yàn)”是深度學(xué)習(xí)的核心特征，學(xué)生主動(dòng)全身心參與“探索”“發(fā)現(xiàn)”“經(jīng)歷”知識(shí)形成的過(guò)程。細(xì)胞呼吸產(chǎn)生大量ATP的同時(shí)也在消耗ATP，糖酵解過(guò)程是葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)楸岬囊幌盗蟹磻?yīng)過(guò)程，是生物最古老、最原始獲得能量的一種方式，在此過(guò)程中需先消耗2分子ATP，后逐步產(chǎn)生4分子ATP。細(xì)胞呼吸中有大量的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，幾乎每一個(gè)步驟都涉及物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化，進(jìn)而儲(chǔ)存或釋放能量，高效節(jié)約地保障細(xì)胞各項(xiàng)生命活動(dòng)的能量供應(yīng)。教學(xué)過(guò)程中可用軟磁鐵來(lái)模擬細(xì)胞呼吸過(guò)程中物質(zhì)和能量的變化活動(dòng)，通過(guò)學(xué)生的直觀體驗(yàn)感悟生命系統(tǒng)的物質(zhì)與能量觀。

“本質(zhì)與遷移”是深度學(xué)習(xí)的屬性特征，要求學(xué)生抓住知識(shí)的本質(zhì)屬性去全面把握知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系，提升學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)對(duì)象深度加工的意識(shí)與能力，并遷移應(yīng)用在教學(xué)實(shí)踐中。線粒體在不斷的進(jìn)化中存在著精巧的適應(yīng)性。原線粒體通過(guò)吞噬作用進(jìn)入真核細(xì)胞后開(kāi)始“互利”共生，逐漸地關(guān)閉與丟失很多基因，只保留了祖先的一些基本特征?，F(xiàn)在的線粒體與細(xì)胞之間相互協(xié)調(diào)、互相扶持，共同組成一個(gè)有機(jī)統(tǒng)一的整體?；诰€粒體的功能特性，學(xué)習(xí)者還需要遷移了解原核細(xì)胞的呼吸場(chǎng)所和方式。線粒體的發(fā)展歷程凸顯了進(jìn)化與適應(yīng)相統(tǒng)一。

“價(jià)值與評(píng)測(cè)”是深度學(xué)習(xí)的目標(biāo)特征，引導(dǎo)學(xué)生自覺(jué)思考所學(xué)知識(shí)的價(jià)值、局限，并促使學(xué)生主動(dòng)質(zhì)疑、批判與評(píng)價(jià)，養(yǎng)成自覺(jué)理性的精神與正確的價(jià)值觀。生命系統(tǒng)是靈動(dòng)的、開(kāi)放的，內(nèi)部時(shí)刻發(fā)生著物質(zhì)變化和能量轉(zhuǎn)換，但多數(shù)時(shí)候維持相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。糖酵解和葡萄糖的合成是在對(duì)立統(tǒng)一中尋求穩(wěn)態(tài)，穩(wěn)態(tài)的維持依賴信息調(diào)控，如：通過(guò)丙酮酸激酶變構(gòu)抑制效應(yīng)來(lái)調(diào)節(jié)糖酵解過(guò)程，維持血糖相對(duì)穩(wěn)定[5]。教學(xué)過(guò)程中引導(dǎo)學(xué)生基于物質(zhì)的產(chǎn)生和消耗來(lái)評(píng)測(cè)細(xì)胞呼吸，維持細(xì)胞的穩(wěn)態(tài)與平衡；細(xì)胞呼吸與個(gè)體呼吸的協(xié)調(diào)，維持生命體的穩(wěn)態(tài)與平衡。

2.4 評(píng)價(jià)測(cè)量教學(xué)效果 指向生命觀念的評(píng)測(cè)是學(xué)科質(zhì)量監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵，通過(guò)學(xué)生解決真實(shí)情境問(wèn)題，可測(cè)試出學(xué)生的核心素養(yǎng)水平。基于從描述事實(shí)→運(yùn)用單一的觀念或概念進(jìn)行解釋或說(shuō)明→經(jīng)提示后調(diào)用多個(gè)概念解釋現(xiàn)象或闡明觀點(diǎn)→自主調(diào)用多個(gè)觀念綜合解釋現(xiàn)象或闡明觀點(diǎn)的線索，對(duì)“細(xì)胞呼吸”中有關(guān)生命觀念學(xué)業(yè)質(zhì)量頂級(jí)水平進(jìn)行描述[6](表3)，注重表現(xiàn)性評(píng)價(jià)與持續(xù)性評(píng)價(jià)相結(jié)合，客觀、準(zhǔn)確地把學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解、掌握和應(yīng)用程度表達(dá)和區(qū)分出來(lái)。

表3 生命觀念的學(xué)業(yè)質(zhì)量水平層級(jí)內(nèi)容

生命觀念中的四個(gè)觀念之間相互融合交叉為不可分割的有機(jī)整體，其中只有進(jìn)化與適應(yīng)是生物學(xué)學(xué)科本體觀念，其余都是跨學(xué)科的思維觀念，因此在教學(xué)過(guò)程中要注重基于深度學(xué)習(xí)，培養(yǎng)跨學(xué)科思維，在實(shí)踐情境中培育生命觀念，教學(xué)是教師與學(xué)生雙主體間的互動(dòng)過(guò)程，教師應(yīng)從關(guān)注知識(shí)教學(xué)轉(zhuǎn)變到注重素養(yǎng)培育，真正內(nèi)化核心素養(yǎng)理念并指導(dǎo)教學(xué)，在夯實(shí)概念的基礎(chǔ)上形成生命觀念，并能夠用生命觀念認(rèn)識(shí)生命世界、解釋生命現(xiàn)象，理解生命與環(huán)境辯證的關(guān)系。