基于深度學(xué)習(xí)理論提高科學(xué)探究能力的有效路徑

韋鳳娟

[摘要]深度學(xué)習(xí)理論是幫助學(xué)生理解知識(shí)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力，實(shí)現(xiàn)高效學(xué)習(xí)的理論體系。通過研究深度學(xué)習(xí)理論的內(nèi)涵及特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)理論的學(xué)習(xí)要求與生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)中科學(xué)探究能力的培養(yǎng)要求高度契合，且通過挖掘深度學(xué)習(xí)理論歸納出提高科學(xué)探究能力的有效路徑：還原科學(xué)探究背景，加深知識(shí)理解;審辨探究思路，培養(yǎng)批判性思維;創(chuàng)設(shè)探究情境，提高遷移能力;表達(dá)探究過程和成果，建立知識(shí)聯(lián)系。

[關(guān)鍵詞]深度學(xué)習(xí);科學(xué)探究能力;有效路徑

[中圖分類號(hào)]

G633.91

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A

[文章編號(hào)] 1674-6058（ 2020）23-0092-03

一、科學(xué)探究能力的培養(yǎng)和評(píng)價(jià)

生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包括生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會(huì)責(zé)任，其中“科學(xué)探究”在生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)中起著重要的奠基作用。通過針對(duì)特定的生物學(xué)現(xiàn)象，進(jìn)行觀察、提問、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、方案實(shí)施和結(jié)果交流與討論，獲得科學(xué)探究能力，培養(yǎng)科學(xué)思維，最終形成生命觀念并回饋社會(huì)，擔(dān)負(fù)社會(huì)責(zé)任。由此可見，培養(yǎng)科學(xué)探究能力是育人目標(biāo)中的一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)。

根據(jù)Lunsford和Melear提出的科學(xué)探究能力評(píng)價(jià)的模式，科學(xué)探究能力的提高體現(xiàn)在能夠主動(dòng)學(xué)習(xí)科學(xué)概念、事實(shí)等實(shí)質(zhì)性知識(shí);能正確認(rèn)識(shí)科學(xué)探究過程的程序;能流暢交流和表達(dá)探究結(jié)果;能在不同的情境中利用科學(xué)思維解決問題。因此，在生物課堂教學(xué)中，教師要結(jié)合生物學(xué)科的特點(diǎn)想方設(shè)法激發(fā)學(xué)生主動(dòng)探索生物現(xiàn)象的熱情，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)生物科學(xué)探究過程進(jìn)行正確的分析和理解，讓學(xué)生掌握科學(xué)探究的思路和方法，表達(dá)探究的結(jié)果和體會(huì)，并能在不同的情境中應(yīng)用和強(qiáng)化科學(xué)探究。

二、基于深度學(xué)習(xí)理論提高學(xué)生科學(xué)探究能力的有效路徑

上海師范大學(xué)黎家厚教授提出，深度學(xué)習(xí)是在理解的基礎(chǔ)上，批判性地學(xué)習(xí)新的知識(shí)和新的思想，并將其和諧地融人已有的知識(shí)結(jié)構(gòu)中，與眾多知識(shí)和思想建立密切的相互關(guān)系，還能將新知識(shí)遷移到新的情境中，做出正確的決策和判斷。

深度學(xué)習(xí)是相對(duì)于淺層學(xué)習(xí)而言的，要求學(xué)生為理解而學(xué)習(xí)，能對(duì)知識(shí)進(jìn)行正確的審辨和批判，能夠在不同的情境中進(jìn)行遷移和應(yīng)用，能夠與已有的知識(shí)建立密切的聯(lián)系。深度學(xué)習(xí)的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的核心關(guān)鍵能力，培養(yǎng)學(xué)生的高階思維，并讓學(xué)生能利用這些能力和思維去解決實(shí)際問題。

面向深度學(xué)習(xí)的教學(xué)應(yīng)該重新審視“為什么教”“教什么”“怎么教”“教得怎么樣”這四大問題，為培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)而教學(xué)，教學(xué)的內(nèi)容應(yīng)緊貼課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，利用多樣的教學(xué)策略幫助學(xué)生理解、審辨、遷移和應(yīng)用。同時(shí)還要求學(xué)生正確表達(dá)自己的學(xué)習(xí)成果以便于教師進(jìn)行教學(xué)評(píng)價(jià)和反思。

深度學(xué)習(xí)對(duì)理解、審辨、遷移和應(yīng)用的高標(biāo)準(zhǔn)要求與科學(xué)探究能力的培養(yǎng)的要求不謀而合。一方面，利用科學(xué)探究過程實(shí)現(xiàn)對(duì)生物現(xiàn)象規(guī)律的理解、審辨、遷移和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí);另一方面運(yùn)用體現(xiàn)深度學(xué)習(xí)的教學(xué)策略，加深對(duì)科學(xué)探究過程的理解，強(qiáng)化對(duì)科學(xué)探究思路的審辨，在多種情境下應(yīng)用探究思維等方式可以提高學(xué)生的科學(xué)探究能力。

因此，在生物課堂教學(xué)中可以通過以下教學(xué)路徑提高學(xué)生的科學(xué)探究能力，實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)：①還原生物科學(xué)探究的背景，激發(fā)學(xué)生的探究熱情，加深學(xué)生對(duì)科學(xué)探究問題和科學(xué)探究過程的理解;②以表格框架的形式對(duì)科學(xué)探究過程進(jìn)行審辨，挖掘科學(xué)探究的思路和方法，培養(yǎng)批判性思維;③創(chuàng)設(shè)多種類似的科學(xué)探究情境，讓學(xué)生及時(shí)學(xué)以致用，在新的探究情境中解決問題，提高遷移能力;④歸納和總結(jié)探究過程的體會(huì)，表達(dá)探究過程和成果，建立知識(shí)聯(lián)系，形成有機(jī)的知識(shí)整體。

三、基于深度學(xué)習(xí)理論提高學(xué)生科學(xué)探究能力的教學(xué)實(shí)踐

《植物生長素的發(fā)現(xiàn)》是人教版生物必修3第三章第一節(jié)的內(nèi)容。教材選取了長達(dá)半個(gè)多世紀(jì)的“植物向光性”問題的探索中的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，以問題串的形式一步步引導(dǎo)學(xué)生對(duì)植物向光性的本質(zhì)進(jìn)行探索。但是，若教師僅僅對(duì)教材實(shí)驗(yàn)進(jìn)行講解和分析，學(xué)生也僅僅是了解了植物向光性的探究歷程，能說出植物向光性的原因而已，學(xué)生的認(rèn)知程度還停留在淺層學(xué)習(xí)上，不足以提高學(xué)生的科學(xué)探究能力，強(qiáng)化學(xué)生的科學(xué)探究思維。因此，首先應(yīng)還原關(guān)于植物向光性探究的實(shí)驗(yàn)背景;然后通過表格引導(dǎo)學(xué)生對(duì)教材實(shí)驗(yàn)進(jìn)行審辨和合理性分析;接著引導(dǎo)學(xué)生將植物向光性的科學(xué)探究思路應(yīng)用在多種情境中;最后總結(jié)歸納內(nèi)化形成自己的科學(xué)探究知識(shí)體系并表達(dá)交流。

1.還原探宛背景

教材通過展示達(dá)爾文、鮑森·詹森、拜爾、溫特等多位科學(xué)家對(duì)植物向光性的實(shí)驗(yàn)探究歷程，歸結(jié)出植物向光性的原因。其中涉及“胚芽鞘感光部位的探究”“胚芽鞘生長部位的探究”“生長素產(chǎn)生部位的探究”“生長素本質(zhì)的探究”“向光性機(jī)制的探究”等。按照時(shí)間主線，將近半個(gè)世紀(jì)的關(guān)于植物向光性的主要研究及現(xiàn)代對(duì)植物向光性的研究發(fā)展串聯(lián)成一個(gè)完整的探究科學(xué)史。通過還原這些探究實(shí)驗(yàn)的背景，激發(fā)學(xué)生對(duì)植物向光性現(xiàn)象的探索熱情，加深學(xué)生對(duì)植物向光性現(xiàn)象和本質(zhì)的理解，促進(jìn)學(xué)生體會(huì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究的漸進(jìn)發(fā)展。

2.審辯探究思路

為了提高學(xué)生的科學(xué)探究能力，使學(xué)生形成批判審辨的思維，可以表格的形式引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)中的探究問題、實(shí)驗(yàn)假設(shè)、實(shí)驗(yàn)對(duì)象、自變量、因變量、方案設(shè)計(jì)、預(yù)期結(jié)果、實(shí)驗(yàn)結(jié)論等進(jìn)行辨析，思考實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的合理性，或提出更完善的改進(jìn)方案。（如表1）

學(xué)生在表1的填寫過程中，逐漸厘清科學(xué)探究的思路和方法，體會(huì)科學(xué)探究需要遵循的相關(guān)原則，強(qiáng)化自己的科學(xué)探究思維。特別是小組討論實(shí)驗(yàn)合理性的環(huán)節(jié)中，可以延展學(xué)生的思維深度和思維廣度，活躍學(xué)生的批判性思維。學(xué)生在對(duì)教材的六個(gè)實(shí)驗(yàn)的審辨過程中，這種思維得到不斷強(qiáng)化和加深，直到熟練掌握，內(nèi)化成自己的知識(shí)和能力。

3.創(chuàng)設(shè)探究情境

學(xué)生學(xué)會(huì)了實(shí)驗(yàn)探究的方法后，教師要?jiǎng)?chuàng)設(shè)多種情境讓學(xué)生應(yīng)用。在還原科學(xué)探究背景和審辨科學(xué)探究思路階段，學(xué)生已經(jīng)能夠清晰地認(rèn)識(shí)到植物向光性的本質(zhì)是單側(cè)光影響生長素橫向運(yùn)輸，導(dǎo)致生長素分布不均勻的結(jié)果。接著馬上引導(dǎo)學(xué)生思考：還有哪些刺激可以影響生長素的橫向運(yùn)輸呢？學(xué)生可能會(huì)提出多種環(huán)境刺激，可以先讓學(xué)生共同討論其可能性，然后鼓勵(lì)學(xué)生按照審辨探究思路階段的表格設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究，實(shí)現(xiàn)多情境的橫向探究。例如，探究重力作用下的植物生長，探究失重狀態(tài)下的植物生長，探究摩擦力作用下的植物生長，比較重力和單側(cè)光對(duì)胚芽鞘生長的影響（如表2），等等。