深度學(xué)習(xí)下的生物學(xué)課堂特質(zhì)及教學(xué)策略

吳久宏　丁奕然

摘要 基于深度學(xué)習(xí)理論的內(nèi)涵，提出了引導(dǎo)學(xué)生思維的動(dòng)點(diǎn)、回歸學(xué)科思想的原點(diǎn)、深化科學(xué)實(shí)踐的要點(diǎn)、孕育審辯內(nèi)生的抓點(diǎn)的課堂特質(zhì)，并據(jù)此明確了以情境教學(xué)主線誘導(dǎo)動(dòng)態(tài)生成、以變易多維設(shè)計(jì)感悟知識(shí)本質(zhì)、以具身學(xué)習(xí)活動(dòng)促進(jìn)遷移應(yīng)用、以社會(huì)議題探討評(píng)判知識(shí)意義的生物學(xué)課堂教學(xué)落實(shí)方略。

關(guān)鍵詞 深度學(xué)習(xí)? 學(xué)科育人價(jià)值? 科學(xué)實(shí)踐? 教學(xué)主線? 變易理論

“深度學(xué)習(xí)”的概念自瑞典學(xué)者馬頓提出以來(lái)，便受到了國(guó)內(nèi)外教育界的廣泛探討。各學(xué)派對(duì)深度學(xué)習(xí)的解讀有所差異，有的學(xué)者強(qiáng)調(diào)所學(xué)知識(shí)的實(shí)踐應(yīng)用與自我建構(gòu)，有的學(xué)者注重學(xué)生自發(fā)能動(dòng)地投入學(xué)習(xí)，還有學(xué)者將其表述為學(xué)科少量?jī)?nèi)容的深度覆蓋。但總體而言深度學(xué)習(xí)更加關(guān)注學(xué)生高階思維的生成與解決問(wèn)題能力的獲取。生物學(xué)教學(xué)“深度學(xué)習(xí)”，旨在通過(guò)深層化、系統(tǒng)化與具身化的教學(xué)活動(dòng)，喚醒學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識(shí)，幫助他們涵養(yǎng)遷移應(yīng)用的實(shí)踐智慧，以實(shí)現(xiàn)生物學(xué)學(xué)科育人價(jià)值的深化。

一、深度學(xué)習(xí)下的生物學(xué)課堂特質(zhì)

1.引導(dǎo)學(xué)生思維的動(dòng)點(diǎn)

深度學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)的是學(xué)生主動(dòng)性、投入性學(xué)習(xí)的狀態(tài)或過(guò)程。深度學(xué)習(xí)課堂應(yīng)讓學(xué)生具備持續(xù)性的學(xué)習(xí)興趣，并誘導(dǎo)其思維的延展與縱深。生物學(xué)課堂教學(xué)中教師通常存在著“穩(wěn)定習(xí)慣”：多數(shù)教師在教學(xué)中以學(xué)習(xí)任務(wù)作為課堂教學(xué)的基礎(chǔ)，教師會(huì)按照預(yù)設(shè)的教學(xué)線索有效鋪展，從而確保正常的教學(xué)進(jìn)程，忽略了學(xué)生思維變化。而生物學(xué)中生命現(xiàn)象的特例普遍存在、研究方法日新月異、生命科學(xué)規(guī)律應(yīng)用觸手可及，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中通常生成與教師預(yù)設(shè)相異的思維。因此，深度學(xué)習(xí)的生物學(xué)課堂應(yīng)做到引導(dǎo)學(xué)生思維的動(dòng)點(diǎn)，旨在探尋學(xué)生在學(xué)習(xí)任務(wù)中的思維變動(dòng)與差異，切忌教師思維的強(qiáng)加代替。在課堂教學(xué)的過(guò)程中，教師應(yīng)以情境化的教學(xué)活動(dòng)展示并引導(dǎo)學(xué)生的思維變化，促進(jìn)學(xué)生全身心、主動(dòng)地投入學(xué)習(xí)。

2.回歸學(xué)科思想的原點(diǎn)

深度學(xué)習(xí)旨在強(qiáng)調(diào)通過(guò)學(xué)生活動(dòng)的設(shè)計(jì)讓學(xué)生深入知識(shí)的本質(zhì)，即深入了解其背后的理性認(rèn)知、感性態(tài)度與學(xué)科思想。實(shí)際教學(xué)過(guò)程中教師習(xí)慣于將生物學(xué)現(xiàn)象及其科學(xué)規(guī)律以抽絲剝繭的方式予以講解，完成知識(shí)體系的全面覆蓋。該教學(xué)常態(tài)很難看到學(xué)科思想的深度挖掘，學(xué)生學(xué)會(huì)的大多是知識(shí)本位的惰性知識(shí)，而非知識(shí)的本質(zhì)屬性。雖然生物學(xué)涵蓋精巧的生命現(xiàn)象、復(fù)雜的研究方法、多維的科學(xué)解釋，但這些均由生物學(xué)思想衍生而出，其是簡(jiǎn)約且凝煉的，如生態(tài)學(xué)、系統(tǒng)觀與平衡觀等[1]。因此，“深度學(xué)習(xí)”的生物學(xué)課堂特質(zhì)包含回歸學(xué)科思想的原點(diǎn)，即透過(guò)不同類型活動(dòng)促進(jìn)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行深度加工，將知識(shí)體系蘊(yùn)含的學(xué)科思想顯性化展示出來(lái)?；貧w學(xué)科思想的原點(diǎn)一方面要讓學(xué)生了解知識(shí)是如何產(chǎn)生的，凸顯知識(shí)背后的學(xué)科方法與邏輯思維;另一方面要讓學(xué)生經(jīng)歷由特殊到一般、有表及里的過(guò)程，讓學(xué)生自主性建構(gòu)生物學(xué)知識(shí)體系，并逐步凝煉生物學(xué)思想。

3.深化科學(xué)實(shí)踐的要點(diǎn)

促使學(xué)生將所學(xué)知識(shí)轉(zhuǎn)化為社會(huì)實(shí)踐是深度學(xué)習(xí)要義中將內(nèi)化知識(shí)本體外顯于實(shí)際操作的關(guān)鍵所在。實(shí)際生物學(xué)課堂教學(xué)中，科學(xué)實(shí)踐的情境模擬失真、任務(wù)設(shè)置失切與應(yīng)用遷移失效等現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生。生物學(xué)作為一門研究生命科學(xué)現(xiàn)象及其規(guī)律的學(xué)科，其在現(xiàn)實(shí)生活的應(yīng)用有諸多體現(xiàn)。如在實(shí)際的生物學(xué)課堂教學(xué)中深化學(xué)生的科學(xué)實(shí)踐，必然能促進(jìn)他們的生物學(xué)知識(shí)遷移應(yīng)用能力，進(jìn)而展示出生物學(xué)學(xué)科知識(shí)的豐富性與深刻性。因此，“深度學(xué)習(xí)”的生物學(xué)課堂特質(zhì)應(yīng)當(dāng)包括深化科學(xué)實(shí)踐的要點(diǎn)，即以情境模擬探究、真實(shí)項(xiàng)目學(xué)習(xí)與生產(chǎn)應(yīng)用實(shí)踐等方式，幫助學(xué)生深化所學(xué)知識(shí)的遷移應(yīng)用與生產(chǎn)創(chuàng)造。正如郭華教授所述的“深度學(xué)習(xí)更多地應(yīng)當(dāng)是在教學(xué)活動(dòng)中模擬社會(huì)實(shí)踐”[2]。該課堂特質(zhì)的實(shí)現(xiàn)需要隨時(shí)跟蹤學(xué)科中的科技創(chuàng)新與應(yīng)用資訊，深入挖掘教學(xué)輔助性材料中的生產(chǎn)應(yīng)用情境，并將之轉(zhuǎn)化為學(xué)生具身化、實(shí)踐化的體驗(yàn)活動(dòng)，讓學(xué)生跟隨此類活動(dòng)涵養(yǎng)自身的實(shí)踐力與創(chuàng)造力。

4.孕育審辯內(nèi)生的著力點(diǎn)

深度學(xué)習(xí)還應(yīng)當(dāng)指向人成長(zhǎng)的隱性要素，即學(xué)會(huì)審辯知識(shí)學(xué)習(xí)過(guò)程并評(píng)判意義?，F(xiàn)階段以高考為指揮棒下的應(yīng)試教育影響并形成了一種功利化現(xiàn)象，即教學(xué)中多關(guān)注知識(shí)本身的習(xí)得評(píng)價(jià)，而忽視學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程、方法與價(jià)值意義內(nèi)生的智慧評(píng)價(jià)[3]。生物學(xué)學(xué)習(xí)的是有生命物體的知識(shí)，是學(xué)生圍繞著生命機(jī)體結(jié)構(gòu)的精巧奇妙和生命現(xiàn)象的復(fù)雜多變，去感知探究方式的實(shí)證與審辯、生產(chǎn)應(yīng)用的效益與責(zé)任的過(guò)程。如果將學(xué)生知識(shí)學(xué)習(xí)的過(guò)程評(píng)判與意義審辯作為生物學(xué)課堂教學(xué)的第一要義，那么教師需要考量的是學(xué)生審辯思維與情感責(zé)任的內(nèi)生。因此，孕育審辯內(nèi)生的抓點(diǎn)應(yīng)成為“深度學(xué)習(xí)”生物學(xué)課堂的又一特質(zhì)，即應(yīng)在教學(xué)中給予學(xué)生評(píng)判自身學(xué)習(xí)過(guò)程與方式的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生深度思考并評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)生物學(xué)的過(guò)程與方式是否有效，其自身如何看待生物學(xué)這門學(xué)科，乃至學(xué)習(xí)生物學(xué)知識(shí)的意義究竟是什么。只有達(dá)成該過(guò)程，才能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)知識(shí)蘊(yùn)藏價(jià)值的辯證思考，從而實(shí)現(xiàn)真正構(gòu)建轉(zhuǎn)識(shí)成智、生命成長(zhǎng)的深度學(xué)習(xí)課堂。

二、深度學(xué)習(xí)下的生物學(xué)課堂教學(xué)策略

1.以情境教學(xué)主線誘導(dǎo)動(dòng)態(tài)生成

想要引導(dǎo)學(xué)生的思維變化，促進(jìn)他們主動(dòng)性、投入性地學(xué)習(xí)，需要解析學(xué)生對(duì)生物學(xué)知識(shí)的前概念，以方便教師之后圍繞學(xué)生的興趣點(diǎn)，設(shè)置相關(guān)的教學(xué)情境讓學(xué)生沉浸其中自主探究。以適宜情境鋪陳貫穿學(xué)生學(xué)習(xí)的全過(guò)程，能夠使學(xué)生產(chǎn)生并維持學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而達(dá)成生物學(xué)深度學(xué)習(xí)課堂特質(zhì)的“引導(dǎo)學(xué)生思維的動(dòng)點(diǎn)”。具體而言，一方面需要以生活化、示例化的情境讓學(xué)生投入其中進(jìn)行學(xué)習(xí);另一方面需要將復(fù)雜的生物學(xué)知識(shí)融入情境線索中，讓學(xué)生通過(guò)層層遞進(jìn)獲得現(xiàn)象背后的生物學(xué)本質(zhì)內(nèi)涵。如果學(xué)生產(chǎn)生不同于情境預(yù)設(shè)的異質(zhì)性思維時(shí)，教師可以根據(jù)自身的教學(xué)智慧判斷該思維是否有利于核心素養(yǎng)的培育，如果該思維變化確實(shí)是打開認(rèn)知、培育素養(yǎng)的另一扇大門，則可以保留該異質(zhì)性思維生成別樣的情境主線。

如“酶在細(xì)胞代謝中的作用”一節(jié)教學(xué)，筆者首先以短視頻引入在廚房切洋蔥流淚的場(chǎng)景，之后追問(wèn)為什么切洋蔥時(shí)會(huì)流淚，學(xué)生推測(cè)可能是洋蔥切開后產(chǎn)生了某物質(zhì)刺激了眼球。教師展示先行組織者材料：洋蔥被切開時(shí)會(huì)釋放出一種酶，叫做蒜氨酸酶，這種酶和洋蔥中氨基酸發(fā)生反應(yīng)將氨基酸轉(zhuǎn)化成次磺酸。次磺酸分子重新排列成為硫代丙醛-S-氧化物被釋放到空氣中，該化學(xué)物質(zhì)接觸到眼睛后會(huì)刺激角膜上游離的神經(jīng)末梢，引發(fā)淚腺流淚。緊接著教師便詢問(wèn)學(xué)生“采取哪些措施可以切洋蔥時(shí)少流淚”。學(xué)生給出了不同答案，流水中切洋蔥，先將洋蔥放入冰箱或者煮熟等。此時(shí)，教師則要求學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)證明。該教學(xué)過(guò)程以“切洋蔥為什么會(huì)流淚”“導(dǎo)致流淚的物質(zhì)如何生成”“如何處理才能切洋蔥時(shí)少流淚”等作為情境主線的學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)鏈，讓學(xué)生跟隨情境沉浸式地學(xué)習(xí)“酶的作用本質(zhì)”“酶的催化活性受哪些因素影響”等內(nèi)容。整個(gè)過(guò)程不僅圍繞情境學(xué)習(xí)酶的作用本質(zhì)與催化特性，而且在解決現(xiàn)實(shí)情境的問(wèn)題中誘導(dǎo)了學(xué)生的動(dòng)態(tài)生成。

2.以多維設(shè)計(jì)感悟知識(shí)本質(zhì)

回歸到科學(xué)思想的原點(diǎn)需要讓學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)涵不斷深入，外延不斷擴(kuò)充方能塑造提煉整合為生物學(xué)思想。在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中需要給與學(xué)生更為多元、適切的材料，讓其能夠自主對(duì)生物學(xué)知識(shí)進(jìn)行質(zhì)疑反思、推理演繹與歸納梳理的深度加工。教師應(yīng)當(dāng)通過(guò)多維度的教學(xué)設(shè)計(jì)，讓學(xué)生經(jīng)歷生物學(xué)學(xué)習(xí)的變式訓(xùn)練，分析不同探究背后的異同點(diǎn)，從而挖掘出知識(shí)中不變的固有屬性。從變易理論的觀點(diǎn)來(lái)看，學(xué)生對(duì)知識(shí)的深度理解需要掌握知識(shí)內(nèi)核的本質(zhì)特征，而知識(shí)在不同學(xué)習(xí)任務(wù)、探究情境下的外延可能會(huì)鋪展，但隱藏屬性的特質(zhì)不會(huì)改變[4]。以變易多維設(shè)計(jì)感悟知識(shí)本質(zhì)，幫助學(xué)生既能夠外延生成生物學(xué)概念的基本體系，又可以深入內(nèi)化理解知識(shí)背后的學(xué)科思想或觀念。

在教授學(xué)生DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)時(shí)，首先將學(xué)生分為3～4人一組，并給與他們不同形狀的太空泥用于模擬脫氧核糖、堿基與磷酸基團(tuán)等，緊接著讓學(xué)生分小組自主拼接構(gòu)建自身理想的模型，之后教師讓學(xué)生組間從“DNA是單鏈還是雙鏈”“堿基在內(nèi)側(cè)還是外側(cè)”“堿基之間是如何連接的”等反向評(píng)價(jià)模型的正確與否。最后，教師補(bǔ)充提供托德推測(cè)磷酸二酯鍵存在，富蘭克林衍射圖譜發(fā)現(xiàn)螺旋直徑大小，查哥夫發(fā)現(xiàn)A與T堿基、G與C數(shù)量相等的科學(xué)史，讓學(xué)生真正沿著科學(xué)家探究的角度逐步推理，從而多方面建構(gòu)并內(nèi)化DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型特征。該教學(xué)過(guò)程讓學(xué)生經(jīng)歷了主動(dòng)性、投入性項(xiàng)目式學(xué)習(xí)與科學(xué)史推理論證兩個(gè)過(guò)程，幫助學(xué)生深化提煉生物學(xué)中“結(jié)構(gòu)與功能觀”的適應(yīng)思想，讓學(xué)生真正體會(huì)生物體結(jié)構(gòu)存在與其功能的實(shí)現(xiàn)緊密相關(guān)，內(nèi)化了其對(duì)生命結(jié)構(gòu)精巧奇妙的感知。該教學(xué)中還外延了科學(xué)進(jìn)程線索，讓學(xué)生理解科學(xué)研究是須代代相傳、合作共贏方能取得重大進(jìn)展并造福人類的，以之培育學(xué)生的堅(jiān)持不懈態(tài)度、團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)、科學(xué)探究精神。

3.以具身學(xué)習(xí)活動(dòng)促進(jìn)遷移應(yīng)用

以具身化的學(xué)習(xí)活動(dòng)促進(jìn)學(xué)生遷移應(yīng)用，進(jìn)而讓科學(xué)實(shí)踐落地沉潛。具身認(rèn)知中的“具身”一詞強(qiáng)調(diào)了身體的作用，說(shuō)明了深度認(rèn)知與理解依賴于學(xué)習(xí)者通過(guò)身體的活動(dòng)方式及身體體驗(yàn)而形成[5]。因此，在學(xué)習(xí)活動(dòng)的設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)構(gòu)建起充分調(diào)動(dòng)學(xué)生各類感官、促進(jìn)學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦，且有助于改善其社會(huì)實(shí)踐的活動(dòng)。以具身化的學(xué)習(xí)活動(dòng)促進(jìn)學(xué)生遷移應(yīng)用除了強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生深入到情境化的學(xué)習(xí)活動(dòng)中，讓學(xué)生在心理上能積極將所學(xué)知識(shí)進(jìn)行遷移使用以外，還期望將學(xué)習(xí)活動(dòng)置于校園、家庭與社會(huì)等真實(shí)場(chǎng)域中，讓學(xué)生身心協(xié)調(diào)、體腦并用地完成科學(xué)實(shí)踐，從而真正將之前習(xí)得的知識(shí)本質(zhì)內(nèi)核在遷移應(yīng)用中內(nèi)化為核心素養(yǎng)。

如“細(xì)胞的衰老和凋亡”一節(jié)教學(xué)時(shí)，教師首先通過(guò)手機(jī)APP“時(shí)光機(jī)”，拍攝教師本人和學(xué)生從年輕走向老年變化的視頻投射到大屏幕上，并配上歌曲《當(dāng)你老了》。讓師生共同體驗(yàn)從年輕走向衰老的時(shí)光歷程，升華對(duì)生命的敬畏和光陰的珍惜。緊接著布置課外任務(wù)，讓學(xué)生分組查閱報(bào)刊、網(wǎng)媒，走訪街道、社區(qū)或敬老院，搜集有關(guān)老齡化的資料，探究我區(qū)是否進(jìn)入老齡化社會(huì)。最后，通過(guò)學(xué)生真實(shí)的實(shí)踐走訪，展示出幾位老人的生理與生活狀態(tài)，讓運(yùn)用細(xì)胞衰老的知識(shí)遷移分析人類衰老的表現(xiàn)，并探討老齡化社會(huì)中高中生力所能及的事情。該教學(xué)過(guò)程讓學(xué)生在音樂(lè)與視頻的渲染中獲得情感的共鳴，深入相關(guān)情境中進(jìn)行真實(shí)的科學(xué)實(shí)踐。

4.以社會(huì)議題探討評(píng)判知識(shí)意義

深度學(xué)習(xí)的生物學(xué)課堂中最難以落實(shí)的特質(zhì)是孕育學(xué)生的審辯力、促進(jìn)智慧與情感的內(nèi)生，此點(diǎn)要求教學(xué)過(guò)程中應(yīng)著力實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的自主性、批判性評(píng)價(jià)。這樣的評(píng)價(jià)應(yīng)當(dāng)是情境中的知識(shí)價(jià)值的評(píng)價(jià)、所學(xué)過(guò)程缺陷的評(píng)價(jià)，乃至個(gè)人審辯思維的評(píng)價(jià)，生物學(xué)教學(xué)中的社會(huì)性科學(xué)議題（Socio-Scientific Issues， SSI）教學(xué)恰恰可以關(guān)切到相關(guān)要求。生物學(xué)的SSI是指由當(dāng)代生物技術(shù)研究與應(yīng)用，所引起的一系列倫理道德、社會(huì)發(fā)展與政治文化的社會(huì)性問(wèn)題，且該議題并沒(méi)有是非對(duì)錯(cuò)的標(biāo)準(zhǔn)答案。學(xué)生面對(duì)著SSI作出的判斷通?；谧陨韺?duì)科學(xué)知識(shí)的理解與熔煉，從而作出自身的價(jià)值判斷。而SSI教學(xué)中采用的辯論會(huì)、聽證會(huì)、科學(xué)讀寫等活動(dòng)往往引發(fā)了不同觀點(diǎn)的思維沖突與價(jià)值碰撞，進(jìn)而便于學(xué)生加深對(duì)學(xué)科育人價(jià)值的理解、內(nèi)生自我的審辯力與情感態(tài)度。

如在“基因工程及其應(yīng)用”的教學(xué)中，筆者講授完基因工程的原理后，首先展示網(wǎng)絡(luò)上有關(guān)轉(zhuǎn)基因食品安全備受爭(zhēng)議事件的圖片，如吃轉(zhuǎn)基因食品會(huì)致癌絕育等。緊接著便給予學(xué)生大量轉(zhuǎn)基因食品是否安全的資料，讓學(xué)生作出自我的價(jià)值判斷。之后，讓學(xué)生推選相關(guān)代表對(duì)觀點(diǎn)不同方進(jìn)行質(zhì)詢，讓雙方在爭(zhēng)辯中加深對(duì)轉(zhuǎn)基因技術(shù)及其應(yīng)用的理解。教師在質(zhì)詢結(jié)束后給學(xué)生展示食品包裝袋上的轉(zhuǎn)基因食品的標(biāo)識(shí)，告知學(xué)生可以根據(jù)食品標(biāo)識(shí)判斷是否含有轉(zhuǎn)基因成分，以便他們?cè)谌粘Ｉ钪凶灾鬟x擇。最后，教師布置作業(yè)讓學(xué)生完成關(guān)于該議題完整的論證報(bào)告，并說(shuō)明自身對(duì)轉(zhuǎn)基因食品的期待。該教學(xué)過(guò)程讓學(xué)生參與議題的決策、討論、推理與論證，讓其能夠涵養(yǎng)自身的批判性思維，以及循證審辯的基本能力。教師展示轉(zhuǎn)基因食品標(biāo)識(shí)則讓學(xué)生明白科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用需要精密的管理、社會(huì)的監(jiān)督與道德的規(guī)約?？茖W(xué)讀寫的論證報(bào)告則讓學(xué)生總結(jié)反思自身的價(jià)值判斷是否有誤，并可以深入了解每位學(xué)生如何評(píng)判生物學(xué)知識(shí)的價(jià)值意義。

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【責(zé)任編輯? 郭振玲】