核心素養(yǎng)視角下的高中生物學深度學習策略

成茵茵 曾嘉敏 柯德森

[摘 要]深度學習是發(fā)展學生核心素養(yǎng)的有效途徑，高中生物學教學中教師應注重引導學生進行深度學習。文章以“種群數(shù)量的變化”的教學為例，嘗試從創(chuàng)設真實情境、進行有效設問、開展小組討論、設置實踐任務四個方面來引導學生進行深度學習，實現(xiàn)知識學習與素養(yǎng)培育的同步發(fā)展。

[關鍵詞]核心素養(yǎng);深度學習;高中生物學;策略

[中圖分類號]? ? G633.91? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2021）17-0085-02

《普通高中生物學課程標準（2017年版）》提出：生物學學科核心素養(yǎng)是指學生在接受生物學教育過程中逐步形成的適應個人終身發(fā)展和社會發(fā)展所需要的正確價值觀念、必備品格和關鍵能力，主要由生命觀念、科學探究、科學思維與社會責任4個要素組成[1]。在核心素養(yǎng)的概念中，強調的是學習能力、實踐能力和創(chuàng)新能力，這些高階思維能力的發(fā)展需要高階學習活動給予支持，而深度學習與高階思維能力、高階學習活動緊密聯(lián)系[2]。因此，深度學習是發(fā)展學生核心素養(yǎng)的有效途徑。

深度學習的概念最初是在1976年由美國學者羅杰·薩爾喬和倫斯·馬頓針對孤立記憶和非批判性接受知識的淺層學習提出的[3]。深度學習是一種基于高階思維發(fā)展的學習方式，強調學習過程的主動構建，重視學習者對知識的批判理解，注重學習內容的聯(lián)系整合，著意學習成果的遷移運用和問題解決[4]。隨著近年來核心素養(yǎng)的提出，深度學習引起了教育界各學科研究者的高度重視和深入研究，但是對如何實現(xiàn)深度學習理論在具體學科中落地這一問題仍然需要進一步探索[5]。本文以人教版高中生物學必修3第四章第二節(jié)“種群數(shù)量的變化”的教學為例，探討以學生核心素養(yǎng)培育為目的的深度學習的策略。

一、真實情境激發(fā)探究欲望，促進意義構建

教師介紹巨型蝗災席卷東部非洲的資料：沙漠蝗蟲被認為是世界上最具破壞力的遷徙性害蟲之一，如今蝗災的泛濫直接威脅著非洲當?shù)氐募Z食安全，并加劇人道主義危機[6]。占地一平方公里的蝗蟲種群一天可吃掉3.5萬人的口糧，在理想自然條件下，每一代蝗蟲的數(shù)量都將有大約20倍的指數(shù)級增長，而蝗蟲每代可活躍三個月，在六個月之后蝗蟲種群將會有400倍的增長[7]。教師提出問題：假設蝗蟲種群數(shù)量有1億，那么經(jīng)過3個月后，第一代蝗蟲數(shù)量為多少？第二代呢？請同學們通過計算完成表1，寫出蝗蟲種群繁殖t代的數(shù)量計算公式，并且把表格的數(shù)據(jù)轉化為曲線圖，更為直觀地反映蝗蟲種群數(shù)量的增長。

深度學習是學生源于自身內部動機對真實有價值的學習情境展開深刻豐富且有意義的學習，其強調的是學生主動進行信息加工，積極構建知識框架。因此，在實際教學中，能否成功創(chuàng)設教學情境直接影響學生的學習狀態(tài)，進而影響課堂教學效率[8]。教師利用“非洲蝗災”這個社會熱點有效激發(fā)學生探究“蝗蟲種群數(shù)量增長”的欲望，加強學生的內在學習動機，促進學生主動構建數(shù)學模型。能夠促進學生進行深度學習的真實情境應從實踐中來，生物學科是與現(xiàn)實生活聯(lián)系最為密切的學科之一，因此可以通過生活實踐、生物科學史、科技進展、社會熱點等來創(chuàng)設真實情境[9]。

二、有效設問促進批判認知，提升科學思維

學生完成表格后觀察數(shù)據(jù)，不難得出第t代蝗蟲種群數(shù)量增加的數(shù)學模型為[Nt=20t]。教師提問：蝗蟲數(shù)量一定會一直按照數(shù)學模型[Nt=20t]進行增長嗎？如果蝗蟲種群起始數(shù)量不是1億，變成2億、3億、N0億時，數(shù)學模型是怎樣的？如果蝗蟲種群每一代不是按照20倍增長，而是30倍、40倍、100倍、λ倍時，蝗蟲種群數(shù)量增長模型又是怎樣的呢？教師根據(jù)學生的認知水平，通過問題的層層推進，引導學生不斷修正模型，最終得到在理想狀態(tài)下種群“J”型增長的通用數(shù)學模型[Nt=N0λt]。接著教師可讓學生閱讀教材尋找自然界是否真的存在理想的環(huán)境能夠實現(xiàn)種群的“J”型增長。

深度學習強調學習者進行理解性學習，從而掌握核心概念，而不是簡單地對概念進行機械記憶。本節(jié)課的核心是學生嘗試建立數(shù)學模型解釋種群的數(shù)量變化。學生根據(jù)表格數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)規(guī)律來構建蝗蟲種群數(shù)量的增長模型是沒有太大難度的，但是學生往往不能實現(xiàn)由蝗蟲種群數(shù)量增長模型[Nt=20t]轉變?yōu)榉N群“J”型增長的通用數(shù)學模型[Nt=N0λt]，只能進行機械記憶。因此，教師要設置遞進式的問題，層層誘導學生不斷完善模型，促進學生對種群“J”型增長數(shù)學模型的深度理解和深度構建，實現(xiàn)高水平知識的獲得，并在此過程中提升學生的科學思維。

三、小組討論關聯(lián)新舊知識，培養(yǎng)生命觀念

教師出示資料：科學防治蝗蟲可以采用藥物殺滅，也可以采用生物防治。中國自古就有牧鴨治蝗，不僅成本低，也不會導致環(huán)境污染，還能修復生物鏈，一舉多得。請同學們寫出資料中的食物鏈，并進行小組討論：在自然界中，蝗蟲種群會一直持續(xù)增長下去嗎？請給出理由。學生利用初中所學的食物鏈以及生態(tài)系統(tǒng)有一定穩(wěn)定性的相關知識，可以判斷出種群不可能一直呈“J”型增長。此時教師介紹種群“S”型增長模型與“K”值：自然界的資源與空間總是有限的，當種群密度增大時，種內競爭就會加劇，種群出生率降低，死亡率增高，當二者趨于平衡，種群數(shù)量達到環(huán)境容納量“K”值后，便不再增長，維持在一個穩(wěn)定的水平。

深度學習提倡學生要廣泛而有效地激活先前的經(jīng)驗來參與當下的學習，將當下的學習內容與已有的經(jīng)驗建立起聯(lián)系，從而使知識轉化為與學生個體有關聯(lián)的可以思考的內容，促進學生進行主動高效的建構，以生成新的知識[10]。學生在初中階段通過學習了解到生態(tài)系統(tǒng)具有一定的自我調節(jié)能力，生態(tài)系統(tǒng)中各種生物的數(shù)量和所占比例是相對穩(wěn)定的?；诖?，教師可利用資料設置小組討論，使學生利用先前經(jīng)驗進行思考判斷，明白種群不可能一直呈“J”型增長，加深學生對種群“S”型增長的理解，進而讓學生從種群水平認識生命觀念中的穩(wěn)態(tài)與平衡觀，理解維持穩(wěn)態(tài)是維持生態(tài)系統(tǒng)健康的基本條件。

四、實踐應用實現(xiàn)知識遷移，承擔社會責任

教師幫助學生區(qū)分種群增長率和種群增長速率這兩個描述種群數(shù)量增長的重要的量，使學生明確種群增長率是指單位時間內種群數(shù)量的變化率，即種群增長率=一定時間內增加的個體數(shù)量/初始個體數(shù)量;種群增長速率是指單位時間內種群數(shù)量的變化值，即種群增長速率=一定時間內增長的個體數(shù)量/時間。教師給學生布置的課后思考任務：①種群“J”型增長曲線和“S”型增長曲線的增長速率和增長率模型是怎么樣的？②如何利用種群增長曲線和環(huán)境容納量去對蝗蟲、家鼠等有害動物進行防治？③閱讀教材“種群數(shù)量的波動和下降”的內容，分析總結影響種群數(shù)量變化的主要因素，并思考如何保護野生生物資源以及恢復瀕危動物種群。

深度學習強調知識的遷移與應用，學生要內化所學知識并創(chuàng)造性地解決不同的實際問題，做到舉一反三、觸類旁通，實現(xiàn)知行合一。在本環(huán)節(jié)中，教師通過布置課后思考任務引導學生應用本節(jié)課所學知識解決問題，從而提升學生的社會責任感。因此，教師要將學習內容與自然、生產(chǎn)生活、社會熱點等方面解決聯(lián)系起來，提供給學生參與個人或社會事務討論的機會，提高學生運用生物知識來解釋生活現(xiàn)象和解決實際問題的能力，提升學生對所學知識的認同感，使學生主動承擔作為公民的社會責任。

綜上，深度學習相對于被動性、機械性、記憶性的淺層學習而言，它可以實現(xiàn)學生對知識的理解、建構、遷移和應用，能夠使生物學教學真正成為核心素養(yǎng)落實的主場。由此可見，深度學習是高中生物學課堂教學的必然選擇。從教育者角度出發(fā)，深度學習的本質就是深度教學，為了促進學生的深度學習，教師非常有必要對高中生物學教學進行改革，重新審視自己的教學設計、教學策略等，以便讓自己的教學更好地促進學生的學習，切實有效地提升學生的生物學學科核心素養(yǎng)。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

[1]? 中華人民共和國教育部.普通高中生物學課程標準（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018：3-4.

[2]? 王鳳春，李德安.基于核心素養(yǎng)的深度學習[J].教育教學論壇，2020（9）：258-259.

[3]? 吳舉宏.促進深度學習的中學生物學教學策略[J].生物學教學，2017（10） ： 18-20.

[4]? 何莉燕，朱俊.例談基于深度學習的高效課堂的構建[J].生物學教學，2019（9）：9-11.

[5]? 安云彥，李寧，李秋石.生物學核心素養(yǎng)視角下深度學習的構建[J].生物學教學，2020（1）：7-9.

[6]? 林遠. 治理非洲蝗災亟待國際合作[N]. 經(jīng)濟參考報，2020-02-24（3）.

[7]? 殷悅.巨型蝗災席卷東部非洲[J].世界知識，2020（6）：52-53.

[8]? 華樺，高礦.落實核心素養(yǎng)，促進深度學習：以“帶電粒子在勻強磁場中的運動”為例[J].湖南中學物理，2019（10）：54-56.

[9]? 吳久宏.基于真實情境的高中生物學深度學習[J].中學生物教學，2019（Z1）：19-22.

[10]? 黃網(wǎng)官.初中物理深度學習：從理解到發(fā)生[J].教育研究與評論（中學教育教學），2019（8）：28-32.

（責任編輯 黃春香）