深度學(xué)習(xí)視角下發(fā)展學(xué)生生物學(xué)科核心素養(yǎng)的策略研究

曹艷

【摘要】文章探討了指向核心素養(yǎng)的“深度學(xué)習(xí)”教學(xué)策略。以“基因突變”這節(jié)課為例，本節(jié)課引導(dǎo)學(xué)生以“基因突變”的概念建構(gòu)為主線，導(dǎo)入部分采用“基于問(wèn)題”的學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生提出問(wèn)題，開(kāi)啟深度學(xué)習(xí)。學(xué)生通過(guò)對(duì)知識(shí)的遷移應(yīng)用，促進(jìn)科學(xué)探究能力的培養(yǎng)，從而提高綜合素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】核心素養(yǎng);深度學(xué)習(xí);科學(xué)探究

【基金項(xiàng)目】福建省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2019年度立項(xiàng)課題“基于STEM教育的高中生物探究課程設(shè)計(jì)與實(shí)踐研究”，編號(hào)：FJJKXB19-521。

本次高中生物課程的改革以發(fā)展“生物學(xué)科素養(yǎng)”為導(dǎo)向和宗旨，貫徹落實(shí)“立德樹(shù)人”的根本任務(wù)，這些都是通過(guò)日常的課堂教學(xué)加以落實(shí)的。長(zhǎng)期應(yīng)試教育形成的慣性，使得在傳統(tǒng)的生物課堂教學(xué)中，教師更注重知識(shí)的傳授，更關(guān)注一節(jié)課包含哪些知識(shí)點(diǎn)，重點(diǎn)要講些什么，對(duì)知識(shí)呈現(xiàn)的方式關(guān)注很少。從學(xué)生素養(yǎng)發(fā)展的角度來(lái)看，獲取知識(shí)雖然很重要，但是更重要的是獲取知識(shí)的方式和途徑。學(xué)生在獲取知識(shí)時(shí)，求知欲能否被點(diǎn)燃？能否利用科學(xué)思維主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)？能否在獲取知識(shí)時(shí)理解科學(xué)概念是如何被探索發(fā)現(xiàn)的？能否在尋求新的理解過(guò)程中提出問(wèn)題，并尋找證據(jù)去解決問(wèn)題？能否將這些新的知識(shí)體系與過(guò)往的經(jīng)驗(yàn)相聯(lián)系，并將其內(nèi)化為素養(yǎng)加以利用？這些都是面對(duì)新課程改革，教師在備課過(guò)程中需要認(rèn)真考慮的。如果教師繼續(xù)沉迷于傳統(tǒng)的“講授式教學(xué)”，恐怕很難提高學(xué)生生物學(xué)科的核心素養(yǎng)。

深度學(xué)習(xí)是指針對(duì)孤立記憶和非批判性接受知識(shí)的淺層學(xué)習(xí)而言，是一種基于理解的學(xué)習(xí)，是指學(xué)習(xí)者以高階思維的發(fā)展和實(shí)際問(wèn)題的解決為目標(biāo)，以整合的知識(shí)為內(nèi)容，積極主動(dòng)地、批判性地學(xué)習(xí)新的知識(shí)和思想，并將它們?nèi)谌朐械恼J(rèn)知結(jié)構(gòu)中，且能將已有的知識(shí)遷移到新的情境中，是注重知識(shí)應(yīng)用和問(wèn)題解決的一種學(xué)習(xí)方式[1]。學(xué)生在對(duì)重要概念進(jìn)行深度學(xué)習(xí)時(shí)，首先要有自己對(duì)科學(xué)世界的認(rèn)識(shí)，即對(duì)新知識(shí)的獲取是建立在前概念的基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析、綜合、評(píng)價(jià)，最終建構(gòu)新的知識(shí)體系，并且可以應(yīng)用新的知識(shí)來(lái)解決問(wèn)題。深度學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)教師主導(dǎo)下的學(xué)生主動(dòng)參與、積極建構(gòu)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的教育性發(fā)展。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生掌握學(xué)科的核心知識(shí)，理解學(xué)習(xí)的過(guò)程，把握學(xué)科的本質(zhì)及思想方法，形成積極的內(nèi)在學(xué)習(xí)動(dòng)力、積極的態(tài)度、正確的價(jià)值觀，成為極具有獨(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)秀的學(xué)習(xí)者，成為未來(lái)社會(huì)歷史實(shí)踐的主人。本文以人教版高中教材《生物必修2：遺傳與進(jìn)化》中第5章第1節(jié)“基因突變”的學(xué)習(xí)為例，探討深度學(xué)習(xí)視角下發(fā)展學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的策略。

一、“基于問(wèn)題”的學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生提出問(wèn)題，開(kāi)啟深度學(xué)習(xí)

學(xué)生生物學(xué)科核心素養(yǎng)的提高有一個(gè)很重要的方面，就是學(xué)生在真實(shí)情境中解決問(wèn)題的能力得到提升。在真實(shí)的生物學(xué)問(wèn)題情景中，讓學(xué)生嘗試思考并解決問(wèn)題，是訓(xùn)練科學(xué)思維的有效途徑。因此，設(shè)計(jì)合適的問(wèn)題情景，是教師需要特別重視的。本節(jié)課以日常生活中與生物學(xué)有關(guān)的問(wèn)題為情景，激發(fā)學(xué)生的興趣，引發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象背后本質(zhì)原因的思考。

例如，“基因突變”這節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)的導(dǎo)入部分，利用現(xiàn)實(shí)生活太空南瓜的案例，引導(dǎo)學(xué)生思考可遺傳變異和不可遺傳變異的本質(zhì)區(qū)別是什么，進(jìn)而引出基因突變屬于可遺傳變異。課前讓學(xué)生用X射線、化學(xué)誘變劑誘變萌發(fā)中的大豆種子，并對(duì)種子萌發(fā)率影響的結(jié)果進(jìn)行匯報(bào)。學(xué)生提出問(wèn)題：為什么經(jīng)過(guò)物理和化學(xué)方法處理過(guò)的大豆種子萌發(fā)率明顯低于對(duì)照組？利用學(xué)生親歷的實(shí)驗(yàn)引發(fā)學(xué)生的思考，引導(dǎo)學(xué)生在科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究中通過(guò)對(duì)結(jié)果的分析發(fā)現(xiàn)值得探討的學(xué)科問(wèn)題。此外，在學(xué)生課前實(shí)驗(yàn)中，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)操作的能力。同時(shí)，學(xué)生在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，注意對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組的設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)控制單一變量。這樣，學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)學(xué)思維和實(shí)驗(yàn)技能都得到了很大的提升。

二、概念模型建構(gòu)促發(fā)深度學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維

建構(gòu)概念模型是形成生物學(xué)核心素養(yǎng)的重要途徑。生物學(xué)科不是科學(xué)事實(shí)的堆積，而是一個(gè)概念體系。事實(shí)是不能遷移的，概念是能夠遷移的，可以遷移到新情境中，用來(lái)分析和解決問(wèn)題。教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建概念體系，盡量避免知識(shí)的片段化和割裂。同時(shí)，大概念的教學(xué)有利于學(xué)生形成生命觀念。建構(gòu)概念的教學(xué)策略包括情境創(chuàng)設(shè)策略、問(wèn)題驅(qū)動(dòng)策略、概念網(wǎng)絡(luò)策略及檢測(cè)與應(yīng)用策略等。在建構(gòu)概念的過(guò)程中可以采用多種策略促發(fā)深度學(xué)習(xí)。

例如，本節(jié)課在構(gòu)建“基因突變”的概念時(shí)，列舉基因突變的實(shí)例，創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問(wèn)題情境，假設(shè)角色變成醫(yī)生，應(yīng)該如何分析鐮刀型貧血癥的病因。利用真實(shí)情境來(lái)引導(dǎo)學(xué)生解決問(wèn)題，更能激發(fā)學(xué)生的興趣。學(xué)生利用前概念，引發(fā)認(rèn)知沖突，并最終分析得到氨基酸的改變是直接原因，而蛋白質(zhì)的合成受到基因控制，進(jìn)而得出基因中堿基對(duì)的替換才是導(dǎo)致鐮刀型貧血癥出現(xiàn)的根本原因。最后通過(guò)分析得出鐮刀型細(xì)胞貧血癥是由DNA分子中堿基對(duì)替換引起的一種遺傳病。此外，讓學(xué)生回顧囊性纖維病的病例，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生分析得到其發(fā)病的根本原因是基因堿基對(duì)的缺失導(dǎo)致的。同時(shí)，學(xué)生通過(guò)分析豌豆的皺粒實(shí)例，分析其形成的根本原因是基因堿基對(duì)的增添導(dǎo)致的，最終引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)出“基因突變”的概念。

在建構(gòu)“基因突變”的概念過(guò)程中，教師通過(guò)喚醒學(xué)生大腦中的前概念，將其作為新概念生成的生長(zhǎng)點(diǎn)，以問(wèn)題驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)過(guò)程（思考、討論、資料分析、觀察、實(shí)驗(yàn)等），層層深入，螺旋上升，形成自我對(duì)新知識(shí)的理解，建構(gòu)新的概念[2]。學(xué)生通過(guò)嘗試構(gòu)建概念模型，體驗(yàn)在建立模型過(guò)程中的思維過(guò)程，領(lǐng)悟概念模型建構(gòu)的方法，獲得和鞏固有關(guān)概念，學(xué)生的歸納與概括等能力都得到很好的訓(xùn)練。因此，深度學(xué)習(xí)可以有效地在課堂教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。

三、知識(shí)的遷移應(yīng)用，促進(jìn)科學(xué)探究能力的培養(yǎng)

本節(jié)課提供“青霉素高產(chǎn)菌株的理性篩”的文獻(xiàn)，學(xué)生模擬科學(xué)家在科研過(guò)程中對(duì)高產(chǎn)青霉素菌株的篩選過(guò)程，分析設(shè)計(jì)不同的實(shí)驗(yàn)方案，提出實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，并給出解決方案。在探究活動(dòng)中，學(xué)生提出自己的問(wèn)題，計(jì)劃、設(shè)計(jì)并開(kāi)展科學(xué)探究活動(dòng)，去解決其中一些問(wèn)題，并在科學(xué)探究中獲取新知識(shí)，形成生命觀念。

STEM教育是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的一種很好的方式，它更注重科學(xué)實(shí)踐，其內(nèi)涵完全包容科學(xué)探究，并加入了工程學(xué)應(yīng)用。STEM是基于問(wèn)題的教育，以學(xué)生為主體，讓他們自己動(dòng)手動(dòng)腦去解決實(shí)際問(wèn)題。本節(jié)課將STEM教育很好地整合到課堂教學(xué)中，學(xué)生可以在實(shí)驗(yàn)探究室進(jìn)行青霉素高產(chǎn)菌株的誘變和篩選實(shí)驗(yàn)，對(duì)上課設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行落實(shí)，觀察現(xiàn)象并分析統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，最終得出結(jié)論。學(xué)生本人參與實(shí)踐和問(wèn)題解決，同時(shí)親歷科學(xué)的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，努力將新知與舊知相聯(lián)系。在科學(xué)探究的過(guò)程中，學(xué)生通過(guò)深度學(xué)習(xí)對(duì)知識(shí)進(jìn)行遷移應(yīng)用，解決真實(shí)情境中的問(wèn)題，極大地帶來(lái)學(xué)習(xí)的樂(lè)趣，學(xué)生更愿意主動(dòng)參與，豐富科學(xué)知識(shí)，從而發(fā)展生物學(xué)科核心素養(yǎng)。在本節(jié)課的探究活動(dòng)中，學(xué)生通過(guò)合作探究，最終得出基因突變的特點(diǎn)和誘變方法。

四、課后拓展延伸，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)

深度學(xué)習(xí)還強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程的建構(gòu)反思，可以通過(guò)構(gòu)建思維導(dǎo)圖來(lái)實(shí)現(xiàn)。思維導(dǎo)圖是思維可視化的表征，它能把學(xué)習(xí)者內(nèi)在的知識(shí)結(jié)構(gòu)通過(guò)外化的圖形展示出來(lái)。通過(guò)思維導(dǎo)圖，我們可以直接觀察到學(xué)習(xí)者在知識(shí)結(jié)構(gòu)上的變化。

當(dāng)然，教師也可以利用表現(xiàn)性評(píng)價(jià)，對(duì)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的結(jié)果做出評(píng)價(jià)。目前的評(píng)價(jià)由多項(xiàng)選擇題、簡(jiǎn)答題和至少一或兩個(gè)表現(xiàn)性評(píng)價(jià)任務(wù)組成。例如，本節(jié)課回歸導(dǎo)入問(wèn)題“經(jīng)過(guò)物理和化學(xué)方法處理過(guò)的大豆種子萌發(fā)率明顯低于對(duì)照組的原因是什么？”進(jìn)而追問(wèn)“如何驗(yàn)證你的想法？”“如果想確定大豆種子是否真的發(fā)生基因突變，你有怎樣的想法？”“能否設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)證明？”設(shè)計(jì)良好的表現(xiàn)性評(píng)價(jià)可以更好地評(píng)價(jià)批判性思維、有效溝通和語(yǔ)言表達(dá)等能力，彌補(bǔ)傳統(tǒng)客觀紙筆測(cè)驗(yàn)主要關(guān)注膚淺學(xué)習(xí)和基本技能的不足，有利于對(duì)學(xué)生生物學(xué)科核心素養(yǎng)進(jìn)行客觀的評(píng)價(jià)。

五、在深度學(xué)習(xí)中，提升學(xué)生社會(huì)責(zé)任感

一個(gè)能力很強(qiáng)的人未必是一個(gè)素養(yǎng)很高的人。因此，我們不僅要培養(yǎng)學(xué)生的能力，而且要提升學(xué)生的社會(huì)責(zé)任意識(shí)，培養(yǎng)其社會(huì)責(zé)任感，引導(dǎo)其積極關(guān)注社會(huì)議題，愿意討論并作出科學(xué)解釋。在本節(jié)課中，學(xué)生通過(guò)對(duì)基因突變的誘變因素的深度學(xué)習(xí)，了解并愿意主動(dòng)向他人宣傳健康的生活方式，遠(yuǎn)離誘發(fā)基因突變的外在因素，提高本人、家庭及社區(qū)的生活質(zhì)量。

六、結(jié)語(yǔ)

新一輪的課改不再是教師簡(jiǎn)單地傳授知識(shí)，更重要的是學(xué)生獲取知識(shí)的方式。本節(jié)課的教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，引發(fā)學(xué)生的思考。學(xué)生通過(guò)概念模型構(gòu)建和科學(xué)實(shí)踐，在深度學(xué)習(xí)中最終回歸學(xué)科本質(zhì)，建立“生命觀念”，同時(shí)科學(xué)思維和科學(xué)探究能力得到很好的發(fā)展，促進(jìn)生物學(xué)科核心素養(yǎng)的提升。

【參考文獻(xiàn)】

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