指向促進(jìn)沉浸體驗的中學(xué)生物學(xué)教學(xué)

李 健 曹云龍

（1.南京師范大學(xué)附屬中學(xué)樹人學(xué)校 江蘇南京 210036）

（2.南京市江北新區(qū)教育發(fā)展中心 江蘇南京 210044）

隨著認(rèn)知理論的不斷發(fā)展，人們越來越認(rèn)識到，在認(rèn)知過程中認(rèn)知主體的認(rèn)識產(chǎn)生于認(rèn)知主體對環(huán)境的感知以及與環(huán)境的交融，即人們是通過自己的身體感受來認(rèn)識周圍世界的。教學(xué)過程需要實現(xiàn)認(rèn)知主體、認(rèn)知對象、環(huán)境三者之間的交互作用（圖1），才能有效地促進(jìn)學(xué)習(xí)真正的發(fā)生，使學(xué)生實現(xiàn)身心整體發(fā)展。這樣學(xué)生在面臨解決現(xiàn)實問題的挑戰(zhàn)時，能夠真正實現(xiàn)在新環(huán)境下有效遷移知識和能力。

學(xué)生只有在學(xué)習(xí)情境和學(xué)習(xí)活動中實現(xiàn)了沉浸體驗，才能真正地實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)，深刻理解認(rèn)識對象，并建立良好的知識結(jié)構(gòu)，從而能較好地遷移運用，提升解決實際問題的能力。因此，教師需要通過各種途徑創(chuàng)設(shè)能促進(jìn)學(xué)生沉浸體驗的情境和學(xué)習(xí)活動。

那么，在中學(xué)生物學(xué)教學(xué)中，教師應(yīng)如何促進(jìn)學(xué)生的沉浸體驗？對于那些能夠通過親自動手實驗獲得的結(jié)論，教師需要在教材實驗的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生充分經(jīng)歷實驗，尤其是通過實驗解決實際問題的過程；對于無法身臨現(xiàn)實環(huán)境或者缺乏相應(yīng)感性知識時，需要設(shè)置模擬實境，利用角色扮演或者實物模擬活動引起學(xué)生對認(rèn)知對象的感同身受或者引發(fā)心理模擬和想象，從而調(diào)動學(xué)習(xí)者身體部位的參與、體驗，使學(xué)生能身臨其境似地看到、聽到和觸摸到，建構(gòu)學(xué)生主體體驗式學(xué)習(xí)過程，促進(jìn)沉浸體驗。

1 聯(lián)系生活生產(chǎn)實際，充分挖掘和改造實驗，促進(jìn)學(xué)生的沉浸體驗

生物學(xué)是一門實驗科學(xué)，特別強(qiáng)調(diào)通過自身的體驗、感受上升到理性認(rèn)識的過程。在此過程中，學(xué)生能獲得結(jié)論，建構(gòu)概念，形成觀念和提升能力。教師要注意結(jié)合現(xiàn)實世界中的真實問題，充分挖掘現(xiàn)有教材中的實驗，豐富實驗內(nèi)容，再設(shè)計實驗的方法、手段和材料，利用合理的課堂程序和教學(xué)策略，引導(dǎo)學(xué)生充分合作、交流，使學(xué)生經(jīng)歷實驗過程，感受和體驗真實的實驗現(xiàn)象，調(diào)動學(xué)生嘗試通過多種思維方式如分析、歸納和推理，獲得實驗結(jié)論，促進(jìn)沉浸體驗。

例如，在“觀察植物細(xì)胞質(zhì)壁分離和復(fù)原”實驗中，教師可以再設(shè)計實驗。首先，學(xué)生在洋蔥表皮細(xì)胞的臨時裝片上分別滴加蔗糖溶液、清水，觀察質(zhì)壁分離和復(fù)原現(xiàn)象，從而認(rèn)識到原生質(zhì)層的半透膜性。然后，學(xué)生觀察添加了硝酸鉀溶液后洋蔥表皮細(xì)胞發(fā)生的質(zhì)壁分離和自動復(fù)原現(xiàn)象，并嘗試解釋其原因。在引導(dǎo)學(xué)生準(zhǔn)確說出原因后，教師提供大豆葉片，引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)實驗，并通過對比發(fā)現(xiàn)：洋蔥表皮細(xì)胞液泡對蔗糖幾乎不吸收，而大豆葉片細(xì)胞則能吸收蔗糖。最后，教師引導(dǎo)學(xué)生思考：在物質(zhì)通過方面，生物膜和半透膜的不同點是什么？你能總結(jié)出生物膜功能上有什么特點嗎？學(xué)生反思實驗現(xiàn)象，對比實驗結(jié)果，準(zhǔn)確得出實驗結(jié)論，從而深刻理解選擇透過性膜的功能特點。這時，教師追問：有人認(rèn)為，植物受到一些環(huán)境條件脅迫時，保衛(wèi)細(xì)胞周圍滲透壓發(fā)生變化導(dǎo)致氣孔關(guān)閉。如何驗證這樣的推論？教師可引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計、實施如下實驗方案：配制質(zhì)量濃度為0.3 g/mL的蔗糖溶液；取菠菜葉表皮細(xì)胞觀察氣孔狀態(tài)；制作帶有保衛(wèi)細(xì)胞葉片表皮細(xì)胞臨時裝片，并觀察氣孔狀態(tài)的變化；用蔗糖溶液替代臨時裝片中的清水，并觀察氣孔狀態(tài)的變化；再用清水替代蔗糖溶液并觀察氣孔狀態(tài)的變化；討論實驗現(xiàn)象，得出結(jié)論。

2 基于角色扮演促進(jìn)沉浸體驗

生物學(xué)的內(nèi)容涉及到生物世界的宏觀與微觀方面，學(xué)生無法身臨其境地感受每一個內(nèi)容。因此，教師可通過各種途徑精心創(chuàng)設(shè)情境，引導(dǎo)學(xué)生在情境中通過角色扮演，以促進(jìn)認(rèn)知主體和環(huán)境之間的深度交互，從而促進(jìn)學(xué)生的沉浸體驗，使學(xué)生深刻理解生物學(xué)的規(guī)律和原理。

例如，“生態(tài)系統(tǒng)的能量流動模型的建構(gòu)”是生物學(xué)教學(xué)中的重點和難點。學(xué)生學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容后，才能深刻理解生命系統(tǒng)維持穩(wěn)定的基本規(guī)律，并建立物質(zhì)和能量觀。教師還要注意引導(dǎo)學(xué)生嘗試運用能量傳遞、轉(zhuǎn)化原理解決生活生產(chǎn)中的問題。但是，這部分內(nèi)容和學(xué)生現(xiàn)實生活距離較遠(yuǎn)，教師需要幫助學(xué)生建構(gòu)抽象難懂的能量流動模型，才能使學(xué)生深刻理解能量流動的基本過程和規(guī)律。

在教學(xué)中，教師可利用角色扮演組織教學(xué)。全班學(xué)生分為兩組，10位學(xué)生扮演狼種群，剩下的扮演鹿種群。每人事先領(lǐng)取一個裝有玻璃球紙杯。教師事先在游戲區(qū)域的地面上散落大量的玻璃球。游戲按照如下規(guī)則進(jìn)行：“鹿”不斷需要在地上撿起黃豆裝入杯子中，狼需要伺機(jī)去捕獲鹿，狼成功“捕獲”鹿之后，“鹿”要將自己杯子中的豆子3/4倒在地面，而將剩下的1/4倒入“狼”的杯子中。一段時間之后，只有杯子里黃豆數(shù)量超過事先標(biāo)注在杯子上警戒線的狼和鹿才能“存活”，而其他的都被認(rèn)定“死亡”。然后，統(tǒng)計狼和鹿所含有的能量，凡是高于一定數(shù)量的狼就能用一定數(shù)量的黃豆換取印有狼崽圖像的紙片以表示產(chǎn)生了后代，鹿也是如此。換取之后，每只狼和鹿所含有的黃豆要保持在警戒線之上。在學(xué)生完成上述活動之后，教師提出問題串：黃豆代表什么？為什么鹿被捕殺后，不是所有能量都傳遞給狼，那些沒有進(jìn)入狼體內(nèi)的能量主要流向何處？狼獲取的能量主要用于哪些方面？學(xué)生分小組反思游戲，用名詞概括游戲過程中的能量的去向，建構(gòu)生態(tài)系統(tǒng)能量流動概念模型。以此為基礎(chǔ)，學(xué)生能很好地分析賽達(dá)伯格湖能量流動圖，計算能量傳遞效率，總結(jié)歸納能量傳遞規(guī)律。

3 巧設(shè)模擬活動促進(jìn)沉浸體驗

在生物學(xué)教學(xué)中，教師還可以有效喚起學(xué)生自身的想象，促進(jìn)學(xué)生產(chǎn)生沉浸體驗。心理學(xué)的研究發(fā)現(xiàn)，模仿是促進(jìn)想象能力提升的一種重要手段。因此，教師可以設(shè)計有效的模擬活動，促進(jìn)學(xué)生在活動中可視化思維，促進(jìn)學(xué)生將自身的心理經(jīng)驗和模擬活動中的體驗、感受產(chǎn)生相互作用，產(chǎn)生沉浸體驗。

例如，“DNA的分子結(jié)構(gòu)”一節(jié)中，學(xué)生常常難以深刻理解“DNA分子結(jié)構(gòu)特點及其多樣性和特異性的原因”。針對這一教學(xué)難點問題，每三個學(xué)生為一個小組，教師發(fā)給學(xué)生事先準(zhǔn)備的A和B 2個信封。在A信封中裝有模擬DNA骨架的兩根繩子和10對用鋼絲夾和標(biāo)簽紙制成的堿基對模型，B信封中裝有4張分別寫有A、T、G和C符號的標(biāo)簽，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到繩子代表脫氧核糖和磷酸形成的骨架，成對的空白的標(biāo)簽紙代表的是尚不確定的堿基對。首先，各組分工合作，利用繩子和標(biāo)簽紙制做雙鏈模型；再在B信封中10次隨機(jī)抽樣，以確定寫在標(biāo)簽紙上的10對堿基對；然后，試著將雙鏈旋轉(zhuǎn)1周，模擬DNA片段的1個螺旋。通過這一過程，學(xué)生能“看見”他們自己總結(jié)的DNA的特點。當(dāng)學(xué)生制作好模型并確定好每組模型中的堿基對順序后，比較本組和其他各組堿基對，會發(fā)現(xiàn)幾乎沒有堿基序列一樣的模型。于是，學(xué)生便能深入理解DNA結(jié)構(gòu)多樣性和特異性的原因。

4 結(jié)語

在當(dāng)今核心素養(yǎng)教育的大背景下，各個學(xué)科越來越注重學(xué)生的體驗和感受，注重創(chuàng)設(shè)有效的情境，通過學(xué)生和環(huán)境的交互過程對認(rèn)知本身產(chǎn)生作用。因此，在教學(xué)過程中，教師要采用各種方法將學(xué)生認(rèn)知、身體、環(huán)境融為一體，創(chuàng)設(shè)情境，有效調(diào)動學(xué)生的身體感知，促進(jìn)學(xué)生對知識的理解和建構(gòu)和情感體驗。教師要注意課堂活動的生成性，促進(jìn)師生共同的創(chuàng)造和生成發(fā)展，不斷生成意義。另外，教師需要充分尊重學(xué)生的差異、獨特性和身體上的自由，才能更好地激發(fā)學(xué)生身體潛能，使學(xué)生能沉浸體驗、主動建構(gòu)知識，實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。