PBL教學(xué)模式在生物教學(xué)中的應(yīng)用

杜變變 李胤寧 杜娟娟

【摘要】PBL教學(xué)模式以小組合作的方式，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下提出問題并嘗試解決問題，同時幫助學(xué)生建構(gòu)知識體系，明確新舊知識點的邏輯關(guān)系。文章以“生態(tài)系統(tǒng)的能量流動”一節(jié)為例進行教學(xué)設(shè)計，探討如何在生物教學(xué)中滲透PBL教學(xué)模式。通過問題的逐級遞進，在分析和解決問題中驅(qū)動學(xué)生深度學(xué)習，提高學(xué)生的合作探究能力，培養(yǎng)生物學(xué)核心素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】生物教學(xué)；PBL教學(xué)模式；應(yīng)用；生態(tài)系統(tǒng)的能量流動

【中圖分類號】G633.91【文獻標志碼】A【文章編號】1004—0463（2022）10—0111—04

PBL（Problem-Based-Learning）教學(xué)模式，也稱基于問題的學(xué)習、問題導(dǎo)向式教學(xué)。學(xué)生在真實的問題情境中，以小組合作方式提出問題并尋找解決問題的途徑和方法，此過程可以幫助學(xué)生構(gòu)建知識體系，同時發(fā)展學(xué)生合作學(xué)習和解決問題的能力。近年來，PBL教學(xué)模式雖在生物學(xué)教學(xué)中有所應(yīng)用，但當前課堂PBL教學(xué)模式的應(yīng)用仍存在不少問題：首先，PBL教學(xué)模式強調(diào)以學(xué)生為主體，在生物教學(xué)中發(fā)現(xiàn)問題和提出問題仍以教師為主。長期的固化教學(xué)，教師已習慣對生物學(xué)現(xiàn)象及規(guī)律進行詳細講授，以期完成知識體系的全面覆蓋，對于生物學(xué)學(xué)科思想缺少深度挖掘。其次，教師忽視學(xué)生的個體差異，問題的難度與深度缺乏設(shè)計性和層次性，學(xué)生在學(xué)習過程中缺乏思維碰撞，參與課堂的積極性不高。最后，問題的設(shè)計存在隨意性，沒有圍繞核心概念進行整體設(shè)計，影響學(xué)生的思維進階發(fā)展。

根據(jù)Barrows倡導(dǎo)的PBL教學(xué)理論，將PBL教學(xué)流程分為組織小組、開始一個新問題、后續(xù)行動、展示成果、解決問題后的反思等五個環(huán)節(jié)[1]。在這五個環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上，再結(jié)合生物學(xué)科，設(shè)計如圖1所示的促進深度學(xué)習的PBL教學(xué)模式流程：

1.創(chuàng)設(shè)問題情境。深度學(xué)習強調(diào)以問題為導(dǎo)向，將已有知識遷移到真實情境中解決問題。教師設(shè)計真實的問題情境，形成問題主題，激發(fā)學(xué)生學(xué)習的主動性，引發(fā)學(xué)生的高階思維，從而促進學(xué)生的深度學(xué)習。核心問題蘊含學(xué)科思維促進學(xué)生深度思考，引導(dǎo)學(xué)生探索學(xué)科基本內(nèi)容。問題的設(shè)計可以具有開放性和創(chuàng)造性，沒有準確的答案，但這些問題需圍繞主題，要引發(fā)學(xué)生思考，引起學(xué)生的認知沖突，最終激發(fā)、促進學(xué)生解決問題。教師通過創(chuàng)設(shè)問題情境，通過情境間的環(huán)環(huán)相扣，層層遞進，可以為學(xué)生內(nèi)化知識搭建支架，完成核心問題設(shè)計之后，可以設(shè)計角色使學(xué)生充分、迅速地融入問題中，幫助學(xué)生構(gòu)建概念體系，促進學(xué)生對核心概念的深度學(xué)習。

在課堂開始時，教師播放《魯濱孫漂流記》影視片段，并提出問題：假設(shè)你像魯濱孫那樣流落在一個荒島，可以食用的只有15kg玉米和一只母雞，哪種方式可以使自己在荒島存活的時間最長？教師提問不同層次的學(xué)生，學(xué)生陳述選擇方案1或者方案2的理由，教師公布正確答案，學(xué)生思考為什么選擇先吃雞后吃玉米？設(shè)置此問題的目的在于人吃雞得到雞的物質(zhì)，同時獲得能量，能量是抽象的，但能量以物質(zhì)為載體，充分理解能量的流動離不開有機物這個載體，從而分析總結(jié)能量流動的基本模式，因此這個問題的設(shè)計是必要的。

2.設(shè)計深度學(xué)習任務(wù)。PBL教學(xué)模式從問題入手，以不同的問題為主線，以學(xué)生的小組合作學(xué)習和教師的引導(dǎo)啟發(fā)為主要形式。在問題的驅(qū)動下，教師要注意對學(xué)生進行科學(xué)思維的培養(yǎng)與提升，引導(dǎo)學(xué)生思考解決問題的知識經(jīng)驗以及思想方法，從而滲透生物學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。教師圍繞核心問題，以“呈現(xiàn)問題——解決問題——生成新問題——探究新問題”的方式，結(jié)合學(xué)習內(nèi)容特點和學(xué)生發(fā)展空間，初步設(shè)計具有深度學(xué)習特征的學(xué)習任務(wù)，讓學(xué)生深入知識背后的理性認知、感性態(tài)度和學(xué)科思想。通過設(shè)計不同形式的深度學(xué)習活動，促進學(xué)生對所學(xué)知識進行深度加工，并構(gòu)建知識體系，展示知識體系蘊含的學(xué)科思想。在合作交流完成任務(wù)的過程中，達到對知識的深層理解[2]。

在創(chuàng)設(shè)《荒島余生》這一情境后，教師引導(dǎo)學(xué)生從“玉米——雞——人”這一條食物鏈中發(fā)現(xiàn)問題：玉米的能量來源于什么？如何輸入到玉米體內(nèi)？這些能量的去向有哪些？通過設(shè)置的問題串，學(xué)生以小組的形式交流，教師引導(dǎo)學(xué)習小組完成上述問題的探究之后總結(jié)：流向每一個營養(yǎng)級的能量去向大體相同，讓學(xué)生用概念圖的形式建立生產(chǎn)者的能量流動模型。通過同樣的問題，建立初級消費者和次級消費者的能量流動模型，學(xué)生通過模型構(gòu)建，體驗知識的形成過程，系統(tǒng)分析每個營養(yǎng)級的能量去向。學(xué)生完成上述任務(wù)后，教師繼續(xù)提問：為什么營養(yǎng)級的能量越往后會越少？從而引導(dǎo)學(xué)生以賽達伯格湖為例定量分析能量流動的去向，學(xué)生繼續(xù)以小組為單位，通過計算得出能量傳遞的效率為10%～20%以及能量流動是單向流動、逐級遞減的。教師以問題串的形式驅(qū)動課堂，問題設(shè)計是逐步遞進的，學(xué)生通過自主學(xué)習和合作探究等學(xué)習任務(wù)成為探索、解決問題的主體，教師成為引導(dǎo)者。在整個學(xué)習過程中，體現(xiàn)了生態(tài)學(xué)、系統(tǒng)觀的學(xué)科思想，這也是“穩(wěn)態(tài)與環(huán)境”模塊中重點體現(xiàn)的學(xué)科思想[3]。

3.構(gòu)建知識體系。深度學(xué)習強調(diào)建立新舊知識的邏輯聯(lián)系，最終同化新知識，完成意義構(gòu)建，并較好地理解核心概念，是學(xué)生形成正確的生命觀念的基礎(chǔ)。圍繞核心概念，通過問題情境和學(xué)生活動，在學(xué)習過程中獲得感性體驗，通過高階思維，構(gòu)建知識體系，逐步凝練生物學(xué)思想。本節(jié)課以教師設(shè)置的問題串為線索，基于學(xué)情分析和創(chuàng)建課堂思維的基本理念，以“光合作用”和“呼吸作用”為經(jīng)驗基礎(chǔ)，確定了以情境問題驅(qū)動的學(xué)生自主學(xué)習、小組合作構(gòu)建能量流動模型的教學(xué)策略。在互動活動中，教師以單元主題為主線，學(xué)生主動構(gòu)建知識結(jié)構(gòu)，然后擴建、填充知識內(nèi)容，最后從少而精的框架中獲取知識。學(xué)生通過觀察、猜想和反思交流完成構(gòu)建知識體系，促進學(xué)生的深度學(xué)習。學(xué)生圍繞“能量流動”這個核心概念，以概念圖或思維導(dǎo)圖的形式，總結(jié)能量流動的過程、特點和意義，促進學(xué)生深度理解生態(tài)系統(tǒng)的功能（如圖2）。

4.構(gòu)建多元評價體系。評價體系作為PBL教學(xué)模式的基本要素之一，應(yīng)發(fā)揮激勵學(xué)生更深層次學(xué)習的功能。學(xué)生參與課堂活動，教師不斷觀察學(xué)生，并對學(xué)生的學(xué)習動態(tài)和思維加工過程的觀察結(jié)果進行及時反饋，學(xué)生根據(jù)反饋結(jié)果對自己的學(xué)習過程和學(xué)習方法進行調(diào)整和改進，把問題思維提升到一定的高度，形成一定的認知策略，最終實現(xiàn)深度學(xué)習。

例如，在某小組匯報調(diào)查農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的能量流動的過程這一環(huán)節(jié)時，教師可以設(shè)計合作小組評價表，和其他組成員對該小組的表現(xiàn)進行評價，同時教師也要關(guān)注課堂上其他小組成員的課堂表現(xiàn)，及時調(diào)整課堂方向和氛圍，啟發(fā)學(xué)生去完成調(diào)查報告的正確撰寫并領(lǐng)會調(diào)查報告的深刻內(nèi)涵，為以后社會實踐的開展奠定基礎(chǔ)。

為了幫助學(xué)生深度理解生態(tài)系統(tǒng)能量流動的規(guī)律和特點，教師圍繞深度學(xué)習目標，設(shè)計相應(yīng)的深度學(xué)習活動，并為深度學(xué)習活動制訂評價內(nèi)容（如下表），以此關(guān)注學(xué)生的思維動態(tài)。學(xué)生根據(jù)教師的反饋結(jié)果，深度思考在本節(jié)課學(xué)習的過程與方式是否有效，今后是否采取同樣的方式進行此類型課的學(xué)習。

由于PBL的學(xué)習方式比較靈活，尤其是對于小組合作探究的學(xué)習，主要采用的評價方法有傳統(tǒng)單元測試、口頭闡述、書面報告、概念圖以及實踐過程考核等多種方式。除此之外，深度學(xué)習并不只是為了促進學(xué)生的高級認知和培養(yǎng)學(xué)生的高階思維，最終的目的指向立德樹人。因此，生物學(xué)習最終的評價應(yīng)該重視學(xué)生的激勵性評價，以呈現(xiàn)對生命的感悟和教育的評價訴求。其教學(xué)評價以學(xué)生的實際學(xué)習情況與問題探究難易為出發(fā)點，讓學(xué)生在生物學(xué)習的過程中，建立起生物學(xué)科帶來的社會責任感。

在學(xué)習完本節(jié)內(nèi)容后，針對我校周圍農(nóng)田種植及管理的一些環(huán)節(jié)，教師設(shè)計實際情境：收獲后的作物秸稈處理。方案1：直接焚燒，草木灰還田。方案2；用秸稈制作有機肥。方案3：將秸稈粉碎后，可以做蘑菇和木耳等菌類的生長載體。學(xué)生結(jié)合能量流動的規(guī)律及特點，分組討論該如何選擇？利用了何種原理？學(xué)生也可以根據(jù)實際生活，提出與能量流動有關(guān)的實例并分析。學(xué)生在主動探索的過程中，以知識為出發(fā)點，增強對生物學(xué)知識的理解與應(yīng)用，教師對學(xué)生的觀點進行鼓勵性評價。最后利用課堂滲透社會經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展的社會責任感教育，從而實現(xiàn)構(gòu)建生命成長的深度學(xué)習課堂。

5.推進學(xué)后反思。深度學(xué)習還強調(diào)對學(xué)習過程的構(gòu)建反思[4]。學(xué)生解決問題之后，通過教師和同學(xué)的評價，結(jié)合在此次學(xué)習中的自我感受，反思問題解決的整個過程。除了反思，深度學(xué)習要完成知識廣度和深度的學(xué)習，不僅要在課堂培養(yǎng)，還要將學(xué)到的知識應(yīng)用到生活情境中，將深度學(xué)習的學(xué)習方式內(nèi)化，把深度學(xué)習、內(nèi)化反思、批判遷移作為一種習慣，做到有選擇地內(nèi)化知識，完成知識的拓展延伸。在拓展延伸環(huán)節(jié)，學(xué)生可以就問題情境中生成的新問題或者新知識展開進一步的探究，也可以由教師針對學(xué)生的方案或者實踐操作提出新的問題。

為了幫助學(xué)生完成知識內(nèi)化，教師布置課后學(xué)習任務(wù)“如何提高xx地區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動效率的對策”，學(xué)生課后建立學(xué)習小組，合理分工合作，查閱資料，設(shè)計并完成調(diào)查問卷，完成調(diào)查報告。在完成調(diào)查報告的過程中，學(xué)生通過真實的實踐走訪，展示該地區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動效率，并提出解決策略，甚至在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中進行推廣。

總之，在生物教學(xué)中應(yīng)用PBL教學(xué)模式，可以促進學(xué)生的深度學(xué)習。學(xué)生通過圍繞核心主題設(shè)計的層層問題，以自主學(xué)習或合作探究的方式發(fā)現(xiàn)問題、解決問題；教師充當引導(dǎo)者和促進者的角色，設(shè)計深度學(xué)習活動，引導(dǎo)學(xué)生在深度學(xué)習活動中，利用生物學(xué)思想解決問題，逐步深化科學(xué)思維，培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)。

[1]Barrows，H.S.& Kelson.A.Problem-Based Learning：A Total Approach to Education [M].SIU School of Medicine，Department of Medical Education Springfield，Illinois，1998.

[2]俞麗萍.深度學(xué)習視野下課堂互動的優(yōu)化策略[J].生物學(xué)教學(xué)，2016（02）：22-23.

[3]張偉.指向?qū)W生深度學(xué)習的高中生物學(xué)“研學(xué)課堂”的構(gòu)建[J].生物學(xué)教學(xué)，2018（12）：18-20.

[4]朱曉燕，張罡，解凱彬.深度學(xué)習理論在發(fā)展學(xué)生生物學(xué)科核心素養(yǎng)中的實踐[J].生物學(xué)教學(xué)，2019（04）：21-23.

（本文系2020年度甘肅省“十三五”教育科學(xué)規(guī)劃課題“促進深度學(xué)習的高中生物單元主題教學(xué)的實踐與研究”的階段性研究成果，課題立項號：GS[2020]GHB2665）

編輯：張昀