促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的高中生物學(xué)PBL教學(xué)模式應(yīng)用研究
——以“種群的數(shù)量特征”為例

曹 杰 朱偉華 孫海明

（北華大學(xué)理學(xué)院 吉林吉林 132013）

2019年，《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于新時(shí)代推進(jìn)普通高中育人方式改革的指導(dǎo)意見(jiàn)》中指出要堅(jiān)決扭轉(zhuǎn)片面應(yīng)試教育的傾向，在課堂教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，促進(jìn)學(xué)生對(duì)各學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能和方法的掌握，積極探索基于情境、問(wèn)題導(dǎo)向的互動(dòng)式等課堂教學(xué)?！镀胀ǜ咧猩飳W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》為發(fā)展學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，對(duì)教學(xué)過(guò)程和教學(xué)內(nèi)容作出了明確要求。基于問(wèn)題的教學(xué)模式（Problem-based learning，PBL）以問(wèn)題為導(dǎo)向，為學(xué)生提供交流討論、協(xié)作探究的機(jī)會(huì)，注重培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力、提升學(xué)生的合作意識(shí)，有助于育人方式的變革。深度學(xué)習(xí)注重學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解、整合聯(lián)系、批判思考、遷移應(yīng)用、作出計(jì)劃和解決問(wèn)題的學(xué)習(xí)。二者與高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中的過(guò)程要求不約而同?；诖?，PBL教學(xué)模式有望實(shí)現(xiàn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)，因此，本研究利用PBL教學(xué)模式在高中生物學(xué)教學(xué)中開(kāi)展促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的教學(xué)改革與實(shí)踐，為教育改革提供研究視角和方向。

1 促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的高中生物學(xué)PBL教學(xué)模式流程設(shè)計(jì)及優(yōu)勢(shì)

本研究主要參考Barrows的PBL教學(xué)流程、Jensen和Nickelsen的深度學(xué)習(xí)路線，融合二者的優(yōu)勢(shì)，以高中生物學(xué)課堂教學(xué)的實(shí)際為基準(zhǔn)、結(jié)合高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的PBL教學(xué)模式流程，加深學(xué)生的深度學(xué)習(xí)水平。

總體教學(xué)流程包括課前、課中（課堂教學(xué)）和課后3個(gè)階段。課前階段包括學(xué)生自主學(xué)習(xí)和教師課前準(zhǔn)備。自主學(xué)習(xí)對(duì)應(yīng)營(yíng)造積極的學(xué)習(xí)文化，即學(xué)生對(duì)知識(shí)進(jìn)行初步加工。課前準(zhǔn)備主要包括準(zhǔn)備教材、教具以及劃分學(xué)習(xí)小組，其中學(xué)習(xí)小組的劃分遵循“組間同質(zhì)，組內(nèi)異質(zhì)，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)”的原則，使每個(gè)小組中都包含不同層次的學(xué)生，以相互取長(zhǎng)補(bǔ)短，實(shí)現(xiàn)高效協(xié)作。課中階段包括5個(gè)環(huán)節(jié)，如圖1所示。其中，“小組合作，探究問(wèn)題”和“提出方案，解決問(wèn)題”是實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)深度加工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，經(jīng)過(guò)第五環(huán)節(jié)教師的歸納總結(jié)，學(xué)生完成知識(shí)體系的構(gòu)建。課后主要是對(duì)課中學(xué)習(xí)的“評(píng)價(jià)與反思”，包括學(xué)生自評(píng)、互評(píng)和教師評(píng)價(jià)，對(duì)應(yīng)深度學(xué)習(xí)路線中的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)。

圖1 基于深度學(xué)習(xí)的PBL教學(xué)模式流程圖

教學(xué)立足于課堂教學(xué)實(shí)際，更加符合多數(shù)學(xué)生現(xiàn)有的學(xué)習(xí)條件，以使PBL教學(xué)模式能夠順利地開(kāi)展。

2 促進(jìn)高中生物學(xué)深度學(xué)習(xí)的PBL教學(xué)模式案例設(shè)計(jì)

本研究中PBL教學(xué)模式下問(wèn)題的設(shè)置傾向于將良構(gòu)問(wèn)題與劣構(gòu)問(wèn)題相結(jié)合，即設(shè)置與生活實(shí)際相聯(lián)系的、值得探討的、有價(jià)值的或開(kāi)放性的問(wèn)題，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)良好的情境條件，啟發(fā)學(xué)生深入思考。下面將以“種群的數(shù)量特征”一節(jié)課為例進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，開(kāi)展教學(xué)研究。

2.1 教材分析

“種群的數(shù)量特征”是2019年人教版《選擇性必修2·生物與環(huán)境》第一章第一節(jié)的內(nèi)容。本節(jié)課的主要內(nèi)容分為種群密度的調(diào)查方法和種群的數(shù)量特征。其中，如何使用樣方法和標(biāo)志重捕法是教師應(yīng)該帶領(lǐng)學(xué)生突破的難點(diǎn)，且調(diào)查方法的掌握有利于培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，為后面相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2.2 學(xué)情分析

學(xué)生學(xué)習(xí)必修1和必修2后，已經(jīng)對(duì)宏觀角度的種群概念有所了解。教師在此基礎(chǔ)上，加深對(duì)種群概念的講解，學(xué)生由此更加深入了解種群的概念內(nèi)涵。學(xué)生具備了一定的知識(shí)基礎(chǔ)和生活經(jīng)驗(yàn)，本節(jié)課中出生率、死亡率等內(nèi)容與生活密切相關(guān)，更有利于知識(shí)與現(xiàn)實(shí)生活的聯(lián)系，有助于學(xué)生對(duì)本節(jié)知識(shí)點(diǎn)的掌握、消化、遷移和運(yùn)用。

2.3 教學(xué)目標(biāo)

①說(shuō)出種群、種群密度的內(nèi)涵；列舉種群的特征；明晰種群密度和其它數(shù)量特征之間的關(guān)系；

②學(xué)會(huì)采用樣方法和標(biāo)志重捕法調(diào)查種群密度；

③小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，掌握實(shí)驗(yàn)方法，體會(huì)調(diào)查種群密度的探究過(guò)程；

④通過(guò)學(xué)習(xí)種群相關(guān)特征，樹(shù)立起生態(tài)環(huán)保意識(shí)，愛(ài)護(hù)大自然。

2.4 教學(xué)重難點(diǎn)

①教學(xué)重點(diǎn)：種群的數(shù)量特征和它們之間的關(guān)系，調(diào)查種群密度的方法。

②教學(xué)難點(diǎn)：樣方法和標(biāo)志重捕法的原理。

2.5 教學(xué)過(guò)程

2.5.1 課前準(zhǔn)備

為使PBL教學(xué)模式能夠在課堂教學(xué)中順利開(kāi)展，學(xué)生課前自主學(xué)習(xí)的過(guò)程不可或缺。本節(jié)課上，學(xué)生通過(guò)預(yù)習(xí)教材并結(jié)合導(dǎo)學(xué)案，設(shè)計(jì)測(cè)量校園植物種群密度的方法及初步方案。

教師在PBL教學(xué)中處于主導(dǎo)地位，因此在課前需進(jìn)行充分的準(zhǔn)備。本節(jié)課教師需要準(zhǔn)備五子棋或不同顏色的豆子等作為教具，設(shè)計(jì)問(wèn)題、撰寫(xiě)教案并制作課件。

2.5.2 創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入新課

良好的教學(xué)情境往往能集中學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)身處地思考問(wèn)題。教師首先播放蝗蟲(chóng)泛濫的視頻，簡(jiǎn)要概述蝗災(zāi)及其危害。學(xué)生觀看視頻后，教師帶領(lǐng)學(xué)生回顧種群的定義并提問(wèn)：一片農(nóng)田中的所有蝗蟲(chóng)和一片農(nóng)田中的所有稻蝗哪個(gè)屬于種群？學(xué)生回答后，教師從種群的概念要素出發(fā)深入剖析種群的定義，并在此舉例讓學(xué)生判斷，以加深學(xué)生對(duì)種群的理解。教師繼續(xù)展示大熊貓和老鼠的圖片，讓學(xué)生暢所欲言比較二者的區(qū)別，進(jìn)而導(dǎo)入新課“種群的數(shù)量特征”。教師從生活實(shí)際出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注自然問(wèn)題，喚起學(xué)生的社會(huì)責(zé)任意識(shí)；帶領(lǐng)學(xué)生回顧舊知，引起學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，將學(xué)生順利引入到課堂學(xué)習(xí)中。

2.5.3 教師引導(dǎo)，提出問(wèn)題

PBL教學(xué)模式是圍繞問(wèn)題展開(kāi)的。這些問(wèn)題往往具有一定的探究?jī)r(jià)值及意義，關(guān)乎著整堂課的連貫性以及整節(jié)課的學(xué)習(xí)任務(wù)是否聚焦，因此核心問(wèn)題的設(shè)置至關(guān)重要。教師首先提出核心問(wèn)題：“在生活中，相關(guān)研究人員會(huì)考慮這樣的一些問(wèn)題：如何測(cè)量瀕危動(dòng)物的種群密度呢？農(nóng)業(yè)中如何控制類(lèi)似蝗蟲(chóng)這樣的害蟲(chóng)數(shù)量使作物高產(chǎn)呢？有哪些因素會(huì)影響種群的數(shù)量呢？”隨后，教師講解相關(guān)知識(shí)并設(shè)計(jì)相應(yīng)的教學(xué)活動(dòng)將問(wèn)題分解?；顒?dòng)①假設(shè)你現(xiàn)在是一名小小護(hù)林員，你需要估算一片林地中雙子葉植物的種群密度，請(qǐng)結(jié)合課本第五頁(yè)，使用樣方法設(shè)計(jì)具體方案測(cè)量種群密度，并思考樣方法的適用范圍及優(yōu)缺點(diǎn)。活動(dòng)②對(duì)于草原中的鹿、綿羊等動(dòng)物種群密度的調(diào)查也可使用樣方法嗎？還可以選擇什么方法？學(xué)生聽(tīng)教師講解并思考各部分問(wèn)題。教師提出核心問(wèn)題，使學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，抓住學(xué)習(xí)重點(diǎn)，主動(dòng)思考質(zhì)疑。

2.5.4 小組合作，探究問(wèn)題

小組溝通協(xié)作的過(guò)程有助于學(xué)生深入思考，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的意義建構(gòu)。教師在此環(huán)節(jié)中的主要任務(wù)是提供實(shí)驗(yàn)工具、巡視指導(dǎo)、組織課堂紀(jì)律。學(xué)生小組分別探討教學(xué)活動(dòng)中的問(wèn)題，深入思考。學(xué)生深入生活實(shí)際，在思考討論中促進(jìn)推理探究、解決問(wèn)題能力的提升。

2.5.5 提出方案，解決問(wèn)題

方案的提出凝結(jié)了小組成員的智慧，體現(xiàn)了學(xué)生深入交流思考的過(guò)程。教師根據(jù)學(xué)生的回答，補(bǔ)充種群密度的調(diào)查方法。對(duì)于活動(dòng)①，學(xué)生小組根據(jù)活動(dòng)順序派代表展示樣方法的設(shè)計(jì)方案，其他同學(xué)進(jìn)行評(píng)價(jià)；對(duì)于活動(dòng)②，小組派代表講解模擬的實(shí)驗(yàn)步驟及推測(cè)出的計(jì)算方法。教師在學(xué)生講解完畢后給予補(bǔ)充，展示資料并結(jié)合生活實(shí)例引導(dǎo)學(xué)生探究影響種群密度的因素。

2.5.6 歸納總結(jié)，拓展問(wèn)題

教師依據(jù)提出的核心問(wèn)題，拓展問(wèn)題：如果你是防治害蟲(chóng)的專(zhuān)家，根據(jù)本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，你會(huì)采用什么方法來(lái)預(yù)防和防止害蟲(chóng)爆發(fā)呢？學(xué)生結(jié)合實(shí)際進(jìn)行最后的探討，及時(shí)消化與吸收知識(shí)，靈活應(yīng)用知識(shí)。教師布置課后作業(yè)讓學(xué)生在校園中實(shí)施樣方法的方案。據(jù)此，教師幫助學(xué)生梳理知識(shí)，使學(xué)生自主建構(gòu)自己的知識(shí)體系，發(fā)展發(fā)散思維，將其應(yīng)用于實(shí)際生活之中。

2.5.7 課后評(píng)價(jià)與反思

學(xué)生在課后通過(guò)自評(píng)和互評(píng)的方式評(píng)價(jià)自己在本節(jié)課中的表現(xiàn)及學(xué)習(xí)狀態(tài)，及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、反思不足。教師通過(guò)課堂觀察法對(duì)各小組的表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，并將評(píng)價(jià)結(jié)果向?qū)W生公布，給予學(xué)生肯定和鼓勵(lì)，促進(jìn)學(xué)生身心健康的發(fā)展。

3 案例分析

本節(jié)課主要圍繞種群密度的調(diào)查方法展開(kāi)教學(xué)活動(dòng)，讓學(xué)生通過(guò)設(shè)計(jì)樣方法的調(diào)查方案和模擬標(biāo)志重捕法的探究過(guò)程，探索種群密度的影響因素來(lái)完成本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)。本案例中的問(wèn)題及教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)采用先總后分的設(shè)計(jì)思路，讓學(xué)生在課堂中逐級(jí)解決問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)對(duì)問(wèn)題的批判思考、推理分析。在課后進(jìn)行實(shí)踐檢驗(yàn)，能夠及時(shí)地將知識(shí)遷移運(yùn)用，使學(xué)生能夠更好地掌握所學(xué)知識(shí)，加深對(duì)知識(shí)的理解與記憶，實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。

本研究利用PBL教學(xué)模式的優(yōu)勢(shì)，將深度學(xué)習(xí)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)融入PBL教學(xué)模式中，設(shè)計(jì)促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的PBL教學(xué)模式流程，優(yōu)化了PBL教學(xué)模式的環(huán)節(jié)，使其在高中生物學(xué)中得到了較好的應(yīng)用，能夠促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)水平，適用于學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。