“具身創(chuàng)造式學習”模式在高中生物學教學中的應(yīng)用
——以“生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性”單元教學實踐為例

丁 婷

(江蘇省無錫市輔仁高級中學 江蘇無錫 214123)

針對當前社會“學生適應(yīng)社會和就業(yè)能力不強,創(chuàng)新型、實用型、復合型人才緊缺”這一現(xiàn)狀,《教育規(guī)劃綱要》指出,要“堅持能力為重,優(yōu)化知識結(jié)構(gòu),豐富社會實踐,強化能力培養(yǎng)。著力提高學生的學習能力、實踐能力和創(chuàng)新能力,注重學思結(jié)合,倡導啟發(fā)式、探究式、討論式和參與式教學,幫助學生學會學習”。為此,下文提出了“具身創(chuàng)造式學習”模式(圖1)。

圖1 “具身創(chuàng)造式學習”模式模型圖

1 “具身創(chuàng)造式學習”模式框架解讀

“具身創(chuàng)造式學習”模式是基于具身認知理論、深度學習理論、項目化學習理論等,結(jié)合長期科學探究實踐教學的實踐經(jīng)驗提出的。具身認知理論提出,“人的認知是通過身體的體驗及其行為活動方式而形成”,即身體的形態(tài)結(jié)構(gòu)、運動系統(tǒng)、感覺系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)決定了個人如何認識世界,認知是包括大腦在內(nèi)的身體的認知,具身認知理論認為身體在認知的形成中起決定性的作用。具身化的教學要求教師以學生的身體為主體,調(diào)動學生的心智、情感、需求、經(jīng)驗等各要素,注重學生通過自身身體體驗而獲得理解與認知,而非對學生進行概念知識的灌輸。深度學習理論提出,要讓學生在教師的引領(lǐng)下,圍繞著具有挑戰(zhàn)性的學習主題,全身心積極參與、體驗成功、獲得發(fā)展的有意義的學習過程。

“具身創(chuàng)造式學習”模式把概念學習分為科學實踐與科學認識兩部分。

科學實踐既包括圍繞生物學教學內(nèi)容開展的具體的科學實踐活動(側(cè)重科學探究),又包括在實踐活動中認識和解決問題的學科能力活動(側(cè)重科學思維活動)。其中,學科能力活動是北京師范大學科學教育團隊從順利進行相應(yīng)學科的認識活動和問題解決活動所必需的、穩(wěn)定的心理機制出發(fā),構(gòu)建的基于A學習理解(A1 辨識記憶、A2 概括關(guān)聯(lián)、A3 說明論證)、B 應(yīng)用實踐(B1 分析解釋、B2 推論預測、B3 簡單設(shè)計)和C 遷移創(chuàng)新(C1 復雜推理、C2 系統(tǒng)探究、C3創(chuàng)新思維)的3×3 學科能力活動。

科學認識既包括學科核心知識,也包括學科認識方式。學科核心知識是生物學科的基本概念和觀念,是形成科學認識和發(fā)展學科能力的基礎(chǔ),側(cè)重生命觀念。學科認識方式是認識生命奧秘的思維方法和探究方法,是建立“生命觀念”并最終形成“社會責任”的學習過程與方式,它既包括認識與看待客觀世界和分析與解決問題的角度、思路和方法,也包括在認識過程中形成的生物學學科典型學習方式。

“具身創(chuàng)造式學習”模式的本質(zhì)是從科學實踐走向科學認識,從實踐體驗走向?qū)W習創(chuàng)造。該模式既高度重視體驗性實踐活動,即在實踐中開展科學探究,在真實情境和實際作業(yè)中突顯思維碰撞和發(fā)展科學思維;又強調(diào)在體驗中理解與應(yīng)用學科核心概念和學科認識方式,并在知識的靈活應(yīng)用中形成新的思想觀念方法、開展創(chuàng)新創(chuàng)造,從而實現(xiàn)科學實踐與科學認識的協(xié)同發(fā)展。下文將以“生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性”單元教學實踐為例,介紹“具身創(chuàng)造式學習”模式的課堂實施范式。

2 “具身創(chuàng)造式學習”模式的課堂實施范式

2.1 凝練學科核心知識,建立學科生命觀念

學科核心知識是開展具身實踐活動的基礎(chǔ),教師要對本單元的核心知識和重要概念進行提煉與整合。“生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性”是人教版高中生物學教材《選擇性必修2·生物與環(huán)境》的第三章,本單元的學習內(nèi)容及重點包括:能運用結(jié)構(gòu)與功能觀、物質(zhì)與能量觀闡明生態(tài)系統(tǒng)各組成成分的功能,以及各組分如何緊密聯(lián)系形成一個統(tǒng)一的整體,能運用穩(wěn)態(tài)平衡觀闡明生態(tài)系統(tǒng)具有維持自身動態(tài)平衡的能力,認同生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要性,關(guān)注人類活動對生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響等。本單元教學面臨的最大的困難是宏觀的生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的調(diào)節(jié)所產(chǎn)生的影響具有較長的滯后性,這種影響難以用各種指標及時測量,導致學生無法真正體會人類活動是如何影響生態(tài)系統(tǒng)的。這一問題不解決,學生很難形成正確的世界觀、尊重自然的品性和科學思維能力。因此,教師提前兩個月設(shè)計并組織學生開展了“設(shè)計制作生態(tài)缸,觀察其穩(wěn)定性”的具身實踐活動,并將這一實踐活動貫穿于整個單元教學過程中。

2.2 開展具身實踐活動,實現(xiàn)核心內(nèi)容實踐教學

“具身實踐活動”是“具身創(chuàng)造式學習”模式的核心,目的是讓學生在體驗中實現(xiàn)對核心知識的理解,使學生在解決問題的實踐中實現(xiàn)知識的遷移、應(yīng)用與創(chuàng)造。具身學習具有“涉身性”“情境性”和“體驗性”特點,于教師而言,落實生命教育的“涉身性”最主要在于調(diào)動學生的主觀能動性,使學生積極地投入到體驗中去,與教師和其他學生充分互動,釋放身體,沉浸在教學環(huán)境中,進而讓學生能準確體察身體的感受與運動狀態(tài)。在制作生態(tài)缸的過程中,學生小組需要對生態(tài)缸進行規(guī)劃設(shè)計,容器的材質(zhì)、生物的種類和數(shù)量、非生物因素的控制以及觀察指標等都需要通過小組合作搜集資料、交流討論來確定。學生小組制定好方案后,各組自行購置生態(tài)缸、采集動植物材料,制作好生態(tài)缸后每周定時觀察、拍照、撰寫觀察日記。

由于具身學習環(huán)境是動態(tài)生成的,而不是預設(shè)的,因此,教師要想發(fā)揮學習環(huán)境對學習的最大功用,必須時刻注意觀察與感受學生在具身實踐活動中的發(fā)現(xiàn)和疑問,將其運用于核心知識的教學。例如,有小組將喜好陰生的蕨類植物暴露在強光下,由此,教師可以在課堂上就生物群落與無機環(huán)境之間的關(guān)系組織學生展開討論,讓學生真正理解“生態(tài)系統(tǒng)是由生物群落與它的非生物環(huán)境相互作用而形成的統(tǒng)一整體”這一重要概念。在實踐活動中,學生發(fā)現(xiàn)不同小組養(yǎng)的烏龜有的活著、有的很快死了,于是學生產(chǎn)生疑問,對此,教師可以建議學生查閱資料,如放養(yǎng)的龜是什么食性。學生往往會將生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與生態(tài)系統(tǒng)的四種組成成分等同起來,忽略了生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu),教師可以就這個例子引導學生理解生態(tài)系統(tǒng)各種成分之間的復雜關(guān)系,如果只是四種成分的簡單拼湊,并不足以構(gòu)成完整的生態(tài)系統(tǒng)。生命教育的本質(zhì)在于“生命對生命的碰撞,生命對生命的感動”,在具身實踐活動中,學生可以形成更多、更深層的對生命的認知。

2.3 運用學科認識方式,發(fā)展生物學科學思維

學科認識方式包括在面對具體學習任務(wù)時調(diào)取相應(yīng)概念的認識視角(如物質(zhì)與能量、結(jié)構(gòu)與功能、對立與統(tǒng)一、生物與環(huán)境)和認識類別(如整體與部分、靜態(tài)與動態(tài)、定性與定量、宏觀與微觀),還包括生物學學科典型學習方式,如基于實驗證據(jù)的探究式學習、基于科學史還原的科學學習歷程、基于事實和現(xiàn)象的主動概念構(gòu)建、基于建模和理性分析的問題解決學習和基于理解實踐與遷移創(chuàng)新的學科能力活動。本單元教學依托具身實踐活動、小組匯報交流和課堂知識結(jié)構(gòu)化等手段,鍛煉學生運用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模等科學方法探討生命現(xiàn)象、審視或論證生物學社會議題的能力。

在制作觀察生態(tài)缸的過程中,有的小組投放的生產(chǎn)者的種類和數(shù)量過少,而消費者數(shù)量過多,消費者得不到足夠的物質(zhì)和能量。教師可以結(jié)合這一現(xiàn)象,引導學生歸納要實現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)能量流動和物質(zhì)循環(huán)的正常進行,放置生物時要考慮哪些因素,并順勢讓學生對抵抗力穩(wěn)定性和恢復力穩(wěn)定性的概念內(nèi)涵及外延進行分析。在理解了理論知識之后,有些小組立刻將其應(yīng)用到實踐活動中,對生態(tài)缸進行了人工干預,如加入餌料、土質(zhì)、增加生物種類等。還有小組發(fā)現(xiàn)水質(zhì)由渾濁、發(fā)黃變?yōu)榍宄?這是水體在發(fā)生自我凈化,是生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)能力的體現(xiàn),教師可以就這一現(xiàn)象讓學生討論太湖藍藻爆發(fā)的原因,使學生體會生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力是有一定限度的,然后鼓勵學生利用所學的生態(tài)系統(tǒng)的知識提出治理措施。學生提出投放食用藍藻的魚類后,教師順勢引導學生用文字和箭頭畫出藍藻與魚類之間的數(shù)量變化關(guān)系,通過讓學生自主構(gòu)建負反饋調(diào)節(jié)的概念模型培養(yǎng)學生的科學思維。

2.4 落實學科能力活動,融合理解應(yīng)用與遷移創(chuàng)新

新高考生物學科確立的關(guān)鍵能力包括理解能力、實驗探究能力、解決問題能力和創(chuàng)新能力,學科能力活動可以看作是新高考關(guān)鍵能力的進一步細化,既包括科學家的認識活動和問題解決活動,也包括學生的認識活動和問題解決活動。本單元的教學通過將具身實踐活動與課堂知識學習有效整合,從而實現(xiàn)了理解、應(yīng)用和創(chuàng)新的學科能力的融合。

在觀察生態(tài)缸的過程中,針對出現(xiàn)的問題,教師和學生一起分析原因、尋求解決方法。在評價內(nèi)容上,教師堅持多元化的思想,既要關(guān)注結(jié)果,又要重視過程,更要鼓勵創(chuàng)造。例如,有的小組想要研究不同的基質(zhì)對微型生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響,于是他們分別選擇了塘泥、鵝卵石和細沙作為基質(zhì),加入了相同的起始生物種類和數(shù)量進行觀察研究。即使這一研究課題與課本所學內(nèi)容有一定的偏差,但它是學生發(fā)散思維的體現(xiàn),教師要予以保護。在本單元學習的最后,教師要求學生課后查閱資料,了解無錫長廣溪濕地公園是如何通過合理運用物理沉降、化學分解和微生物分解等過濾系統(tǒng)減輕城市降雨徑流引起的污染的,然后教師利用希沃軟件設(shè)置小游戲,讓學生小組合作,利用軟件中提供的多種生物、水體供氧設(shè)備、污水過濾系統(tǒng)等設(shè)計一個水域生態(tài)系統(tǒng),并要求學生進行展示和描述。這一活動不僅能引導學生在問題解決及工程設(shè)計過程中應(yīng)用核心知識和發(fā)展創(chuàng)新能力,還能提升學生保護家鄉(xiāng)生態(tài)環(huán)境的責任意識。

3 總結(jié)

“具身創(chuàng)造式學習”模式堅持讓學生經(jīng)歷科學探究實踐的全過程,幫助學生在具身實踐中實現(xiàn)知識的學習理解與應(yīng)用實踐,也即“做中學”;同時重視讓學生在知識遷移和學習作業(yè)中產(chǎn)生解決新問題的新方法,凸顯對學生在真實情境和實際作業(yè)中的思維品質(zhì)與創(chuàng)造力的訓練,促進學生從實踐體驗走向?qū)W習創(chuàng)造,也即“學中創(chuàng)”。因此,“具身創(chuàng)造式學習”模式充分滿足了學生核心素養(yǎng)發(fā)展和社會創(chuàng)新人才培養(yǎng)的教學生態(tài)要求。