| 标题 | 深度学习下的生物学课堂特质及教学策略 |
| 范文 | 吴久宏 丁奕然 摘要 基于深度学习理论的内涵，提出了引导学生思维的动点、回归学科思想的原点、深化科学实践的要点、孕育审辩内生的抓点的课堂特质，并据此明确了以情境教学主线诱导动态生成、以变易多维设计感悟知识本质、以具身学习活动促进迁移应用、以社会议题探讨评判知识意义的生物学课堂教学落实方略。 关键词 深度学习? 学科育人价值? 科学实践? 教学主线? 变易理论 “深度学习”的概念自瑞典学者马顿提出以来，便受到了国内外教育界的广泛探讨。各学派对深度学习的解读有所差异，有的学者强调所学知识的实践应用与自我建构，有的学者注重学生自发能动地投入学习，还有学者将其表述为学科少量内容的深度覆盖。但总体而言深度学习更加关注学生高阶思维的生成与解决问题能力的获取。生物学教学“深度学习”，旨在通过深层化、系统化与具身化的教学活动，唤醒学生的自主学习意识，帮助他们涵养迁移应用的实践智慧，以实现生物学学科育人价值的深化。 一、深度学习下的生物学课堂特质 1.引导学生思维的动点 深度学习强调的是学生主动性、投入性学习的状态或过程。深度学习课堂应让学生具备持续性的学习兴趣，并诱导其思维的延展与纵深。生物学课堂教学中教师通常存在着“稳定习惯”：多数教师在教学中以学习任务作为课堂教学的基础，教师会按照预设的教学线索有效铺展，从而确保正常的教学进程，忽略了学生思维变化。而生物学中生命现象的特例普遍存在、研究方法日新月异、生命科学规律应用触手可及，学生在学习过程中通常生成与教师预设相异的思维。因此，深度学习的生物学课堂应做到引导学生思维的动点，旨在探寻学生在学习任务中的思维变动与差异，切忌教师思维的强加代替。在课堂教学的过程中，教师应以情境化的教学活动展示并引导学生的思维变化，促进学生全身心、主动地投入学习。 2.回归学科思想的原点 深度学习旨在强调通过学生活动的设计让学生深入知识的本质，即深入了解其背后的理性认知、感性态度与学科思想。实际教学过程中教师习惯于将生物学现象及其科学规律以抽丝剥茧的方式予以讲解，完成知识体系的全面覆盖。该教学常态很难看到学科思想的深度挖掘，学生学会的大多是知识本位的惰性知识，而非知识的本质属性。虽然生物学涵盖精巧的生命现象、复杂的研究方法、多维的科学解释，但这些均由生物学思想衍生而出，其是简约且凝炼的，如生态学、系统观与平衡观等[1]。因此，“深度学习”的生物学课堂特质包含回归学科思想的原点，即透过不同类型活动促进学生对所学知识进行深度加工，将知识体系蕴含的学科思想显性化展示出来。回归学科思想的原点一方面要让学生了解知识是如何产生的，凸显知识背后的学科方法与逻辑思维;另一方面要让学生经历由特殊到一般、有表及里的过程，让学生自主性建构生物学知识体系，并逐步凝炼生物学思想。 3.深化科学实践的要点 促使学生将所学知识转化为社会实践是深度学习要义中将内化知识本体外显于实际操作的关键所在。实际生物学课堂教学中，科学实践的情境模拟失真、任务设置失切与应用迁移失效等现象时常发生。生物学作为一门研究生命科学现象及其规律的学科，其在现实生活的应用有诸多体现。如在实际的生物学课堂教学中深化学生的科学实践，必然能促进他们的生物学知识迁移应用能力，进而展示出生物学学科知识的丰富性与深刻性。因此，“深度学习”的生物学课堂特质应当包括深化科学实践的要点，即以情境模拟探究、真实项目学习与生产应用实践等方式，帮助学生深化所学知识的迁移应用与生产创造。正如郭华教授所述的“深度学习更多地应当是在教学活动中模拟社会实践”[2]。该课堂特质的实现需要随时跟踪学科中的科技创新与应用资讯，深入挖掘教学辅助性材料中的生产应用情境，并将之转化为学生具身化、实践化的体验活动，让学生跟随此类活动涵养自身的实践力与创造力。 4.孕育审辩内生的着力点 深度学习还应当指向人成长的隐性要素，即学会审辩知识学习过程并评判意义。现阶段以高考为指挥棒下的应试教育影响并形成了一种功利化现象，即教学中多关注知识本身的习得评价，而忽视学生学习过程、方法与价值意义内生的智慧评价[3]。生物学学习的是有生命物体的知识，是学生围绕着生命机体结构的精巧奇妙和生命现象的复杂多变，去感知探究方式的实证与审辩、生产应用的效益与责任的过程。如果将学生知识学习的过程评判与意义审辩作为生物学课堂教学的第一要义，那么教师需要考量的是学生审辩思维与情感责任的内生。因此，孕育审辩内生的抓点应成为“深度学习”生物学课堂的又一特质，即应在教学中给予学生评判自身学习过程与方式的机会，让学生深度思考并评价学习生物学的过程与方式是否有效，其自身如何看待生物学这门学科，乃至学习生物学知识的意义究竟是什么。只有达成该过程，才能够实现对知识蕴藏价值的辩证思考，从而实现真正构建转识成智、生命成长的深度学习课堂。 二、深度学习下的生物学课堂教学策略 1.以情境教学主线诱导动态生成 想要引导学生的思维变化，促进他们主动性、投入性地学习，需要解析学生对生物学知识的前概念，以方便教师之后围绕学生的兴趣点，设置相关的教学情境让学生沉浸其中自主探究。以适宜情境铺陈貫穿学生学习的全过程，能够使学生产生并维持学习兴趣，进而达成生物学深度学习课堂特质的“引导学生思维的动点”。具体而言，一方面需要以生活化、示例化的情境让学生投入其中进行学习;另一方面需要将复杂的生物学知识融入情境线索中，让学生通过层层递进获得现象背后的生物学本质内涵。如果学生产生不同于情境预设的异质性思维时，教师可以根据自身的教学智慧判断该思维是否有利于核心素养的培育，如果该思维变化确实是打开认知、培育素养的另一扇大门，则可以保留该异质性思维生成别样的情境主线。 如“酶在细胞代谢中的作用”一节教学，笔者首先以短视频引入在厨房切洋葱流泪的场景，之后追问为什么切洋葱时会流泪，学生推测可能是洋葱切开后产生了某物质刺激了眼球。教师展示先行组织者材料：洋葱被切开时会释放出一种酶，叫做蒜氨酸酶，这种酶和洋葱中氨基酸发生反应将氨基酸转化成次磺酸。次磺酸分子重新排列成为硫代丙醛-S-氧化物被释放到空气中，该化学物质接触到眼睛后会刺激角膜上游离的神经末梢，引发泪腺流泪。紧接着教师便询问学生“采取哪些措施可以切洋葱时少流泪”。学生给出了不同答案，流水中切洋葱，先将洋葱放入冰箱或者煮熟等。此时，教师则要求学生设计实验来证明。该教学过程以“切洋葱为什么会流泪”“导致流泪的物质如何生成”“如何处理才能切洋葱时少流泪”等作为情境主线的学习驱动链，让学生跟随情境沉浸式地学习“酶的作用本质”“酶的催化活性受哪些因素影响”等内容。整个过程不仅围绕情境学习酶的作用本质与催化特性，而且在解决现实情境的问题中诱导了学生的动态生成。 2.以多维设计感悟知识本质 回归到科学思想的原点需要让学生学习的内涵不断深入，外延不断扩充方能塑造提炼整合为生物学思想。在实际教学过程中需要给与学生更为多元、适切的材料，让其能够自主对生物学知识进行质疑反思、推理演绎与归纳梳理的深度加工。教师应当通过多维度的教学设计，让学生经历生物学学习的变式训练，分析不同探究背后的异同点，从而挖掘出知识中不变的固有属性。从变易理论的观点来看，学生对知识的深度理解需要掌握知识内核的本质特征，而知识在不同学习任务、探究情境下的外延可能会铺展，但隐藏属性的特质不会改变[4]。以变易多维设计感悟知识本质，帮助学生既能够外延生成生物学概念的基本体系，又可以深入内化理解知识背后的学科思想或观念。 在教授学生DNA分子的双螺旋结构时，首先将学生分为3～4人一组，并给与他们不同形状的太空泥用于模拟脱氧核糖、碱基与磷酸基团等，紧接着让学生分小组自主拼接构建自身理想的模型，之后教师让学生组间从“DNA是单链还是双链”“碱基在内侧还是外侧”“碱基之间是如何连接的”等反向评价模型的正确与否。最后，教师补充提供托德推测磷酸二酯键存在，富兰克林衍射图谱发现螺旋直径大小，查哥夫发现A与T碱基、G与C数量相等的科学史，让学生真正沿着科学家探究的角度逐步推理，从而多方面建构并内化DNA分子的双螺旋结构模型特征。该教学过程让学生经历了主动性、投入性项目式学习与科学史推理论证两个过程，帮助学生深化提炼生物学中“结构与功能观”的适应思想，让学生真正体会生物体结构存在与其功能的实现紧密相关，内化了其对生命结构精巧奇妙的感知。该教学中还外延了科学进程线索，让学生理解科学研究是须代代相传、合作共赢方能取得重大进展并造福人类的，以之培育学生的坚持不懈态度、团队合作意识、科学探究精神。 3.以具身学习活动促进迁移应用 以具身化的学习活动促进学生迁移应用，进而让科学实践落地沉潜。具身认知中的“具身”一词强调了身体的作用，说明了深度认知与理解依赖于学习者通过身体的活动方式及身体体验而形成[5]。因此，在学习活动的设计中应当构建起充分调动学生各类感官、促进学生动手动脑，且有助于改善其社会实践的活动。以具身化的学习活动促进学生迁移应用除了强调让学生深入到情境化的学习活动中，让学生在心理上能积极将所学知识进行迁移使用以外，还期望将学习活动置于校园、家庭与社会等真实场域中，让学生身心协调、体脑并用地完成科学实践，从而真正将之前习得的知识本质内核在迁移应用中内化为核心素养。 如“细胞的衰老和凋亡”一节教学时，教师首先通过手机APP“时光机”，拍摄教师本人和学生从年轻走向老年变化的视频投射到大屏幕上，并配上歌曲《当你老了》。让师生共同体验从年轻走向衰老的时光历程，升华对生命的敬畏和光阴的珍惜。紧接着布置课外任务，让学生分组查阅报刊、网媒，走访街道、社区或敬老院，搜集有关老龄化的资料，探究我区是否进入老龄化社会。最后，通过学生真实的实践走访，展示出几位老人的生理与生活状态，让运用细胞衰老的知识迁移分析人类衰老的表现，并探讨老龄化社会中高中生力所能及的事情。该教学过程让学生在音乐与视频的渲染中获得情感的共鸣，深入相关情境中进行真实的科学实践。 4.以社会议题探讨评判知识意义 深度学习的生物学课堂中最难以落实的特质是孕育学生的审辩力、促进智慧与情感的内生，此点要求教学过程中应着力实现学生对所学知识的自主性、批判性评价。这样的评价应当是情境中的知识价值的评价、所学过程缺陷的评价，乃至个人审辩思维的评价，生物学教学中的社会性科学议题（Socio-Scientific Issues， SSI）教学恰恰可以关切到相关要求。生物学的SSI是指由当代生物技术研究与应用，所引起的一系列伦理道德、社会发展与政治文化的社会性问题，且该议题并没有是非对错的标准答案。学生面对着SSI作出的判断通常基于自身对科学知识的理解与熔炼，从而作出自身的价值判断。而SSI教学中采用的辩论会、听证会、科学读写等活动往往引发了不同观点的思维冲突与价值碰撞，进而便于学生加深对学科育人价值的理解、内生自我的审辩力与情感态度。 如在“基因工程及其应用”的教学中，笔者讲授完基因工程的原理后，首先展示网络上有关转基因食品安全备受争议事件的图片，如吃转基因食品会致癌绝育等。紧接着便给予学生大量转基因食品是否安全的资料，让学生作出自我的价值判断。之后，让学生推选相关代表对观点不同方进行质询，让双方在争辩中加深对转基因技术及其应用的理解。教师在质询结束后给学生展示食品包装袋上的轉基因食品的标识，告知学生可以根据食品标识判断是否含有转基因成分，以便他们在日常生活中自主选择。最后，教师布置作业让学生完成关于该议题完整的论证报告，并说明自身对转基因食品的期待。该教学过程让学生参与议题的决策、讨论、推理与论证，让其能够涵养自身的批判性思维，以及循证审辩的基本能力。教师展示转基因食品标识则让学生明白科学技术的应用需要精密的管理、社会的监督与道德的规约。科学读写的论证报告则让学生总结反思自身的价值判断是否有误，并可以深入了解每位学生如何评判生物学知识的价值意义。 参考文献 [1] 丁奕然，吕立杰，任小文.朱正威生物教育思想的时代回响——兼论对生物学学科核心素养培养的启示[J].课程·教材·教法，2019，39（05）. [2] 郭华.深度学习与课堂教学改进[J].基础教育课程，2019（Z1）. [3] 刘月霞，郭华.深度学习：走向核心素养（理论普及读本）[M].北京：教育科学出版社，2018. [4] 张勇.以变促学：变易理论对高效课堂的启示[J].课程教学研究，2016（02）. [5] 吴孟琪.具身认知视角下生物实验教学的反思与构建[J].教学与管理，2018（36）. 【责任编辑? 郭振玲】 |
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