引入DEEPER支架的拓展型生物學探究活動

戴 崝

(上海市黃浦區青少年科技活動中心 200020)

Antonenko等設計并在昆蟲學通識課中使用的DEEPER支架[1]，是由六個問題解決環節的首字母構成：定義(define)、探究(explore)、解釋(explain)、呈現(present)、評價(evaluate)與反思(reflect)，為學生認知性、社會性素養的獲取提供了完整的支持，尤其適用于面向真實問題的學習情境。在拓展型生物學探究活動中植根于真實、開放和綜合的科學問題情境，引入DEEPER支架的活動設計可以更好地鼓勵學生形成學習共同體，基于不同角度、不同背景和不同經歷建構起更為完整的科學體驗，促進生命科學學習。六個問題解決環節詳細如下：

1 定義環節

可組織學生討論感興趣的源于社會或真實生活的生物學問題，鼓勵學生建立學習共同體，指導學生合作，明確某個需要解決的、適切的問題。引導學生激活原有知識，確定探究、解決這個問題的已有知識并用以基礎，以及需要進一步學習什么。進而列出這個問題產生的原因和可能帶來的效應，識別問題的利益相關者。

對于很多學生來說，發現問題、明確可以探究的問題是最難、最重要的步驟。例如，有位學生在家長期自制豆漿時觀察到大豆在浸水前后有一種奇特的現象[2]——“干的時候是圓的，吸水膨脹后變成橢圓形”。于是，兩位學生就組成一個學習共同體，通過查找書籍、網絡信息，“知道了大豆吸水是因為大豆含蛋白質多，而蛋白質親水性強會吸水膨脹”。這是已知的，但“干圓濕橢”背后的原因還是有待求解，由表及里則涉及物質的形狀變化(長、寬和厚等)，細胞的排列特點、吸脹方向等。

教師應通過問題范例的引導，激發學生積極主動地去發現自然、社會、生活中的物質或現象，還要注意學生對所關注的問題已有什么樣的知識和想法，并將這一認知作為探究活動的指導起點，再采取有意義的學習方法引導學生合作學習。這一環節可以引導學生對真實的生命科學問題的關注與識別，喚醒已有知識剖析問題的因素與結果，激發新的求知。

2 探究環節

較以往探究不同的是，本環節要注意學生的學習，重視引導思維的遞進。教師在確認學生的已有認知后，可用開放式和啟發性問題來持續推進學生的思維過程，引入深層次的學習探究。指導學生合作搜集、確立相關的信息資源，剔除無關的信息資源，提取合理的證據信息。帶領學生在對問題“抽絲剝繭”的基礎上合作探究、討論，從而做出科學的判斷和選擇。

科學探究包括設計、建立模型或實驗。教師可以通過問題式啟發，促進學生對問題的深度理解，引導學生設計出可行的研究方案。例如，學生在確立“南瓜摔傷的裂口怎么會具有自愈能力”這一研究問題后[3]，教師就循循善誘：南瓜傷口上的汁液具有什么樣的生化性質？南瓜汁液本身有沒有什么化學成分具有傷口自愈特性？如果將南瓜傷口上的汁液涂抹在其他受傷的物質表面(如土豆、面包等)是否能有效抗病、抗菌？要觀測上述變化或差異，需要什么材料？南瓜傷口自愈的物質能否安全用于現實中外科傷口的愈合？學生則通過層層思考，小組合作討論、共同設計研究方案。

除了思維的引導，教師還可提供一些必需的方法、技術和環境支持，關注學生的實驗設計是否遵循隨機性、對照性、單因子變量和平行重復性原則等，適時為學生的探究指明方向。在探究環節，學生需要集思廣益、團隊合作和運用批判性思維，開展研究并對素材進行分析、綜合和歸納。

3 解釋環節

鼓勵學生使用有效的論據來解釋問題，或給予問題合理的解答方案。小組討論、傾聽質疑，共同確定在當前背景下的最佳解釋或方案。討論這一解釋或方案對各相關方面可能產生的效應。在問題指引下，學生可了解“什么是好的解釋，什么是科學的證據”。

科學研究所生成的數據往往不能自明，要利用一系列工具，包括制表、圖解、可視化和統計分析，去闡明數據中的重要特點和模型，從而獲得科學解釋與證據，并將其整合到學生已有的認知結構中。例如，對于“如何從物種多樣性的角度比較不同時期的森林群落”這一問題[4]，學生在兩個林區采集到眾多植物數據，采用辛普森生物多樣性指數來作解釋。辛普森生物多樣性指數是基于概率去比較大小不等的數據樣本，可以估量物種數量及每個物種的相對豐度。

學生收集并分析相關證據，通過“解釋”獲得基于實證的科學論據，不僅是一項重要的學習收獲，還可激發跨學科學習。教師可對學生的解釋提問，或找到可能會產生認知沖突或缺失的情境，鼓勵學生從各維度多加思考，拓寬問題解決思維；同時也讓學生明白，不確定性和推測是科學研究過程的一部分。

4 呈現環節

引導學生選出合適的呈現形式交流問題解決方案，通過研討會、宣傳單頁、海報、網頁和科學展示活動，甚至微博或微信等新媒體予以呈現，并確認哪些信息應被包含在最終的陳述中，篩選其中最重要的內容進行分享。

在拓展型探究活動中，除了以實驗報告或調查報告等形式呈現成果，學生還可以通過研討會、辯論會、展板、海報和編刊物等多種形式分享表達。例如，某學生就“中學生群體在急救方面的認知、態度與行為”這一問題提出探究，并進行了相關調查研究。在調研過后，他與同學合作完成了一項“急救手冊”的編制，并創立了一個微信公眾號，進行相關調研成果的呈現和信息資源共享。

教師是探究學習活動的引導者和統籌者，隨著活動的深化，學生自覺成為學習的發起者和管理者。學習成果的多元呈現，可更好地促進學生的溝通、合作、尊重和責任等情感態度。

5 評價環節

這里的評價主要是針對學生所呈現的問題解決方案的評價。教師需提供對解決方案的評價支持，將學生給出的問題解決方案與其他解決方案相比較。幫助學生評測每種解決方案背后的科學證據，對各利益相關者可能產生的效用，以及在實際生活中的適用性。

教師針對學生所呈現的解決方案，可咨詢相關專業人士提供更多參考。例如，學生在圍繞“如何利用生活垃圾降低廢水中鉛離子濃度”這一問題探究后，得出“花生殼與香蕉皮混合物能有效吸附生活垃圾降低廢水中鉛離子”，在聽取“評價”建議之后，學生將其與現有的常見的降低廢水中鉛離子濃度的方法進行了比較。同時，也進一步認識給出的解決方案可能產生的新問題，并在這基礎上產生了新的思考。

評價環節允許學生問題解決方案的“不完美”，教師可通過詢問學生“利用觀察結果、所得數據和已得的解釋是否可以回答問題”“是否對所提出的問題解決方案滿意”“這個方案是否還有待改進”“方案是否可以應用于實際生活，解決現實問題”等，引導學生明確問題解決方案需關注其科學性、實用性等。

6 反思環節

反思是對已經或正在進行的活動的積極、持續、深入和自我調節性的思考。教師需引導學生反思在協作式問題解決過程中學到了什么，以及對協作式問題解決策略的再完善。另外，還可以討論與這項活動相關的職業，以及在將來生活中遇到類似問題可供參考的解決方案。

拓展型探究活動中，可以引導學生通過撰寫研究日志，記錄對生物學問題的剖析、參考文獻和資料的整理，解決問題的思路，實驗觀察的記錄，觀點和結論的分析，以及每一次的成功或失敗，這將有助于學生厘清下一步的研究思路，并通過探究活動思考更深刻的意義。例如，學生在研究日志中曾記錄“在了解了一些馬拉松救助案例后，深受感觸，在小伙伴的支持下自行組織、成立了學生志愿者組織‘急救小兔’，每人都要學習AHA急救知識并參與考核，獲得美國AHA的認證和CPR-AED的認證證書。然后，去參與急救的志愿者服務，磨礪自己……”

在合作學習解決生命科學問題的過程中，學生為了完成共同的學習目標，合作互助，通過多種學習方式發現并解決問題，體驗探究過程，感悟科學與社會的聯系。生命科學探究活動之后的反思不僅能培養情感、意志，更能促進個性化成長，長遠地思考學習活動的內涵與意義，提升認知性素養和社會性素養。