馬薩萊姆翻轉新模式視角下的生物學深度學習

張 妍 丁奕然 司風玲

(重慶師范大學生命科學學院 401331)

自翻轉課堂模式引入國內后，經歷了高潮熱議、積極應用與反省思考等多個階段，現在國內對翻轉課堂的思考與運用則體現得相對理智與冷靜了許多。現代研究表明，翻轉課堂是通過分解知識內化的難度，以促進知識體系漸進的內化[1]。這點在科學教育中體現得十分明顯，就研究者之前的論述中不難發現，翻轉課堂應用于生物學教學過程可以較好地契合新課程標準理念[2]。然而，目前的教學中常將塔爾伯特(Talbert)翻轉課堂的模式固化，即理解運用為課前的視頻自學吸收與課中的互動探究、檢測評價。該模式的操作過程中并未真正實現教學結構序列的翻轉，所以在一定程度上并不能真正實現深度學習[3]。同時，翻轉課堂在國內生物學教育中運用至今還停留于理論知識的認知層面，較少深入涉及到實驗屬性的科學本質層面以及學生本體的能力獲取層面。

為此，本文采用翻轉教學結構序列的新模式——馬薩萊姆(Ramsey Musallam)翻轉模式[4]，對其操作步驟與特性進行相應的論述，并將該模式應用到高中“酶的特性”實驗教學中，將酶的專一性、高效性和作用于溫和條件三大特性分別融入該模式“探索―翻轉-應用”的實驗教學過程中，旨在幫助學生分解知識內化難度的同時，獲取科學探究的基本能力，明晰生物學科的實驗屬性。

1 馬薩萊姆的翻轉課堂新模式簡介

馬薩萊姆開發的“探索―翻轉―應用”新模式與塔爾伯特的翻轉課堂模式相比，有更加尊重學生的主體地位，并提倡采用更精簡的手段實現視頻教學的兩層考慮。其操作流程如下：①教師在上一節課的后半部分拋出一個問題，讓學生進行探討解決，教師在該過程并不給出正確或唯一的答案，通過學生的思維發散實現探索過程；②在課外讓學生觀看視頻或自學教材知識，結合一些先行組織者材料進行翻轉學習，然后提交視頻反饋以及探索過程中問題的解決方案；③在下一節課的前半部分進行所學的概念測試，以及相關知識的情境遷移以解決新問題，以實現應用環節。

2 馬薩萊姆模式下的實驗教學課例

馬薩萊姆已經應用該模式在教授學生進行課堂學習，但是國內較少關注并運用，筆者運用該模式進行“酶的特性”的實驗教學。在教學過程中，不僅分解了學生知識內化的難度，更成功實現了學生對生物學理科屬性與科學本質的回歸。

2.1 學段聯動、引問而探：“專一性” 前一節課上由教師給出先行組織者材料：不同酶類在消化系統的各器官中分布各不相同，口腔中存在唾液淀粉酶、胃中存在胃蛋白酶，小腸中的酶的種類有很多等。結合初高中的生物學段聯動，展示出初中消化系統知識點：食物中的淀粉在口腔中初步消化，蛋白質在胃中初步分解，蛋白質、脂肪和淀粉等在小腸中進一步消化。讓學生根據這些材料大膽猜測酶是否存在一種特性，大多數學生均會聯想到“酶具有專一性”來解釋食物消化的過程。之后教師提出問題，讓學生自主設計實驗驗證這一特性。

教師僅給出可能用到的實驗器材與用品，讓學生分小組從中篩選所需要的儀器與試劑，自主設計驗證實驗。給出實驗的試劑包括碘液、可溶性淀粉、蔗糖酶、淀粉酶、斐林試劑、牛奶、蛋白酶和雙縮脲試劑，這些試劑中明顯含有干擾選項。教師在此過程中并不給出答案，而是關注學生分組設計的思維過程以及最終結果，看看學生能不能自己排除干擾項，依據控制變量與對照實驗的實驗基本原則進行實驗設計。

2.2 實驗深入、關聯而啟：“高效性” 讓學生帶著上一節課設計的實驗結果，觀看“探究酶的高效性”的視頻，分析自己小組的設計思路是否正確。視頻中的實驗操作如下：①設置3支相同的試管，裝入相同體積、相同濃度的過氧化氫溶液，分別編號為1號、2號和3號；②在1號試管中加入蒸餾水，2號試管中加入等量的豬肝研磨液溶液，3號試管中加入等量氯化鐵溶液；③混合均勻后，仔細觀察3支試管的氣泡產生情況；④在實驗操作過程中著重講解控制變量和對照組的設置，并告訴學生因變量、自變量與無關變量的概念。

學生觀看視頻過后，教師留下思考題：視頻中的實驗因素中哪些是自變量？哪些是因變量？哪些是無關變量？上節課中小組設計驗證酶的專一性是否存在問題？其能否得出預期的實驗效果？同時，學生將這些問題的答案用紙質作答的方式向教師提交，讓教師明確該視頻深入實驗教學的過程，是否能夠讓學生明確實驗設計的主要原則，以及學生能否根據該視頻自主完善之前專一性的驗證實驗。

2.3 探究遷移、應用而評：“作用于溫和條件” 在下一節課的前半部分，教師根據學生觀看的視頻的情況，給出驗證酶的專一性實驗正解，讓學生再次明確其中的干擾項(為什么不能采用碘液、蛋白質的分解進行實驗)有哪些？自變量、因變量、無關變量、實驗組和對照組分別是什么？并在學生回答這些問題的基礎上，讓學生理解科學探究的基本方法就是“提出問題―作出假設―實驗驗證―得出結論”。最后，在讓學生根據所學內容與知識，分組探究溫度與pH對酶活力的影響。

在學生得出“酶作用于溫和條件下”這一結論后，繪制出“酶的特性”的概念圖，讓學生完善知識體系。給出學生某年廣東省高考試題第29題第1問：根據題目中胃蛋白酶、胰蛋白酶與木瓜蛋白酶在不同pH值下的活性不同，讓學生了解各種酶具備自身的化學特征。并讓學生理解工業生產中為何使用木瓜蛋白酶類較多的原因，正是因為其在不同pH之下的活性變化并不是很大，具有較寬的活性范圍，所以才經常被用作生產中的添加劑。此過程讓學生明確自己的探究過程可應用于實際，讓其感受到生命科學的進展方興未艾、在生產生活中應用大有可為。

3 馬薩萊姆翻轉課堂新模式的反思

3.1 難度分解與層級關聯 由于馬薩萊姆翻轉課堂的模式在認知負荷上對學生的要求明顯不同于以往的教學模式，所以在整個教學過程中應當注意難度的分解與層級的關聯。漸進地設置難度梯度、拋出問題，并能夠讓學生在自己的能力范圍內、通過教學引導解決問題。如上文案例將“酶的特性”的三點，分解散布于各個教學環節中。學生在第一節課上解決問題時可能失敗，但是第二個環節的視頻則良好地讓學生關聯起來解決第一個問題，進而去明晰學科的實驗屬性與科學本質。該教學過程是將所學的知識內容進行結構解析，分布到其所需要執行的各個環節中，然后將各個環節間形成遞進的關系，以促進學生對知識體系內化過程的進階以及對學科思想與科學本質的進階，甚至達成對自身能力提升的進階。學習過程中不僅僅是對知識的學習，也是對實驗設計的對照原則與控制變量原則的學習，更是對科學探究活動方法的理解，從而最終實現深度學習。

3.2 主線設計與本質深入 馬薩萊姆的翻轉課堂在教學過程中，由于其從上一節課的課上一直持續到下一節課的課上，整個教學環節中的間隔相較之前的塔爾伯特翻轉課堂更多、更長，所以其更易導致知識點零散、混亂的情況發生[3]。因而在整個教學過程中更應當突出體現出一條教學主線，并深入到學生對學習能力提升與科學本質理解中，以打破翻轉課堂存在的很少涉及能力培養與情感獲得的局限。如上文所述的整個教學過程需要繪制概念圖，明確整個知識體系的架構。此外，也可以酶的特性為主線，采用科學探究的一般方法為暗線，對其實驗學科本質進行深入理解[5]。整個過程實現了深度學習，將主線貫穿于翻轉課堂執行的始終，深化了教學的層次。