促進深度學習的中學生物學教學策略

吳舉宏

(江蘇省教育科學研究院 南京 210013)

盡管有效教學與高效課堂、自主學習與翻轉課堂等理論與實踐風起云涌，但是教學與研究的繁榮和熱鬧難以掩飾學生思維蒼白、創新乏力的不爭事實。生物學課堂為什么缺乏力量？主要原因在于課堂中充斥著淺層學習。生物學課堂必須促進學生進行深度學習，生物學課堂迫切需要回歸理科屬性和彰顯科學本質。

1 深度學習的主要特征

深度學習(deep learning)概念是美國學者Ference Marton和Roger Saljo于1976年首次提出，之后在認知科學和信息技術領域得到研究者的關注。雖然他們對于深度學習概念的界定不盡相同，但在深度學習與淺層學習的差異性，以及深度學習的本質和特征方面，理解和認識基本相同[1]。

深度學習是指在主動加工、深度理解的基礎上，學習者能夠批判性地學習新知識，并將它們融入原有的認知結構中，經過高水平思維過程，靈活運用所學知識和能力，解決實際問題的一種學習方式。深度學習與淺層學習在學習目標、學習狀態、學習內容、思維層次、遷移能力等方面存在顯著差異(表1)[2]。

表1 深度學習與淺層學習的比較

由此可見，深度學習注重知識學習的批判理解，強調學習內容的有機整合，關注學習過程的建構反思，重視學習過程中的知識遷移、高階思維和問題解決。因此，深度學習是一種高階思維為主導的學習過程，是一種更接近知識本質和智慧內核的學習方式。

2 促進深度學習的教學策略

今天我們倡導深度學習，并不是徹底與淺層學習決裂和斗爭，因為兩者并不是完全對立的二元取舍關系。淺層學習是深度學習的基礎和前提，深度學習是淺層學習的深化和提高(圖1)[2]。

圖1 淺層學習轉化為深度學習的過程

2.1 整合內容，引導學生深度建構 就學習內容而言，如今的生物學教學還是過于看重孤立、零散、碎片化地記憶書本知識，而與社會生活、生產實踐、自然世界和認知經驗融合度不高，就連學科之間、學科內不同模塊之間的知識內容的整合性也比較低。教師引導學生學習的方法沒有根本性的變化，知識內容仍然與彼此獨立、毫無聯接的“馬賽克”相似。深度學習實質上是結構性與非結構性知識意義的建構過程，也是復雜的信息加工過程，必須對先前知識進行激活，并和所獲得的知識進行有效和精細的深度加工[3]。所以，生物學教師首先需要全面地分析教材體系，深入挖掘與教材內容相關聯的生活世界的知識；其次需要在教學中引導學生實現基于問題的多維度、立體式的知識整合，將知識以整合態、情境化的方式納入已有的認知結構中，對比表、維恩圖、概念圖、思維導圖、魚骨圖等都是有效的建構學習工具。這樣的聯接整合，使學習內容具有“彈性化”和“框架式”特征，并借助情境性的心理親和力系統地存儲于長時記憶中，從而有利于學生進行有意義的知識建構，為知識的提取與加工、遷移與應用奠定堅實可靠的基礎。

2.2 創設情境，引導學生深度體驗 情境認知理論認為，唯有將學習嵌入其所關聯的社會和自然情境之中，促進知識向真實生活情境遷移，有意義的學習才有可能發生[4]。這就要求教師創設源于社會實踐和學生生活的真實情境，讓學生陶醉在真實情境中，親身感悟所學知識的內涵和本質，深度體驗所學知識在社會實踐和現實生活中的應用方式和實際意義。創設真實而富有教育價值的學習情境，引導學生深度體驗，是深度學習發生的重要條件之一。

例如，在學習“軟體動物”時，讓學生觀察田螺野外生活習性，提出“田螺是如何牢牢吸附在巖石表面的”問題，讓學生先將干、濕兩組塑料吸盤按在櫥柜表面，然后垂直拔下塑料吸盤，最后交流對比和分析兩組實驗活動的體會。再如，在學習“靈長類動物”時，為了幫助學生深度理解“人類大拇指的作用”，請學生參與下列體驗活動：①輕輕地用帶子綁住常用的那只手，使大拇指與其他手指方向相同；②分別嘗試完成下列動作：試著拿起筆寫一個句子，把課本或錘子遞給另一個同學，把網球投入2 m遠的垃圾桶中，在操場較低單杠上做幾個引體向上動作，和沒有束綁五指的同學試試打打乒乓球；③松開帶子，再重復上述動作；④請學生描述活動感受和體會，分析并回答“為什么說對握拇指是靈長類動物的一種重要適應性特征”的問題[5]。上述活動體驗，可以使學生很快處于一種主動、積極的情境氛圍中，滿足學生求知樂趣的內在需求，從而有利于激發其好奇心和學習動機，促進認知活動走向深入。

2.3 聚焦問題，引導學生深度探究 現代教學論認為，學習發生的根本條件在于問題，深度學習需要有教育價值問題的引導。“學起于思，思起于疑，疑解于問”，好問題是深度學習的啟動器和動力源，好問題才能引導學生在高階思維中較為持久地追尋具體知識所蘊含的思想與方法，以及問題解決的核心策略。什么是好問題？這本身就是非常值得探討的一個好問題。好問題往往首先是現實問題，現實問題不是那種套用規則和方法就能夠解決的良構領域(well-structured domain)的問題，而是結構分散、規則冗雜的劣構領域(ill-structured domain)的問題[1]。要解決劣構領域的問題，需要學生不僅要掌握知識與方法，還需要學生靈活運用所學的知識與方法創造性地解決問題，這恰恰就是深度學習的本質特征之一。

例如，在學習“生物多樣性的保護”時，首先向學生呈現兩則真實的案例：①1998年3月，美國魚類與野生生物保護管理局將11只墨西哥灰狼放歸到亞利桑那州的森林中。這種灰狼于20年前已經在這個區域滅絕。依據瀕危物種條例，牛仔們禁止殺害這些放歸的灰狼。然而，當地法律規定，如果這些灰狼傷害家畜，牛仔們仍可以將它們殺死。②1995年，一群灰狼在加拿大被捕獲，然后被引入黃石國家公園。一段時間后，灰狼的數目迅速增長，而且咬死了許多奶牛。1997年12月，美國眾議院法庭裁定這些灰狼必須立即遷出黃石國家公園。然而，一些社團對此裁定不服，繼續上訴，而灰狼未來的家至今仍未定奪。 再組織學生思考問題：①假設你是案例一中描述的一個牛仔，對1998年的放歸項目，你將提出哪些疑議？②在案例一中，請提出你支持放歸項目的觀點和論據。③在案例二中，請描述科學家在灰狼未來住所的選擇中扮演怎樣的角色。④請你分別扮演案例一、二中一只灰狼向法官申訴[5]。

心理學理論認為，個體生來就有學習的本能，個體都有探求未知疑惑、解決認知失衡的本能。真實的、情境化的問題能夠驅動學生的好奇心，發展學生的高階思維能力，指引學生的思想之舟駛向知識海洋的深處，走向智慧世界的彼岸。

2.4 注重評價，引導學生深度反思 近幾十年來，國際教育評價理念發生了兩次重大轉向，即從“對學習的評價”(assessment of learning)轉向“為了學習的評價”(assessment for learning)，再從“為了學習的評價”進一步轉向“評價即學習”(assessment as learning)。“評價即學習”理念認為，評價不再只是針對學習的結果，更要體現在學習過程中；評價本身也是一種學習，評價本身就是學生發展元認知的過程，應更加關注高層次能力的評價；課堂教學中應注重發揮學生作為評價主體的作用，組織學生進行自我評價與監控，教師的作用主要是評價的設計者和輔助者[6]。

相較于紙筆測試等終結性評價，過程性評價才是日常教學評價的主要手段，它不僅是學習過程的有機組成部分，而且也是真實情境中的重要因素，所以在日常教學中教師需要將教學評價持續性和適時性地嵌合在教學進程中。教師應盡可能讓學生承擔過程性評價的主體作用，讓他們運用自我評價和相互評價的方法，監控學習進程，選擇認知策略，反思成長業績。

深度學習需要教師在評價過程中重點關注學生元認知能力和思維品質的發展，回應性教學策略是重要選擇之一。大量研究表明，“學生學習的重要收獲來源于經常向學生提供有關他們學習的反饋，尤其是當反饋包含了可以引導學生不斷努力的具體意見時。當反饋關注學生的學習過程而非最終成果時，反饋就會極大地促進學生學習”[1]。

例如，在學習“免疫調節”時，教師組織以“消滅還是保存天花病毒”為主題的辯論會。首先，呈現背景資料：“1980年，世界衛生組織(WHO)宣布了人類取得的一項舉世矚目的勝利，即天花已經完全消除出人類社會。現在世界上天花病毒樣本只存在于兩個實驗室，一個在美國，一個在俄羅斯。現在科學家必須做出決定，是消滅還是繼續保存這兩個實驗室中的天花病毒。[5]”然后，由學生按照自己持有的觀點分組，準備辯論材料，進行正方和反方辯論。最后，安排學生根據辯論會現場表現進行自評和互評。這場辯論會含有兩個階段的評價活動：首先需要對消滅還是保存天花病毒這項重大科研決定和社會公共安全衛生決策進行反復權衡與評價，其次需要對辯論會現場自己和其他同學的表現進行對比評價。

再如，在進行“用綠葉中色素提取和分離”實驗教學時，首先讓學生分組自行選擇實驗課題和設計實驗方案，有的小組以“光合作用真的離不開葉綠素嗎”為探究課題，選擇紅莧菜、紅楓作為實驗材料；有的小組以“植物葉片在生長過程中色素種類和含量會變化嗎”為研究課題，選擇了不同葉齡菠菜葉作為實驗材料；有的小組對“不同植物葉片所含色素種類和含量有區別嗎”的問題頗感興趣，于是他們選擇了菠菜葉、蠶豆葉和莧菜葉等作為實驗對象；有的小組確立“綠葉為什么變黃”為探究課題，選擇菠菜的綠葉、黃葉作為實驗材料，等等。在學生實驗過程中，教師可用攝像機或手機拍攝和采集學生創新或不當的實驗方法和操作過程，作為分析評價內容。通過電腦和投影儀向全班學生展示所拍攝的實驗過程錄像，組織評價和探討下列實驗操作是否恰當：例如，在充分研磨葉片之后，立即加入CaCO3，把10 mL無水乙醇一次性加入研缽進行研磨，沿鉛筆線連續多次畫濾液細線，用100 mL量筒而未用10 mL量筒量取無水乙醇，層析時讓層析液沒及濾紙條上的濾液細線等等。通過回應性教學策略和過程性評價的運用，有效促進了學生的深度學習。