深度學習視域下真實性情境的創設與價值最大化利用

吳久宏

摘要：闡述了基于真實性情境的創設，并立體挖掘情境的價值所在，產生任務驅動，引領學生走向深度學習，從而培養和發展學生解決真實情境中復雜、不可測問題的能力。

關鍵詞：深度學習 真實性情境 任務驅動

中圖分類號：G633.91 文獻標志碼：B

《普通高中生物學課程標準（2017版）》明確指出：“生物學學科核心素養是學生在生物學課程學習過程中逐漸發展起來的，在解決真實情境中的實際問題時所表現出來的價值觀念、必備品格和關鍵能力，是學生知識、能力與價值觀的綜合體現。”這一核心要義的提出，呼應了現代社會對人才培養的需求——勝任人生生涯中各種不可預測的、復雜的各種變化的能力。立足課堂，基于學習者立場，精心遴選、設計真實性情境，從中挖掘有思維價值、利于學習力培養的價值問題產生任務驅動，是引發學生深度學習的重要途徑。下面結合高中生物學教學中部分案例，就真實性情境的精選與價值最大化利用，談初淺的做法與思考。

1深度學習是一種基于真實性情境的學習方式

“深度學習”是一種以學生高階思維發展為導向的學習，關注學生知識獲取的方式，強調在深度理解之上的建構與知識遷移。深度學習要求學習者必須深入理解學習情境，只有學習者在已有知識經驗的基礎上建構新知識并遷移到相應的情境中，才能達到深度學習。

建構主義理論的教學觀指出：“情境”“協作”“會話”“意義建構”構成學習環境的四大要素，而教學中關鍵是創設特定情境。20世紀末，美國學習科學開發委員會編寫的《人是如何學習的——大腦、心理、經驗及學校》一書，也特別強調了知識建構的情境性，“認知心理學應該做出更加現實主義轉變，主張以生態學的方法取代信息加工的方法，強調研究自然情境中的認知，更多地關注情境對于智能的影響”。這就要求教師一定要根據學習內容的特點、教學目標的要求、學生思維的發展狀況，適時創設能夠促進深度學習的課堂情境，并引導學生積極體驗，最終使學生達到將所學知識與情境建立聯系并實現遷移的目的。

在進行深度學習情境設計時，教師要注意情境設計的真實性，給予學生的情境應該是源自生活生產實際，讓學生在解決此情境下一系列問題的過程中，感受生物學科學習的價值，學會知識遷移運用的方式，體驗解決問題的喜悅。

2真實性情境的概念

情境是指事物在具體場合呈現出來的樣子。“真實性情境”是以真切現實或真實事物為原型的情境，是學生的真實生活簡化創設的語境、畫境及多媒體呈現。情境是構建深度學習的要素之一，有意義的學習是有意圖的、復雜的、是處于它所發生的情境脈絡之中。

當下，依然存在著大量“假、大、空”情境充斥著課堂：缺乏科學性的虛擬情境、不切合實際的虛幻情境、沒有思維含量的虛假情境……表1所示2位教師在“酶在細胞代謝中的作用”一節引入時所創設的情境。

兩位執教者分別以“安徽毛豆腐”和“切洋蔥導致流眼淚”作為情境，引入課題，選擇的都是來自現實生活中的真場景，但是后者的情境更有利于引發學生的深度學習，才是“真實性情境”。教師甲采用的情境，僅起到引入的功能，沒有起到任務驅動的作用，也不能引發學習的遷移和應用，很多學生根本就沒有聽說或者吃過“毛豆腐”。教師乙巧妙利用生活中原型，充分調動學生的具身認知，使學生產生探究欲望，然后再提供事實（告知是一種酶的作用）。學生的學習以“為什么會流淚一酶究竟是什么物質？一如何處理洋蔥才能在切的時候少流淚？一酶的催化受哪些因素影響？”為任務驅動鏈，真正開始了基于情境又始終圍繞情境的學習，最后解決現實情境中的真實問題。

3真實性情境素材的挖掘與立體運用

課堂教學的目的是為了促進學生的學習，助推學生的成長。教師在課堂教學中要著力構建真實的、復雜甚至是兩難的情境，在情境中建構知識，在情境中實現知識的遷移和問題的解決。如何將真實場景通過教師巧妙加工成為具有助推學生深度學習的真實性情境？真實性情境素材從何而來？下面，筆者側重于三個方面進行闡述。

3.1來源于鮮活的生產、生活實際

生物學是與生產、生活聯系最為緊密的學科。人們在鮮活的實踐中探索出生物學原理和結論，反過來又用這些原理和理論指導人們更好地生產、生活。教師要善于挖掘、勤于積累一些現實性的場景，將場景背后富含的價值最大化利用，讓學生經歷有現實價值的真實問題解決過程和社會活動，給學生提供充分展示的空間。

例如，“葉綠體中色素的提取和分離”這一實驗教學時，在“提取”這一環節，為何要加入CaCO3？絕大部分教師直接“告訴”學生，讓學生記住結論：防止色素被破壞。筆者在進行本實驗前，引入了這樣的情境：教師課前利用選材相同（鮮嫩）的原味菠菜與醋拌菠菜處理16 h的對照實驗，將處理16 h后的菠菜帶到課堂。然后，教師以問題鏈作為任務，驅動學生思考：（1）為什么加了醋的菠菜葉子變黃了？可通過互聯網查閱資料探明變黃的原因。（為實驗課引入加CaCo3進行認知輔墊，也培養了學生收集信息、處理信息的能力）（2）加熱水煮菠菜也會發黃，這又說明了什么？（讓學生聯系生活，拓展知識視域）（3）工業上為防止蔬菜變色，會額外加入一種綠色的食用色素——葉綠素銅鈉鹽，原理是什么？（這一問題引發了學生進行深度探究，去解決新情境中的真實問題）

3.2來源于時事熱點、科技前沿信息

技術推動了科學的進展，也豐富了人們對生命的認知。生物科學的研究進展、重大突破、成果表達都是一筆寶貴的情境素材。教師要將素材變為探究的學材，促進學生的自主學習、協作學習和研究性學習，主動進行意義建構。

例如，在必修2“基因的本質”這一章教學時，教師利用“科學家成功從190萬年前巨猿化石中提取到遺傳物質”這一時事新聞為情境主線組織教學。在“DNA是主要的遺傳物質”這一節，教師先提供新聞事實：2019年11月13日出版的《自然》雜志發布了一項研究成果，中國與丹麥科學家在距今190萬年的巨猿化石中成功提取到遺傳物質，揭示了早己絕滅的巨猿的起源和演化過程。然后，提出探究課題：巨猿的遺傳物質是什么？在學生充分進行假設、收集證據、進行推理的基礎上，學習再回到教科書，教師促使學生與科學家探索遺傳物質的過程進行思維的碰撞。在“DNA的分子結構”這一節時，教師設置問題：190萬年前的巨猿的遺傳物質DNA至今還存在，說明DNA具有什么特性？從而引出DNA分子的穩定性。教師繼續追問：DNA有怎樣的結構使之保持穩定性的呢？教師促進學生領悟DNA分子結構的基本骨架、氫鍵、堿基對等重要內容，同時滲透生命觀念中的“結構與功能觀”。在此基礎上，教師進一步激發學生探究：如何獲知190萬年前的巨猿與人類的親緣關系？從而突破了DNA分子的特異性這一難點。

諸如上述的情境素材很多，教師平時要做一個“有心人”，對真實性情境素材進行采集、遴選與歸類。例如，每年的諾貝爾生理學或醫學獎與高中階段所學內容的聯系、社會重大事件中折射的生物學問題，如2020年初的全民抗擊新冠肺炎事件可用于“病毒專題”“體溫調節”“免疫調節”“保護野生動物”等教學內容，2019年底暴發的非洲蝗災是“食物鏈”“害蟲防治”“種群密度”等內容的絕佳素材，澳大利亞2019年下半年起的森林大火可穿插于“生態系統的穩定性”“物質循環”“溫室效應”等內容。

3.3來源于科學史料、歷史記載

科學史料、歷史記載雖然是“過去時”，但其中蘊含的生物學原理、學科思想、探究方法都可以被巧妙加工成“現在進行時”，成為引領學生深度學習的真實情境的重要素材。

例如，“人類遺傳病與優生”這一節學習時，筆者以“歐洲皇室血友病之謎”作為情境主線，貫穿教學始終。

教師先提供背景材料：100多年前，歐洲皇室中爆發式地出現了一種奇怪的出血病。患者全是男性，一出血就難以控制，甚至威脅生命。這種在當時被稱為“出血病”的皇家病，其致病基因來自維多利亞女王。為了保持“血統純正”，皇室家族長期通婚聯姻，導致維多利亞女王的致病基因在歐洲皇室傳播開去。接著，展示家族遺傳系譜圖（圖1）。

教師以問題產生任務驅動：①己知維多利亞女王的丈夫阿爾伯特并不含有血友病的致病基因，請據此推測血友病的遺傳方式。②這張遺傳系譜圖是如何產生的？

設計意圖：在英國皇室病這個情境下，學生可以體會調查人類遺傳病的一般方法，并且通過此情境了解調查人類遺傳病時的注意事項。

教師升華情境，激發學生進一步探究：①若亨利與艾玲聯姻，根據維多利亞女王家族的部分系譜圖（圖2），他們所生的孩子一定會患病嗎？其后代的患病概率是多少？②18世紀，歐洲人群中正常女性是血友病攜帶者的概率約為1/300，若亨利不與艾玲聯姻，而是迎娶一名與自己沒有血緣關系的人群中的普通女子，其后代的患病概率是多少？

設計意圖：學生通過親自計算兩種婚配方式后代的患病概率，能夠深切地體會近親結婚的危害，從而樹立正確的婚姻觀，升華“社會責任”這一生物學科核心素養。

教師追問，促進學生發散思維：如果他們來到了現代，你是醫生，亨利與艾玲向你進行遺傳咨詢，你會給他們什么建議呢？

設計意圖：這一環節是本節課的升華，是體現“學以致用”教學原則和培養學生關鍵能力的重要舉措，旨在讓學生運用所學內容解決生活中的實際問題。

總之，構建以問題解決為核心的學習情境系統，將情境的驅動力轉化為問題的驅動力，在真實性情境下產生價值問題，讓學生產生持續學習的興趣與動力，養成像科學家一樣思考的習慣和品質。這樣的課堂才是深度學習應有的樣態！