指向深度學(xué)習(xí)的初中生物學(xué)實驗課前及課后教學(xué)策略

李軍軍

(華東師范大學(xué)廣陵實驗初級中學(xué) 江蘇揚州 225000)

《義務(wù)教育生物學(xué)課程標準(2022 年版)》(以下簡稱“新課標”)明確指出,生物學(xué)課程要培養(yǎng)的核心素養(yǎng),主要是指學(xué)生通過課程學(xué)習(xí)而逐步形成的正確價值觀、必備品格和關(guān)鍵能力,包括生命觀念、科學(xué)思維、探究實踐及態(tài)度責(zé)任四個方面。 從本質(zhì)上看,核心素養(yǎng)是為了滿足未來個人終身發(fā)展及社會發(fā)展需要而提出的。 為有效落地核心素養(yǎng),教師在日常教學(xué)中要充分挖掘各種教學(xué)資源,驅(qū)動學(xué)生科學(xué)思維、關(guān)鍵能力的逐步提升。

深度學(xué)習(xí)強調(diào)學(xué)生要深刻理解學(xué)習(xí)材料之間、新舊知識之間以及知識與生產(chǎn)生活的聯(lián)系。 生物學(xué)深度學(xué)習(xí)是指學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)進行生物學(xué)知識的掌握和運用,并且在掌握過程中能夠批判性地看待生物學(xué)問題,從而使學(xué)生在解決生物學(xué)問題時能夠運用多種方法和創(chuàng)新性手段。 深度學(xué)習(xí)與生物學(xué)核心素養(yǎng)目標是一致的,都指向?qū)W生學(xué)會學(xué)習(xí)和高階思維。 因此,在生物學(xué)實驗課中創(chuàng)新實踐深度學(xué)習(xí)有利于落實核心素養(yǎng),下文研究了指向深度學(xué)習(xí)的初中生物學(xué)實驗課外有效教學(xué)策略。

1 聚焦課前實驗小組創(chuàng)建,為深度學(xué)習(xí)的開展打好基礎(chǔ)

Trigwellt 認為優(yōu)異的教學(xué)環(huán)境能使學(xué)生的深度學(xué)習(xí)效果達到更優(yōu)。 根據(jù)赫爾巴特的“管理論”思想,兒童的天性中有一種不服從的烈性,如果不加干涉和引導(dǎo),任其自然成長,就難以承擔(dān)起社會責(zé)任。 教育就是要對學(xué)生有目的、有計劃、持續(xù)不斷地保持干預(yù),使其成長為合格的社會參與者。 從生物與環(huán)境的辯證關(guān)系來分析,課堂管理的本質(zhì)是為學(xué)生提供和諧適宜的環(huán)境,熏陶、誘發(fā)、重塑學(xué)生的元認知結(jié)構(gòu)。 從顯性效果來看,課堂管理使一切教與學(xué)的行為或活動都有目的地展開,學(xué)生在明確任務(wù)驅(qū)動下分工合作、思維碰撞、解決問題,構(gòu)建核心概念,提升關(guān)鍵能力。

初中學(xué)生參與生物學(xué)實驗課的熱情高,但課堂紀律混亂,學(xué)生表現(xiàn)參差不齊,課堂難以把握;有些實驗課逐漸成了優(yōu)等生展示的平臺,學(xué)困生參與率不高,久而久之,很多學(xué)生參與實驗的動機弱化。 為此,下面將聚焦課前實驗小組的創(chuàng)建,以“2+1”課堂管理模式充分激發(fā)學(xué)生自主管理潛能,通過教學(xué)環(huán)境驅(qū)動學(xué)生進入深度學(xué)習(xí)。

【案例1】“2+1”課堂管理模式旨在充分調(diào)動學(xué)生自主管理的動機,讓學(xué)生既是課堂的參與者,又是課堂的管理者,強化課堂管理力量,突破傳統(tǒng)課堂中教師難以顧全的困局。 “2+1”課堂管理中的“2”指每個實驗小組2 名學(xué)生;“1”指2 個實驗小組合成1 個大組,1 名組長參與大組內(nèi)部成員的管理。 在組織管理層次,組內(nèi)設(shè)置不同分工,其中組長負責(zé)成員分工、紀律管理和學(xué)習(xí)任務(wù)分配;記錄員負責(zé)記錄組內(nèi)成員的表現(xiàn)、實驗現(xiàn)象、生成的問題及其他小組的綜合表現(xiàn);交流展示員負責(zé)本組優(yōu)秀成果的展示及科學(xué)寫作;實驗監(jiān)督員負責(zé)監(jiān)督組內(nèi)各分工成員是否按規(guī)定開展本職工作。 組內(nèi)成員定期對調(diào),保證所有學(xué)生均有不同分工的體驗。 在小組評價層次,課堂指向全員參與、分工合作、問題生成和真實記錄。

分析與反思:特里格威爾和普洛瑟通過實證分析發(fā)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)與課堂教學(xué)中良好的教學(xué)、清晰的目標和自主性的教學(xué)有關(guān)。 “2+1”課堂模式直接讓學(xué)生自主管理,明確的任務(wù)分工能驅(qū)動不同學(xué)生承擔(dān)不同角色,分別指向科學(xué)寫作及溝通表達能力、科學(xué)觀察及準確描述現(xiàn)象的能力、自主合作及客觀評價能力。這些角色體驗既是明確任務(wù)驅(qū)動,也是評價方式,能很好地激發(fā)學(xué)生集中精力完成任務(wù),為深度學(xué)習(xí)創(chuàng)造和諧環(huán)境。 學(xué)業(yè)評價促發(fā)展是新課標的基本課程理念之一。 在該模式中,通過開展組內(nèi)自評、組間互評、教師指導(dǎo)輔助總評的多層次評價,聚焦課堂活動及學(xué)習(xí)主體,通過評價激發(fā)學(xué)生積極參與體驗和管理自覺性。

2 聚焦課前實驗材料準備,為深度學(xué)習(xí)發(fā)生做好鋪墊

從學(xué)習(xí)過程來看,深度學(xué)習(xí)是基于證據(jù)和邏輯,綜合運用比較與分類、歸納與概括、分析與綜合等思維方法,在分析認知沖突、辨析迷思概念及分析解決問題中進行思維碰撞、質(zhì)疑、批判,從而完成核心概念構(gòu)建及關(guān)鍵能力提升的過程。 從學(xué)習(xí)目標來看,深度學(xué)習(xí)直接指向高階思維和必備品格,強調(diào)知識生成及內(nèi)在邏輯關(guān)系而非機械記憶。 深度學(xué)習(xí)需要進階任務(wù)驅(qū)動,需要精準分析學(xué)情、指向核心素養(yǎng)目標,給學(xué)生搭建思維發(fā)生、發(fā)展的“腳手架”,逐步發(fā)展學(xué)生的分析、綜合及評價能力。

【案例2】“學(xué)習(xí)和使用顯微鏡”是初中生物學(xué)實驗教學(xué)的核心,是構(gòu)建“生物體具有一定的結(jié)構(gòu)層次”這一大概念的基礎(chǔ)。 新課標中相應(yīng)的學(xué)業(yè)要求和教學(xué)策略建議均提出,教師應(yīng)提供豐富的生物材料,指導(dǎo)學(xué)生正確規(guī)范制作臨時裝片,觀察識別細胞的結(jié)構(gòu)并分析成像不佳的原因等。 基于深度學(xué)習(xí)理念,教師在課前對該實驗教學(xué)進行拓展,引導(dǎo)學(xué)生開展“我的實驗材料我準備”的活動(表1),將課堂教學(xué)前置,通過具體明確的學(xué)習(xí)任務(wù)單驅(qū)動,引導(dǎo)學(xué)生開展學(xué)習(xí)。

表1 實驗材料準備任務(wù)單

分析與反思:深度學(xué)習(xí)與任務(wù)驅(qū)動密切相關(guān),難度梯度的學(xué)習(xí)任務(wù)是深度學(xué)習(xí)的途徑之一。 在本案例中,任務(wù)1 的完成需要學(xué)生運用比較與分類、分析與綜合等思維方法,全面考慮種子的采購成本、萌發(fā)條件等因素,且選擇理由簡介部分指向科學(xué)寫作等關(guān)鍵能力。 這一活動驅(qū)動學(xué)生將理論知識與現(xiàn)實生活相聯(lián)系,分析知識外延,促進分析、評價等高級認知能力的發(fā)展。 任務(wù)2 要求學(xué)生檢索文獻,了解植物的生長周期及特性,學(xué)生需要通過比較不同植物的生理特性做出理性選擇。 教師可指導(dǎo)優(yōu)秀小組學(xué)生配置無土栽培營養(yǎng)液,歸納植物必須礦質(zhì)元素,分析評價不同植物對不同礦質(zhì)元素需求的差異。 任務(wù)3 的三個問題貫穿顯微觀察的始末,可以客觀評價學(xué)生顯微鏡操作水平,同時與任務(wù)1 相呼應(yīng)。 例如,大蒜、扁豆等植物可直接用水培法栽培,不僅培養(yǎng)簡單、生長周期短,而且根葉清晰可見,易于定量觀察。 學(xué)生也可以從同一植物不同部位取材或組間相互取材做比較觀察,歸納概括植物細胞的共性和差異性,從而建構(gòu)概念。 從問題記錄結(jié)果看,有學(xué)生發(fā)現(xiàn)大蒜、扁豆等植物葉肉細胞有葉綠體,而根部細胞沒有,教師可以引導(dǎo)學(xué)生在認知沖突中分析解決問題。 任務(wù)4 則驅(qū)動學(xué)生質(zhì)疑與批判,在交流分享中分析、評價,提升關(guān)鍵能力,尤其后續(xù)探究的設(shè)想激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性思維,利于綜合素養(yǎng)的提升。

類似活動的開展要求教師教學(xué)聚焦大概念,注重單元整體教學(xué)設(shè)計,提前安排時間和計劃,有步驟的指導(dǎo)學(xué)生開展活動。

3 聚焦課后反思性探究,為深度學(xué)習(xí)發(fā)展創(chuàng)設(shè)情景

根據(jù)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論及新課標中“教學(xué)過程重實踐”的基本課程理念,學(xué)習(xí)是學(xué)生在認知沖突及矛盾解決中主動建構(gòu)概念的過程。 深度學(xué)習(xí)特別關(guān)注學(xué)生與學(xué)習(xí)材料、概念的內(nèi)在聯(lián)系及概念指導(dǎo)生產(chǎn)生活的實踐,是一個提出問題、探究問題、提出新問題的螺旋式探究過程。 生物學(xué)作為科學(xué)課程的基本分支課程,實驗是探究生命現(xiàn)象和生命活動規(guī)律的基本手段。 深度學(xué)習(xí)理念下的探究性實驗不但關(guān)注教學(xué)目標的達成和實驗結(jié)果的得出,更加關(guān)注科學(xué)探究本身。 這就要求教師必須從課堂變革開始,將知識學(xué)習(xí)融入實踐體驗,基于證據(jù)開展概念學(xué)習(xí),在真實情景中提出問題、分析解決問題,進而完成知識有意義的構(gòu)建和科學(xué)探究能力的提升。

【案例3】“人類對細菌和真菌的利用”是人教版初中《生物學(xué)·八年級·上冊》第四章第五節(jié)的內(nèi)容,主要包括發(fā)酵現(xiàn)象及米酒制作,食品保存,細菌和真菌與疾病預(yù)防、情景能源和環(huán)境保護三大內(nèi)容。 其中米酒制作簡單易操作且學(xué)生興趣濃厚,教師可以提前安排學(xué)生利用周末時間在家學(xué)習(xí)制作米酒。 學(xué)習(xí)過程分三個階段:①檢索文獻,了解米酒制作的方法;②組間分享交流,設(shè)計米酒制作指導(dǎo)方案;③制作米酒、分享制作過程,并開展學(xué)生、家長及組間成員三方評價。 實踐過程中,有一組學(xué)生反饋制作的米酒苦味很濃,毫無酒香,難以入口。 教師引導(dǎo)該組學(xué)生探究出現(xiàn)這種非預(yù)期現(xiàn)象的原因,成就一次深度學(xué)習(xí)。

教師針對實驗結(jié)果提出問題:①苦味由什么引起的? ②從哪方面著手分析解決這個問題? ③預(yù)期問題產(chǎn)生的原因是什么? ④如何設(shè)計方案探究該問題? ⑤能不能用加大接種量的方式來達到縮短發(fā)酵時間的目的? 接著,教師引導(dǎo)學(xué)生查閱該組成員米酒制作記錄,評價制作米酒的原料、處理、接種及發(fā)酵過程是否規(guī)范科學(xué),尋找解決問題的突破口。經(jīng)分析,學(xué)生發(fā)現(xiàn)該成員在米酒制作過程中加大了接種量。 經(jīng)訪談可知,由于時間不足,該組成員期望通過加大接種量來縮短發(fā)酵時間,結(jié)果出現(xiàn)發(fā)酵不成功的現(xiàn)象。 教師組織學(xué)生分析問題并設(shè)計方案探究這一問題(表2)。

表2 探究米酒味苦實驗方案

由二次實驗結(jié)果可知,加大接種量容易引起發(fā)酵產(chǎn)生苦味,解決了上文提出的驅(qū)動問題。 但該實驗探究并沒有結(jié)束,教師繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生反思提出延伸探究問題:加大接種量為什么能引起發(fā)酵產(chǎn)生苦味? 是什么發(fā)出苦味的? 苦味物質(zhì)是如何轉(zhuǎn)化而來的?

分析與反思:系列難度梯度問題是引導(dǎo)學(xué)生深度學(xué)習(xí),提升高階思維的基礎(chǔ)。 教師要在真實的具有意義的情景中激發(fā)學(xué)生因“景”生疑,問題的提出要有目標性和科學(xué)性,這考驗教師的課堂生成意識和能力。有效教學(xué)離不開有效提問,有效提問指向核心素養(yǎng)。在本案例中,部分學(xué)生在實踐中產(chǎn)生了非預(yù)期現(xiàn)象,這是形成認識沖突,激發(fā)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的良好契機。教師在教學(xué)中更應(yīng)關(guān)注學(xué)生思維發(fā)生發(fā)展的過程。通過案例中的問題串,教師引導(dǎo)學(xué)生理解發(fā)酵變苦的原因并進行實踐,設(shè)計解決問題的方案,從而使學(xué)生在任務(wù)驅(qū)動下逐步達成分析、綜合、評價及創(chuàng)新等高階思維。 綜上,聚焦課外深度學(xué)習(xí)是對課堂學(xué)習(xí)的補充,是落實核心素養(yǎng)、發(fā)展高階思維教學(xué)的有效途徑。

在實驗教學(xué)中,聚焦課前準備、課后延伸探究均能有效激發(fā)學(xué)生深度學(xué)習(xí),提高課堂教學(xué)效率。 實驗教學(xué)具有獨特的育人價值,實驗本身是一種真實且有意義的情景。 實驗過程離不開學(xué)生與學(xué)生、學(xué)生與問題、知識與實踐之間的互動,能有效驅(qū)動學(xué)生進入深度學(xué)習(xí)。