基于深度學習的高中生物學“情境—問題式”教學模式探究

康根城

(福建省廈門第一中學 福建廈門 361000)

1 深度學習在生物學課堂中的內涵和意義

深度學習是指在教師引領下,學生圍繞具有挑戰性的學習主題,全身心參與、體驗成功并獲得發展的有意義學習過程。深度學習要求學習者通過對知識深層次地理解和多維度地分析,達到訓練高階思維、提升學科素養的目的。因此,生物學課堂的深度學習需要教師積極轉變教學觀念,注重激發學生學科興趣,引導學生有效整合生物學知識。生物學學科是一門與生活實際聯系十分緊密的學科,教師在課堂上要提供充足的時間讓學生進行自主思考和學習,經歷解決生物學問題的過程,從而發生深度學習,這不僅有利于學生在深入理解知識的過程中形成解決實際問題的能力,而且可以同步培養學生的學習能力和實踐能力。

2 “情景—問題式”教學在高中生物學深度學習課堂中的應用策略

高中生物學課堂的一大特點是概念多、知識面廣,傳統課堂的“講授式”教學雖然能完成既定的教學任務,但是學生容易出現對基礎概念不理解、無法將所學知識應用于真實情境等問題。這是因為學生對生物學知識的認識僅停留于記憶層次,各個知識點間相互割裂,沒有理解概念背后的內涵和知識點間的聯系,學習活動僅僅是機械和表層的。因此,教師可以創設課堂大情境作為線索,以問題串為動力,提高學生的主動性和積極性。同時,教師應讓學生建立知識框架,學會知識的遷移應用,加深對知識的理解,進行深度學習。需要指出的是,有些課堂中教師會設置多個情境,但情境間并無直接聯系,這在一定程度上會破壞學生思維的連續性,也無法很好地引導學生建立知識間的聯系,教學效果并不好。因此倡導在課堂中創設“一情境多問題”,教學活動圍繞一個大情境展開,有利于集中學生思維;圍繞大情境的問題串則能提供持續動力,讓學生的學習成為一個連續的過程。以下,將從深度學習五大特征之三入手,包括聯想與結構、活動與體驗、遷移與應用,以探討如何利用情境創設來實現深度學習。

2.1 聯想與結構——利用舊知識創設問題情境

深度學習認為,知識的獲取不是簡單的疊加和記憶,而是在理解的基礎上進行有機整合。“聯想與結構”是深度學習的一大特征,它旨在利用之前的知識參與當下的學習,從而將新知識和已有經驗建立起結構性的關聯,構建新知識框架。因此,利用初高中所學知識作為情景創設的素材,提出挑戰性問題,可以讓學生在回顧舊知的同時,煥發學習新知識的欲望。

例如,在“其他植物激素”一節中,初中已經學習被子植物的一生,包括種子的萌發、植株的生長、開花和結果,上節課也學習了植物的生長素,因此教師可通過展示圖片回顧植物的一生以及一生中各種植物激素含量的變化,并提出問題“在植物的生長過程中,除了生長素,還有哪些激素參與調節并發揮作用”。隨后創設情境“假設你是一個農民,該如何利用各種植物激素,提高作物的產量”,以此導入其他植物激素的學習。整節課緊緊圍繞植物的一生,從種子萌發、幼苗生長、植物開花和結果等過程中信息分子的調節作用入手,引導學生學習不同植物激素在植物各個生長階段發揮的調節作用,理解植物激素間如何協調配合、共同調節植物的生命活動,課程設計思路如圖1所示。

圖1 “植物的一生”課程設計思路

2.2 活動與體驗——利用科學實驗創設問題情境

生物學學科是一門基于實驗并且發展迅速的學科,每年都會有重大的研究成果問世。“活動和體驗”是深度學習的核心特征,回答的是學生學習機制的問題。教師可利用生物學研究前沿創設真實情景,讓學生扮演科學家的角色,體驗科學研究的一般過程。科學研究是一項繁雜且辛苦的工作,期間可能會遇到很多難題,教師可通過提出難題,引發學生認知沖突,從而引導學生全身心投入課堂,成為教學活動的主體。

例如,在學習“細胞核的結構與功能”一節時,教師以“體細胞核克隆猴”研究成果為情境創設背景,通過介紹“體細胞克隆猴”的技術流程和意義,引入并組織學習活動。再利用這個驅動性主題,提出核心問題:體細胞核為什么能“指揮”重組細胞發育形成一個新個體,且后代的性狀和體細胞核供體相似。隨后,借助“體細胞克隆猴”實驗中可能遇到的技術性難題,設置一系列子問題串聯起本節課的學習,利用問題串的形式激發學生持續探究的動力,學生帶著問題從教材提供的資料分析里尋找問題的答案,自發地學習細胞核的結構和功能,發展學生的高階思維,進而提升生物學的核心素養,課程設計思路如圖2所示。

圖2 “體細胞克隆猴”課程設計思路

此外,也可以通過改造課本實驗來創設情境,比如在“種群的數量特征”一節中,可以讓學生以“數綠豆”的方式來體驗種群密度及其調查方法。為學生提供一燒杯的綠豆(大約1 000 個)和紙片、量筒、記號筆等工具,讓學生以小組合作的方式運用樣方法、標記重捕法、甚至是逐個計算法計算或者估計綠豆的數量,模擬種群數量的統計過程,體會三種方法的差異。學生在學習抽象的理論知識時總是難以理解。這時可以通過設置實驗情境幫助學生理解知識內容。大部分的理論知識都需要從實踐中去進行檢驗,學生根據實驗的結論,加深了對于課本知識的理解與記憶,并且整個動手的過程也培養了學生科學探究的能力。

2.3 遷移與應用——利用生活經驗創設問題情境

“遷移和應用”強調深度學習過程中學生能將所學知識轉化為綜合實踐能力,這要求課堂能讓學生學會“遷移”和“應用”。生物學學科與生活緊密相連,我們希望學生在學習活動中獲得從事社會實踐的勇氣和方法。教師可以利用學生喜聞樂見的話題或者生活經驗切入,從而引發學生思考。

例如在學習“免疫失調”這一節課時,可以學生熟悉的新冠肺炎作為貫穿課堂的情境,通過機制或表現相似,遷移引出本節課的三個內容。通過模型建構、視頻觀看、案例分析等方式,依次探究過敏反應、自身免疫病、艾滋病等免疫缺陷病的致病機理及防治措施,學會應用所學的知識,嘗試解釋新冠肺炎的癥狀表現,從而樹立健康生活的理念。在生物學科深度學習的教學過程中,教師還要引導學生以批判性的態度看待生物學的觀點,比如新冠肺炎癥狀和過敏反應很像,為什么它不是過敏反應,那它屬于免疫失調嗎,等等這些層層遞進的問題串的提出,讓學生在探究知識的形成過程中,有效促進學生批判性思維能力的形成,課程設計思路如圖3所示。

3 結語

綜上所述,基于深度學習的“一情境多問題”的教學策略可以很好激活學生的探究欲望,突出學生學習的主體地位,使學生在自主學習中獲得知識,注重建立新舊知識的聯系和知識框架的整合,并學會運用生物學學科知識解決生物學問題,培養學科核心素養,提升綜合能力。但是,每一節課都要求找出一個貫穿課堂的情境并不容易,對此,教師可借助開展單元整體教學設計,每個單元圍繞一個真實情境展開,提出每節課的子問題,實現知識點之間的聯結,做到由點到面的突破。總之,基于貫穿課堂的情境創設,并依此提出一系列存在邏輯關系的問題串,是行之有效、能運用于實踐的深度學習教學模式。