基于本土情境和模型構建的深度學習

葉慧　朱曉燕

關鍵詞：本土情境；模型構建；深度學習；高階思維

文章編號：1003-7586（2024）01-0080-03 中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：B

《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱“課程標準”）的基本理念“教學過程重實踐”，強調學生學習的過程是主動參與的過程，讓學生積極參與動手和動腦的活動，通過探究性學習活動或完成工程學任務，加深對生物學概念的理解，提升應用知識的能力，培養創新精神，進而能用科學的觀點、知識、思路和方法，探討或解決現實生活中的某些問題。深度學習提倡建立知識間聯系，引導真實情境下的主動探究，在知識建構過程中發展學生高階思維。課程標準的這一理念與深度學習理論不謀而合。深度學習是落實核心素養目標的有效途徑，本文基于課程標準并參考深度學習實踐理論，以人教版高中生物學教材選擇性必修2第3章第1節“生態系統的結構”的教學為例，嘗試創設本土情境，設計驅動問題來促進概念理解，培養分析、評價、創造等高階思維。

1基于課標和學情，確定教學思路和教學目標

課程標準指出，學生需能夠“闡明生態系統由生產者、消費者和分解者等生物因素以及陽光、空氣、水等非生物因素組成，各組分緊密聯系使生態系統成為具有一定結構和功能的統一體”和“討論某一生態系統中生產者和消費者通過食物鏈和食物網聯系在一起形成復雜的營養結構”。在知識方面，學生通過初中階段和人教版高中生物學教材選擇性必修2前兩章知識的學習，對種群、群落和生態系統概念及類型也有了一定的了解，但對于生態系統結構的認識大多停留在對各組分名稱、作用的簡單識記水平，沒有建立起各組分間的聯系，形成整體。在能力方面，學生已經具備相對較強的探究、分析和解決問題的能力，具有一定的生物學學科素養。基于課標要求和學情，本節課程教學以分析武夷山燕子窠生態茶園中生物與生物、生物與非生物環境的關系為主線，通過創設一系列真實問題情境，引導學生自主思考和主動參與討論，通過新的學習活動修正、完善原有概念，構建生態系統結構模型，促進深度學習，培養高階思維能力。學習本章節，學生應能夠通過分析武夷山燕子窠生態茶園中生物與生物、生物與非生物環境的關系，建立生態系統的概念。通過對幾個典型生態系統的組成成分進行分析、比較、歸類，概括各組成成分的作用及相互關系，建構生態系統的結構模型，培養高階思維能力。

2以特色的本土生活情境貫穿，設置驅動問題組織教學，指向學科核心素養

教師利用學生熟悉的生活來創設情境，筆者結合福建省南平市當地的社會生產和生活實際，利用武夷山燕子窠生態茶園創設情境，利用情境素材設置驅動問題，引導學生在分析、討論、歸納等過程中促進對概念的深度理解，并在解決問題時提升科學思維。

2.1創設熟悉的情境，導入新課

武夷巖茶是閩北的特產之一，2021年習近平總書記考察燕子窠生態茶園，隨著媒體的報道，燕子窠知名度提高，生態茶園成為大眾關注的熱點。結合這一特色，教師以武夷山燕子窠生態茶園為例，播放武夷山燕子窠生態茶園視頻，并提供武夷山燕子窠生態茶園的文字材料。從學生熟悉的本土情境入手，容易引發情感共鳴，喚醒學生的主體意識和社會責任感，有助于實現知識性和價值性相統一，落實學科核心素養。

2.2問題驅動，初步建構概念

基于生態茶園情境，教師組織學生探討以下問題：①武夷山燕子窠生態茶園里有哪些生物？②生態茶園中生物之間存在什么關系？③哪些生態因素保證了武夷巖茶的高品質？④燕子窠生態茶園是一個生態系統，你認為生態系統具備哪些特征？我們可以如何給生態系統一個較為準確嚴謹的概念界定？問題層層遞進，環環相扣，從生物種類一種間關系一生物與環境的關系一生態系統的概念，引導學生思考并解決問題，從而建構概念。從學生熟悉的情境人手，創設問題，激發學生的學習欲望，回顧“種間關系”，認識生態系統中生物之間的聯系，分析生物與非生物環境之間的關系，經過分析與綜合，歸納概括形成生態系統概念，培養歸納總結的能力。

接著，教師針對生態系統的組成成分和營養結構提出問題：⑤生物的生存離不開能量，生產者、消費者、分解者是如何獲得物質和能量的？學生依據初中階段所學知識和閱讀教材中內容，思考總結生物獲取物質和能量的來源。⑥按照不同種類生物的營養方式，以及它們在生態系統中的作用，如何將燕子窠生態茶園生態系統中的生物進行歸類？引導學生從對生態系統的貢獻的角度，進行生態組分歸類。這樣可以使學生認識到生態系統的成分分類是按生物在生態系統中的功能或作用分類，而不是按物種分類。學生通過分析與歸納，將生態茶園的生物歸類，如表1所示。⑦分析燕子窠生態茶園生態系統中生產者和消費者的食物關系，你能畫出多少條食物鏈？與小組內同學畫出的食物鏈進行比較分析，共同完善該生態系統的食物鏈和食物網。學生獨立思考，畫出食物鏈和食物網，經過小組內交流，完善食物網，每個小組展示食物網，全班同學經過對比分析討論，補充完善食物網，如圖1所示。教師結合這個食物網，引導學生歸納營養級的概念。⑧仔細觀察該食物網，舉例說明生物的營養級是固定的嗎？為什么一個物種可能占據一個或多個營養級？學生通過觀察發現蛙和蛇在不同食物鏈中，分別占據不同的營養級，這取決于從什么渠道獲取能量。通過以上問題串的分析，初步落實分析生態系統的結構和歸納生態系統的組分這一教學重點。

2.3比較歸納，構建生態系統結構模型

在分析燕子窠生態茶園生態系統結構模型的基礎上，引導學生比較分析荒漠生態系統和池塘生態系統，歸納兩個生態系統的組成成分及各組分之間的關系，畫出食物鏈與食物網，進一步理解生態系統中生物之間及生物與非生物之間的關系，總結生態系統營養結構。接著，引導學生比較分析3個生態系統，參照一般系統的結構模式圖，建構生態系統的結構模型。

以情境問題作為主線進行生物學教學時，不僅將其作為線索將教學內容串聯起來，還可作為概念結構化的內在線索，引導學生逐步構建相應的概念體系。在總結過程中引導學生回顧生態系統的組成成分、生態系統的營養結構、組成成分與營養結構的內在聯系、生態系統各組分之間的內在聯系，從而形成生態系統的概念，構建生態系統的結構模型，闡明生態系統是一個統一的整體，突破本章節的重難點。完善本章節知識結構，建構生態系統的結構模型，培養建模能力，體會科學知識是不斷發展和修正的。

2.4設計分層作業進行學習評價促進總結提升

教師通過設置不同的課后作業，包括基礎性作業、實踐性作業和拓展性作業，引導學生完成個性化的作業，進一步提升高階思維能力。基礎性作業，如，生態系統的結構相關概念辨析與檢測；實踐性作業，如，設計制作一個生態瓶（缸），觀察其穩定性，該活動不僅是對本節課所學知識的應用，還可服務于全章的教學；拓展性作業，如，最新人工生態系統資料的查找與分析等。學生通過完成作業對自我學習效果進行評價，及時發現和解決學習問題，進一步實現概念的鞏固和內化，并且在概念遷移和應用的過程中獲得相關能力的發展。例如：完成基礎性作業，學生檢測自己是否掌握生態系統的組成成分及各成分之間的聯系，鞏固學習內容；與基礎性作業相比，實踐性作業和拓展性作業更加注重對學生能力發展的作用。完成實踐性作業，學生動腦動手，提高解決實際問題的能力和實踐能力。完成拓展性作業，學生應用課堂上習得的概念和技能解決新情境中的問題，從而發展分析、綜合、探究等能力和相關的社會責任。

課程設計以落實高中生物學學科核心素養為核心，運用問題情境和模型構建等方式展開教學。設計驅動問題，以問題為引領，引導學生分析討論，在解決問題的過程中構建知識網絡。在構建模型過程中，學生發現、思考并解決問題，加深了對生態系統的結構的理解。整節課學生主動參與，由簡到難，層層遞進，學生逐步完成深度學習，發展分析、綜合、評價、創新等高階思維能力。