學習科學視域下初中生物學思做課堂的構建及實施

摘 要：本文基于學習科學的相關研究成果，提出“思做”生物學課堂的教學主張，并以“脊椎動物中的哺乳類”一節(jié)內容為例，將“兔”的生物學及生態(tài)學知識作為主線，通過一境到底的教學策略整合目標、活動與評價，構建中學生物學思做課堂，落實生物學學科核心素養(yǎng)發(fā)展的目標。

關鍵詞：學習科學；思做課堂；核心素養(yǎng)

文章編號：1003-7586（2024）08-0025-04 中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：B

學習科學是一個新興的研究領域，該領域以人類學習研究為焦點，注重多學科交叉的教學形式，如教育心理學、認知科學、神經與腦科學、人類學、社會學等，研究問題主要包括“人是如何學習的”“如何促進高效學習”等。學習科學與課程教學緊密相連，關注學習情境的設計、學習共同體的構建、學習與遷移、元認知與學習、技術支持的學習等。［1］

《義務教育生物學課程標準（2022年版）》（以下簡稱《義教課標》）指出，中學生物學課程與教學應高度關注學生在學習過程中的實踐經歷，強調學生的學習過程是主動參與的。教師要選擇恰當的真實情境，設計學習任務，激發(fā)學生學習興趣，使其積極主動地參與教學活動。生物學課堂教學要引導學生“像專家一樣思考”和“創(chuàng)造性地解決真實問題”，恰好對應生物學學科核心素養(yǎng)中的科學思維及科學探究。由此，基于學習科學創(chuàng)新教學設計的相關研究成果，筆者提出“思做”生物學的教學主張，嘗試構建初中生物學思做課堂。

1 中學生物學思做課堂的內涵

1.1 思做課堂的緣起

“思”與“做”對學習科學的心理機制、外在表現與內在作用不盡相同，各有側重，從不同視角檢視、解讀和剖析兩者對教學的促進作用，從而實現1＋1＞2的教學效果。［2］

核心素養(yǎng)指導下的初中生物學教學不僅需要教師引導學生學習生物學事實，更要通過高水平的思維活動構建生物學基本概念，幫助學生融會貫通，形成知識脈絡和框架，從更高、更全局的角度認識生命世界并解釋生物學現象。上述內容側重于“思”的教學方面。

“做”是基于動腦、動手的科學探究，強調學生在“動手做”的過程中學習并構建科學概念和認知模型。“做中學”的教育思想直接源于杜威（J. Dewey）的“從做中學”理論。該理論主要指從活動中學、從經驗中學的過程，其主張學校里獲得的知識與生活過程中的實踐活動建立聯(lián)系。

1.2 思做課堂的特征

通過實踐，筆者總結出思做課堂主要具有以下特征：①選擇案例創(chuàng)設真實情境，將現實世界中的真實問題具象化為驅動性的任務；②結合結構化情境設計，采用嵌入式的內隱學習、體驗式學習等方式，引導學生形成具身體驗，產生具身認知［3］；③相對于表層學習、機械學習和無意義學習，思做課堂不僅關注學生的學習結果，也關注學習的過程，尤其是在真實問題情境下學生的體驗與感受；④通過將所學知識遷移到現實世界中解決現實問題，以深度學習培養(yǎng)高階思維（應用、分析、評價、創(chuàng)造）驅動淺層學習發(fā)展低級思維（記憶、理解）；⑤學生間組建學習共同體，有效開展自主學習、合作學習，基于學習共同體開展探究與實踐活動。［4］

2 思做課堂教學設計

2.1 教材分析及設計思路

本文以“脊椎動物中的哺乳類”一節(jié)內容為例，介紹初中生物學思做課堂的構建及實施路徑。

“脊椎動物中的哺乳類”位于《義教課標》學習主題“（二）生物的多樣性”部分，屬于蘇科版義務教育教科書《生物學·七年級·下冊》（以下簡稱“教材”）第4單元第8章第2節(jié)部分的內容。教材中這節(jié)內容包括“魚類、兩棲類和爬行類、鳥類、哺乳類”，學生在學習前四類動物相關知識之后學習哺乳類相關內容，已經具有一定的知識儲備和方法基礎。

教材主要以“兔”為例介紹哺乳動物的相關知識，對應的次位概念是“哺乳動物具有適應其生活方式和環(huán)境的結構特征”。本課例以“兔”為主線，將目標、情境與活動連接起來，設計思路如圖1所示。

2.2 教學目標

（1）通過觀察兔的外形，思考形態(tài)結構與功能的關系，概述兔適應地面生活的結構特征，初步形成生物與環(huán)境相適應的生命觀念。

（2）合作探究兔的內部結構，認同生物體的結構與功能相適應，提高比較、分析、推理和歸納等能力。

（3）比較并觀察兔、貓、狗的外形，思考它們的形態(tài)結構、生殖特點等方面的異同，概述哺乳動物的主要特征，發(fā)展從特殊到普遍的信息概括能力。

（4）分析澳大利亞野兔對當地環(huán)境的影響，建立保護生態(tài)環(huán)境的社會責任意識。

2.3 思做課堂的構建

思做課堂強調學生的科學思考和深度學習，在手腦并用的過程中落實科學探究與實踐創(chuàng)新。本設計圍繞兔這一典型的哺乳動物，構建“目標—情境—任務—活動—評價”的思做課堂模型（見圖2）。

3 教學環(huán)節(jié)及設計意圖

3.1 引發(fā)懸念，激起興趣

課堂伊始，教師通過播放視頻“我們的家園”聚焦學習主題，引導學生辨識高山、平原、沙漠、沼澤、海洋等環(huán)境中的哺乳動物。教師提供“人兔百年大戰(zhàn)”資料，提出任務：如何幫助澳大利亞政府解決野兔泛濫的問題？

設計意圖：內容豐富的視頻畫面讓學生感受到物種的多樣性和生態(tài)系統(tǒng)的多樣性。“人兔百年大戰(zhàn)”促使學生產生認知沖突，“可愛的兔子在澳洲如何泛濫成災？”通過真實的情境與已有認知的沖突，激發(fā)學生學習動機，產生主動探究的興趣。

3.2 聚焦科研，提出問題

實驗兔被廣泛用于各類生命科學研究，例如病理學、免疫學、心血管疾病、生殖、眼科、皮膚反應試驗等研究領域。兔對多種微生物和寄生蟲都非常敏感，可建立狂犬病、細菌性心肌炎等疾病的動物模型，因而在傳染性疾病研究中被廣泛應用。教師提問：科學家為什么常選兔作為科研、醫(yī)藥研究的動物模型？學生大膽猜想，在解剖和生理學方面，兔與人在內部結構方面具有一定的相似性。

設計意圖：教師根據學生的年齡特點、認知規(guī)律，設置真實醫(yī)學情境，培養(yǎng)其對科學研究的興趣。在該過程中，學生體會到科學研究源于發(fā)現和提出問題，科學解決問題之前需要作出基于經驗的假設，培育學生的科學思維。

3.3 合作探究，得出結論

3.3.1 觀察家兔的外部形態(tài)

任務一：觀察家兔的外形。

教師展示標本兔，引導學生觀察并思考問題：家兔的體表被毛有粗毛和絨毛兩種類型，分別有什么作用？一年四季溫度不同，兔的兩種毛是否會發(fā)生變化，為什么？家兔的身體分為哪幾部分？后肢與前肢哪個更發(fā)達，這種結構具有什么生物學意義？

設計意圖：觀察和實驗是科學探究的基本方法。在驅動性任務的引領下，學生對照籠中飼養(yǎng)的家兔，按照由前向后、由表及里的順序觀察活動，在尋求答案的過程中不斷深入思考，提高科學觀察和實踐探究能力。

學生由家兔四季換毛、后肢更發(fā)達適宜快速跳躍等特點，初步形成生物與環(huán)境、結構和功能相適應的生命觀念。

3.3.2 觀察家兔的內部器官

任務二：構建家兔的內部器官模型。

教師引導學生辨認人體的內部器官，認識人體心臟、肺、膜、胃、肝臟、小腸、大腸等器官的作用。教師提出問題：兔是否有這些重要的器官？學生結合標本和教材第46頁相關圖片進行作答。教師引導學生對照家兔的內部器官示意圖，填寫表1相關內容。

完成表格后，教師引導學生分小組構建模型，每組拿出紙袋中的器官圖片，分工給各器官貼上名稱標簽，再用膠水把各器官貼在家兔的內部結構圖上。接著學生對照家兔的內部解剖標本，辨認相應器官在體內的位置，展示交流。最后由小組代表匯報這些器官的形態(tài)和結構特點及作用。學生通過分析、比較，得出結論：在內部器官的結構和功能方面，兔與人具有一定相似性。

設計意圖：學生在教師促思導學的問題引領下，開展深層體驗活動。基于證據和邏輯的科學學習促進學生對知識進行深度加工，在運用歸納、綜合、建模等方法的過程中深入思考，發(fā)展理性思維。學生在合作中動手動腦，在展示中表達交流，提高了自身的“思做”能力。

3.4 歸納總結，提升能力

教師展示母兔產仔和哺乳的兩幅圖片，引導學生分析胎生、哺乳是哺乳動物的繁殖特點，并說明這種繁殖方式可以提高后代的成活率，體現哺乳動物對復雜環(huán)境的強適應力。教師引導學生比較多種哺乳動物的特征，完成任務三。

任務三：歸納哺乳動物的主要特征。

教師介紹貓、狗等是常見的哺乳動物，引導學生比較它們與家兔的形態(tài)結構，進而歸納哺乳動物的主要特征。接著引導學生選擇幾種熟悉的哺乳動物，小組內討論它們與人類生活的關系。最后師生共同總結哺乳動物主要特征：體表被毛、體溫恒定、胎生、哺乳等。

設計意圖：分類的本質是探尋事物之間的共性與差異性，學會分類是認識和理解世界的基礎能力。分類思維對學生核心素養(yǎng)的培育具有重要意義，它既是一種科學的思維方法，也是學生適應未來生活發(fā)展所必需的生活技能和職業(yè)技能。學生通過比較不同種類的哺乳動物，嘗試“異中求同”，抓住關鍵，發(fā)展綜合和概括信息的能力。

3.5 拓展延伸，學以致用

教師引導學生辨析：十二生肖的動物中哪些屬于哺乳動物？之后觀看視頻“兔與文化”。

設計意圖：在分析判斷中，學生運用哺乳動物分類特征進行思考與遷移，學會舉一反三，學以致用，并多角度地思考哺乳動物與人類的密切關系，為解決澳大利亞野兔泛濫難題提供可行方案。

3.6 遷移創(chuàng)新，樹立責任

教師播放飼養(yǎng)兔脫貧致富的實例視頻，引導學生分析兔等哺乳動物與人類衣食住行、科研生態(tài)的密切關系。最后回歸“人兔百年大戰(zhàn)”議題，師生共同為解決該問題出謀劃策。

總結提升：澳洲野兔問題仍待解決，這里的野兔從29只上升到100億只，根本原因是野兔屬于外來入侵物種，這也警醒學生：在引進外來物種時要充分調查、嚴肅處理。

設計意圖：科學素養(yǎng)建立在科學思維的基礎之上，也需要在探究實踐中不斷發(fā)展。通過“做中學”“用中學”“創(chuàng)中學”，使學生在解決真實問題的過程中建立生命觀念、升華態(tài)度責任。讓學生認同人類在利用動物的同時也應慎重、合理地保護動物的福利，尊重、順應、保護自然，讓經濟發(fā)展與保護生態(tài)環(huán)境協(xié)調統(tǒng)一。

4 教學反思

情境創(chuàng)設是一種有效的促學方式，以情境引發(fā)問題，以問題引導探究，以探究促進真知，以真知解決問題。［5］本設計以“兔”為主線，將一境到底的情境創(chuàng)設作為主要教學策略。筆者在此基礎上，又分解出四個教學目標，設計相應的“思做”活動與評價內容。學生通過自主完成知識和模型的構建，初步形成結構和功能、生物與環(huán)境相適應的生命觀念。

《義教課標》提出，生物學學科核心素養(yǎng)主要包括生命觀念、科學思維、探究實踐和態(tài)度責任。“思”是科學思維能力的體現，“做”能發(fā)展探究實踐能力，從學習科學視角，在初中生物學開展思做課堂。通過真問題、真情境、真解決的教學，既強調學生思維的發(fā)展，又關注實踐的過程，以“學”為中心，在構建思做課堂的過程中突出學科關鍵能力，真正實現學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

參考文獻

［1］方中雄.學習科學視域下的課堂特征及其構建策略［J］.中小學校長，2023（3）：6-9.

［2］顧長明.做思共生：科學教學的理想課態(tài)［J］.教學儀器與實驗，2015，31（4）：11-14.

［3］彭文波，劉電芝.學習科學研究對課程設計與教學的啟示［J］.課程·教材·教法，2019，39（1）：18-25.

［4］張曉娟，呂立杰.指向深度學習的課堂學習共同體建構［J］.基礎教育，2018，15（3）：35-41.

［5］王艷梅，莊娟.運用情境創(chuàng)設促進初中生物深度學習的教學研究——以“地面上的動物”為例［J］.數理化解題研究，2024（11）：140-142.