學習進階與支架式教學相結合的教學設計

張路洋 陳亞琴 史靜娟 李婷婷 蘇亞蕊

摘要：支架式教學與學習進階的結合有助于在課堂教學過程中落實學習進階。基于反饋調節這一概念，通過構建反饋調節層級模型，梳理其教學主線，建設科學合理的支架，從而幫助學生完成學習進階，更深入了解反饋調節相關概念。所實施的學習進階與支架式教學相結合的教學策略，為科學類課程教學提供可復制性和廣泛的應用前景。

關鍵詞：學習進階;支架式教學;教學設計

一、學習進階與支架式教學

（一）學習進階

生物學作為科學類課程，其中的概念多是通過觀察、比較后歸納出的結果，新概念的引入和現存概念的發展是生物學進展的表現。概念的引入和發展使得生物學概念涵蓋面越來越廣、內容越來越深奧，如果知識被割裂，以碎片化的形式呈現給學生，將不利于學生對知識進行長期記憶和深入理解，不利于對學科的整體理解。學習進階是根據學生在學習某一核心概念時所遵循的學習路徑，圍繞著核心概念規劃由簡單到復雜且相互關聯的概念序列，形成階級。郭玉英與他的團隊在層級復雜度和知識整合等認知理論的基礎上，提出了科學概念理解的發展層級模型（見表1）。這一模型的進階變量為層級，每一層級均描述了對某一核心概念的表現期望。學生按照這一序列進行學習的過程即是由低層級向高層級跨越的過程。若基于學習進階對生物學的概念進行整合，使之形成由淺入深、相互關聯的概念序列，將更加符合人類的認知規律，并且避免廣卻淺的概念掌握現象。

（二）支架式教學

支架式教學，需要在學生的最近發展區內搭建合理的支架，使學生利用這些支架逐步發現并解決學習中的問題，之后，再逐漸拆除支架，學生主動建構相應知識，解決更高水平的問題。在搭建支架時，教師需要及時了解學生各方面的情況，包括知識儲備、心理特征、能力水平等，以確定學生的最近發展區，為學生搭建合理的學習支架。

將支架式教學與學習進階相結合，采用搭建支架的方式來幫助學生實現概念層級之間的跨越，能夠促使學習進階理論在課堂教學過程中充分發揮作用。

二、基于支架式教學與學習進階相結合進行教學設計

（一）反饋調節的層級模型構建

2017版課程標準中要求學生能夠舉例說明激素維持機體的穩態包括反饋調節，但是在高中課程當中，之前學習的代謝過程中的酶反應以及之后要學習的生態系統的自我調節均存在反饋調節的現象。由于血糖調節相比于其他的調節過程更接近學生的生活，并且在初中已經初步了解過，其更容易成為學生的前設經驗，因此主要以血糖調節為例進行反饋調節這一概念的教學設計。通過反復測試，總結學生在這一概念學習過程中遇到的迷思概念，并與一線教師進行非結構式訪談，最終整理設計出反饋調節的層級模型（見表2）。

（二）基于學習進階梳理教學主線

在學習進階過程中，學生從低層級向高層級的跨越不是一蹴即至的，是需要積累足夠的經驗才能完成，以血糖調節為切入點，將每一層級進行細化、剖析，整理出本節課教學主線（見圖1）。

經驗階段：利用血糖調節實例來引出反饋調節，可以結合學生的已有經驗以及直觀感受，幫助學生將已有經驗與新概念相結合。在這一階段，教師需要先引導學生意識到人體血糖含量穩定的重要性，激發學生去思考探索血糖的來源以及去向、參與調節血糖的激素。

映射階段：教師需要指出血糖調節過程中有關反饋調節的具體特征，幫助學生將其特征與反饋調節這一抽象的術語聯系起來。

關聯階段：教師引導學生緊扣反饋調節的概念與特征，回憶思考已經學過的反饋調節過程，引導學生學習新的反饋調節的實例，使學生能夠做到舉一反三，準確區別反饋調節的反應過程。

整合階段：反饋調節包括負反饋與正反饋兩種類型，教師要引導學生學會區分正反饋現象與負反饋現象，并知道正反饋能夠維持穩定，負反饋破壞穩定。

（三）基于學習進階搭建合理支架

教師在教學過程中，應當基于學生已有的知識基礎，尋找新知識的生長點，搭建科學合理的支架，從而引導學生自發的、一級一級的構建新知識，從而逐步實現學習進階過程中的階與階的跨越。

1、針對血糖含量搭建支架。第一，工具支架。了解血糖含量穩定的重要性，學生首先需要知道人體正常血糖含量的范圍。為了讓學生獲得科學的數據，教師可以呈現科普視頻，科普視頻的內容包括正常人的血糖含量范圍，高血糖患者的血糖含量以及低血糖患者的血糖含量。在此期間，學生觀看視頻并注意記錄視頻中有關血糖含量的數據，從而對人體血糖含量有一個較為準確的了解。第二，問題支架。結合學生日常生活，教師可以創設如下問題：同學們早上有沒有吃早飯？沒吃早飯的同學是不是覺得有些乏力或者頭暈？吃早飯的同學有這些現象嗎？這時候我們的血糖是否發生變化？有大大超出正常范圍嗎？血糖含量的穩定與人體內環境穩態存在著什么關系？這里創設的問題支架是希望學生通過聯系生活實際現象，一步步地引起對血糖含量穩定性的重視，并且為之后概念的學習，即血糖的來源和去向做鋪墊，暗示學生，飲食是人體血糖的來源之一。

2、針對調節血糖的激素和血糖來源和去向搭建支架。圖表支架：展示物質交換圖片（見圖2），讓學生回憶內環境的組成，意識到人體內環境當中有葡萄糖存在，也存在著內分泌腺所分泌的各種激素，參與血糖調節的激素主要有胰島素、胰高血糖素以及促腎上腺素三種。教師通過圖片呈現出組織細胞中血糖的三大去路，并引導學生理解圖片中每個箭頭的含義。

3、針對血糖調節的過程搭建支架。工具支架：教師可借助課本中模型建構模塊的安排，組織學生建立餐后血糖調節的物理模型。學生已經了解了血糖的來源和去向以及調節血糖的激素種類，此時教師需向學生明確模型建構的方法，說明建構的流程，使這一支架達到良好的效果。

圖表支架：在播放視頻與模型建構之后，教師可以繼續向學生提供一個不完整的血糖調節過程圖圖示（見圖3），引導學生完成填空，完善過程圖。這一支架的建立主要目的是讓學生自己動腦動手梳理本節課的難點，加深印象。

4、構建“反饋調節”的范例支架。血糖調節過程中的反饋調節維持的是人體內環境的穩定，教師可以引導學生回憶酶反應的反饋調節，出示酶活性調節過程圖（見圖4），與血糖調節過程圖示相對比，分析兩個過程的相同之處。在酶促反應中，終產物產量會影響酶的反應速率。同樣在血糖調節過程中（見圖5），血糖濃度的升高與降低，是根據血糖濃度是否超出正常范圍的信號調節的。教師須引導學生歸納出反饋調節的特點，并描述反饋調節的概念。

5、構建正反饋和負反饋的范例支架。反饋調節的兩種類型中，其中負反饋較為常見，前邊介紹過的血糖調節的過程、甲狀腺激素分泌的調節過程、酶活性調節過程等均為負反饋調節，其結果是使整個系統保持在相對穩定狀態。而正反饋比較少見，如，排尿、排便、分娩、血液凝固等生命活動是常見的正反饋，教師可借用這些生命活動的過程介紹正反饋。正反饋與負反饋是高中生物中容易混淆的兩個概念，教師需要通過大量的實例，讓學生區分正反饋與負反饋，并從實例中知道，負反饋維持穩定，正反饋破壞穩定。

生物學作為科學類學科之一，十分適合基于學習進階進行教學、測試與學習。以反饋調節這一概念為例，創建了這一概念的進階維度，并構建了實現相關進階的支架，從而將支架式教學與學習進階理論相結合，以搭建支架的方式幫助了學生完成學習進階、向更高的知識水平發展。