基于深度學(xué)習(xí)的高中生物課堂模型建構(gòu)教學(xué)策略

陳麗珍

【摘要】深度學(xué)習(xí)是相對于淺層、機(jī)械學(xué)習(xí)的另一種學(xué)習(xí)方式，強(qiáng)調(diào)對知識的深加工、理解、整合過程。如何開展深度學(xué)習(xí)，教師的教學(xué)策略很重要。課堂上通過教師精心設(shè)計(jì)的模型建構(gòu)教學(xué)，可以有效引導(dǎo)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。

【關(guān)鍵詞】深度學(xué)習(xí)模型建構(gòu)教學(xué)策略

【基金項(xiàng)目】廈門市名師工作室課題《基于核心素養(yǎng)的綜合實(shí)踐STEM課例研究》，課題號：XMMS2020023。

【中圖分類號】G633.91? 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A??? 【文章編號】2095-3089（2021）11-0142-03

2017版《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》提出了學(xué)科核心素養(yǎng)，學(xué)科素養(yǎng)是學(xué)科育人價值的集中體現(xiàn)。模型與建構(gòu)的方法既是落實(shí)學(xué)科核心素養(yǎng)科學(xué)思維的方法之一，也可以引導(dǎo)學(xué)生發(fā)展高階思維。而發(fā)展學(xué)生的高階思維也是當(dāng)今提倡的深度學(xué)習(xí)的核心，所以，在平時的教學(xué)中，應(yīng)該積極尋找模型建構(gòu)與深度學(xué)習(xí)的契合點(diǎn)，讓兩者更好地融合，殊途同歸。

一、建模解題，深入淺出

深度學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)對學(xué)習(xí)過程的建構(gòu)，“活動與體驗(yàn)”是深度學(xué)習(xí)的核心特征[1]這有別于學(xué)生平時機(jī)械、被動的接受知識，而是學(xué)生主動建構(gòu)知識過程。這種“活動與體驗(yàn)”可以包含外在的肢體活動，也有內(nèi)在的大腦思維活動，通過“活動與體驗(yàn)”激活學(xué)生的思維，體驗(yàn)知識本身豐富復(fù)雜的內(nèi)涵。在這一過程中，教師對教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)過程的精心設(shè)計(jì)是關(guān)鍵因素，而模型與建模就是其中很重要的一種方法，在模型建構(gòu)中，學(xué)生可以主動參與到知識的建構(gòu)中，體驗(yàn)抽象知識蘊(yùn)含的內(nèi)涵。

生物學(xué)有很多抽象、微觀的知識點(diǎn)，學(xué)生生活中沒有接觸到，理解這些知識內(nèi)容對學(xué)生來說是有一定難度的，如果沒有理解，就談不上掌握與應(yīng)用。

有絲分裂和減數(shù)分裂過程教學(xué)應(yīng)該是引導(dǎo)學(xué)生建模學(xué)習(xí)很好的典例之一。教學(xué)過程中，可引導(dǎo)學(xué)生利用各種材料建構(gòu)有絲分裂和減數(shù)分裂過程的模式圖，學(xué)生材料選擇豐富多彩，有手繪、紙板、吸管、毛線、甚至電線等，這就體現(xiàn)了不同學(xué)生對知識理解的不同演繹方式，激發(fā)他們多種多樣的思維活動。從廣義來看，概念的建構(gòu)過程就是建立模型的過程，概念的形成就是模型的形成過程。[2]在建構(gòu)過程中，肢體與思維的碰撞，融入自己的探索和思考，體會模型建構(gòu)的方法，把抽象的知識具體化、形象化，初步形成相關(guān)知識框架的建構(gòu)，如對染色體復(fù)制、同源染色體聯(lián)會、分離、著絲點(diǎn)裂開的理解，這些在活動與體驗(yàn)獲得的知識，遠(yuǎn)比抽象文字表達(dá)的內(nèi)容豐富而精彩。這也是深度學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)的對知識的一種主動建構(gòu)過程。當(dāng)然在這個過程中，科學(xué)性很重要，教師及時的糾錯和點(diǎn)撥也很重要。但學(xué)習(xí)至此還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，學(xué)生需要對建立的模型不斷加以應(yīng)用和鞏固，以達(dá)到對知識的有效整合。師生可以一起總結(jié)出相應(yīng)的模式：如可以用一條豎線（丨）代表染色體，甚至可以用不同顏色的豎線代表同源染色體，用點(diǎn)（·）代表染色體上的基因，形象的表示出染色體和基因的行為變化。平時在解答有絲分裂和減數(shù)分裂的題目時，都要引導(dǎo)學(xué)生通過建模進(jìn)行解題，這個過程事實(shí)上也是從物理模型的建構(gòu)上升到概念模型的建構(gòu)，學(xué)生就會熟記同源染色體分開、染色單體復(fù)制、等位基因分離等行為，并把此模型嫻熟運(yùn)用到平時的解題中。只有平時對知識的“深入”，才有解題時的“淺出”。

例題：2020全國I卷“32.遺傳學(xué)理論可用于指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐。回答下列問題：（1）生物體進(jìn)行有性生殖形成配子的過程中，在不發(fā)生染色體結(jié)構(gòu)變異的情況下，產(chǎn)生基因重新組合的途徑有兩條，分別是__________。”

關(guān)于“交叉互換”的答案許多同學(xué)都寫成了“同源染色體的姐妹染色單體發(fā)生了交叉互換”，出現(xiàn)這樣的答案，就是因?yàn)閷@個知識點(diǎn)的理解停留于表層，沒有內(nèi)化。如果平時有染色體行為建模的思維習(xí)慣，如圖1，就能很容易寫出正確答案“同源染色體的非姐妹染色單體發(fā)生了交叉互換”。所以，能運(yùn)用建模解題就是對深度學(xué)習(xí)理念很好的踐行。

二、變型拓展，遷移應(yīng)用

深度學(xué)習(xí)是一種基于高階思維發(fā)展的理解性學(xué)習(xí)[3]，強(qiáng)調(diào)對知識能舉一反三，遷移運(yùn)用，這也是深度學(xué)習(xí)很重要的特征。體現(xiàn)在模型建構(gòu)教學(xué)中，可以對概念模型建構(gòu)進(jìn)行變式訓(xùn)練，達(dá)到此目的。

在學(xué)習(xí)《通過激素的調(diào)節(jié)》中，通過圖2教師很容易引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)分級調(diào)節(jié)的概念模型和反饋調(diào)節(jié)的概念模型：對于圖2的建構(gòu)，大部分同學(xué)是沒問題的，可是，這種建構(gòu)是停留在淺層的學(xué)習(xí)中，如果沒有拓展深化，學(xué)生往往停留在機(jī)械的記憶中，在不同的問題情境中，很容易造成答題的錯誤。例如在圖3和圖4的問題情境中，學(xué)生很容易就會掉到相應(yīng)的陷阱中。圖3的小a很容易又當(dāng)成下丘腦，如果這樣，促甲狀腺激素多了也抑制下丘腦的活動，可是在圖2找不到根據(jù)。對照圖2，a應(yīng)該是垂體，b是甲狀腺，c是下丘腦。同理，在圖4中，對照圖2找根據(jù)，a應(yīng)該是甲狀腺，b是下丘腦，c是垂體。通過對概念模型建構(gòu)的變式訓(xùn)練，學(xué)生對分級調(diào)節(jié)和反饋調(diào)節(jié)的內(nèi)容理解就非常得透徹。這個過程，就是對知識的再加工與整合，也只有這樣，才能掌握知識的精髓。

三、情境創(chuàng)設(shè)，構(gòu)建平臺

深度學(xué)習(xí)的另一個重要標(biāo)志，是要把教學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)化為學(xué)生能夠進(jìn)行思維操作和加工的教學(xué)材料。[1]教學(xué)材料應(yīng)該是蘊(yùn)含在教學(xué)內(nèi)容中，更為豐富具體，有一定的情境，可以激發(fā)學(xué)生情感、情緒、各種思維方式的載體。教學(xué)材料蘊(yùn)含著教師的教學(xué)動機(jī)、設(shè)計(jì)理念等，情境創(chuàng)設(shè)也是教學(xué)材料展開最常用的一種方式，通過情境創(chuàng)設(shè)，讓靜止的知識靈動起來，激發(fā)學(xué)生多種思維活動。人教版必修三《生態(tài)系統(tǒng)的能量流動》一節(jié)關(guān)于能量流動的模型建構(gòu)是教學(xué)重點(diǎn)，也是教學(xué)難點(diǎn)，因?yàn)槟芰苛鲃舆^程是抽象的知識點(diǎn)，對大多數(shù)學(xué)生來說，理解有一定的難度。學(xué)生如果不理解相應(yīng)的過程，那建構(gòu)能量流動模型就是根據(jù)書本P94的圖5-6和圖5-7的圖解而依葫蘆畫瓢，停留于淺層的認(rèn)識，這種學(xué)習(xí)的效果就是上課沒問題，具體解題卻全線崩潰。所以，如何引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)、內(nèi)化相應(yīng)的概念模型很重要。上課時，教師可以為學(xué)生創(chuàng)設(shè)模型建構(gòu)的平臺，把抽象的知識情境化，有助于建構(gòu)能量流動的概念模型。

案例：根據(jù)老師提供的關(guān)鍵詞，以“草→羊→狼”為實(shí)例具體分析羊群能量來源和去向，構(gòu)建能量流經(jīng)第二營養(yǎng)級的能量流動模型（用文字和箭頭表示）。

牧草是羊的重要食物，有了食物，羊才有可能呼吸作用、運(yùn)動、生長，繁殖……羊的增長引來了狼群，在殘酷的自然選擇中，狼淘汰了老弱病殘的羊，只有在生存斗爭中勝利的個體，才有可能繼續(xù)生長、繁殖，直至安養(yǎng)天年。在羊群覓食的草地上，還有一群小小的追隨者——屎殼郎、細(xì)菌、真菌等，他們也想分得一杯羹，在遺體、殘骸、羊糞中享受著自己的美食。冬去春來，草原每年重復(fù)著同樣的故事……

在這段文字中，以物質(zhì)為能量的載體，通過具體食物的來源、利用、去向的描述，幫助學(xué)生理解能量的來源、利用和去向。教師通過這段文字可以引導(dǎo)學(xué)生獲取以下的信息：1.草代表生產(chǎn)者，羊代表初級消費(fèi)者，狼代表次級消費(fèi)者。2.羊群呼吸作用、運(yùn)動、生長、繁殖的需要的能量來自于牧草，羊群攝入食物時，能量從生產(chǎn)者流入到初級消費(fèi)者。3.攝入量≠同化量。文字信息中分解者可以從羊糞中得到美食，因?yàn)檠蚣S還有能量，這部分能量來源于草（第一營養(yǎng)級），不是羊（第二營養(yǎng)級），引入同化的概念，從而得出攝入量=同化量+糞便量。4.狼淘汰羊的過程中，能量從初級消費(fèi)者流入次級消費(fèi)者。5.能量不可能100%流入下一營養(yǎng)級，有呼吸作用消耗，還有分解者分解消耗。在這個過程中，教師通過具體的例證引導(dǎo)學(xué)生上升到理論性知識，學(xué)生在獲取這些信息的前提下，運(yùn)用歸納與概括的方法，才有可能建構(gòu)、理解能量流經(jīng)第二營養(yǎng)級的概念模型。如圖5：

再以第二營養(yǎng)級的能量流動模型為核心，遷移構(gòu)建每個營養(yǎng)級能量的輸入和輸出，如第一營養(yǎng)級，區(qū)別是第一營養(yǎng)級沒有糞便量。如圖6：

最終，構(gòu)建完整的生態(tài)系統(tǒng)的能量流動簡化模型，就是書本P94圖5-7。學(xué)生通過具體案例的分析、提煉、歸納的概念圖，才有可能應(yīng)用在具體習(xí)題的解答中。

例題1（廈門市期末質(zhì)檢題）：某棄耕地的主要食物鏈由植物→田鼠→鼬構(gòu)成。生態(tài)學(xué)家對此食物鏈的能量流動進(jìn)行了研究，結(jié)果如下表，能量單位是J/（hm2·a）

請回答：

（3）表格中的數(shù)據(jù)顯示同化量小于攝入量，其原因是_____________。

（4）從田鼠到鼬的能量傳遞效率是___________。鼬同化的能量中一部分用于___________， 另一部分呼吸作用中以熱能的形式散失。

答案：（3）攝入的食物中的一部分以糞便形式排出，末被同化

（4）3%;生長、發(fā)育、繁殖等生命活動;儲存在體內(nèi)的有機(jī)物中

在這個題目中，考查到的知識點(diǎn)是有關(guān)營養(yǎng)級中能量的流動去向，學(xué)生如果沒有理解掌握，他們會把書中涉及的幾個名詞拿過來用，但由于沒有內(nèi)化，這些詞語是抽象的，就不能對號入座，回答不到點(diǎn)上，錯誤率就很高。

例題2（2020全國卷Ⅲ31題）：假設(shè)某種藍(lán)藻（A）是某湖泊中唯一的生產(chǎn)者，其密度極大，使湖水能見度降低。某種動物（B）是該湖泊中唯一的消費(fèi)者。回答下列問題：

（2）畫出該湖泊生態(tài)系統(tǒng)能量流動的示意圖。答案如圖7：

看似很簡單的題目，其實(shí)不簡單。既考查學(xué)生的信息獲取能力，在具體的情境中把書本對能量流動的過程歸納呈現(xiàn)出來，同時也考查了學(xué)生對概念模型的建構(gòu)過程，答案就是很簡捷的概念模型，是學(xué)生對課堂建構(gòu)內(nèi)容的再現(xiàn)。如果平時課堂有概念模型建構(gòu)的習(xí)慣，作答就簡單了。這種作答方式不但優(yōu)化了學(xué)生的應(yīng)答表現(xiàn)，減少作答時間，也是概念模型的優(yōu)點(diǎn)。

深度學(xué)習(xí)的內(nèi)涵是豐富的，它的理念和新課程標(biāo)準(zhǔn)提出的核心素養(yǎng)是不謀而合的，有異曲同工之妙。在教學(xué)實(shí)踐中，應(yīng)該從深度學(xué)習(xí)角度出發(fā)，積極探索，不斷調(diào)整教師的教學(xué)策略，從而促進(jìn)學(xué)生有效地學(xué)習(xí)，真正落實(shí)學(xué)科核心素養(yǎng)。

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