指向促進沉浸體驗的中學生物學教學

李 健 曹云龍

（1.南京師范大學附屬中學樹人學校 江蘇南京 210036）

（2.南京市江北新區教育發展中心 江蘇南京 210044）

隨著認知理論的不斷發展，人們越來越認識到，在認知過程中認知主體的認識產生于認知主體對環境的感知以及與環境的交融，即人們是通過自己的身體感受來認識周圍世界的。教學過程需要實現認知主體、認知對象、環境三者之間的交互作用（圖1），才能有效地促進學習真正的發生，使學生實現身心整體發展。這樣學生在面臨解決現實問題的挑戰時，能夠真正實現在新環境下有效遷移知識和能力。

學生只有在學習情境和學習活動中實現了沉浸體驗，才能真正地實現深度學習，深刻理解認識對象，并建立良好的知識結構，從而能較好地遷移運用，提升解決實際問題的能力。因此，教師需要通過各種途徑創設能促進學生沉浸體驗的情境和學習活動。

那么，在中學生物學教學中，教師應如何促進學生的沉浸體驗？對于那些能夠通過親自動手實驗獲得的結論，教師需要在教材實驗的基礎上，讓學生充分經歷實驗，尤其是通過實驗解決實際問題的過程；對于無法身臨現實環境或者缺乏相應感性知識時，需要設置模擬實境，利用角色扮演或者實物模擬活動引起學生對認知對象的感同身受或者引發心理模擬和想象，從而調動學習者身體部位的參與、體驗，使學生能身臨其境似地看到、聽到和觸摸到，建構學生主體體驗式學習過程，促進沉浸體驗。

1 聯系生活生產實際，充分挖掘和改造實驗，促進學生的沉浸體驗

生物學是一門實驗科學，特別強調通過自身的體驗、感受上升到理性認識的過程。在此過程中，學生能獲得結論，建構概念，形成觀念和提升能力。教師要注意結合現實世界中的真實問題，充分挖掘現有教材中的實驗，豐富實驗內容，再設計實驗的方法、手段和材料，利用合理的課堂程序和教學策略，引導學生充分合作、交流，使學生經歷實驗過程，感受和體驗真實的實驗現象，調動學生嘗試通過多種思維方式如分析、歸納和推理，獲得實驗結論，促進沉浸體驗。

例如，在“觀察植物細胞質壁分離和復原”實驗中，教師可以再設計實驗。首先，學生在洋蔥表皮細胞的臨時裝片上分別滴加蔗糖溶液、清水，觀察質壁分離和復原現象，從而認識到原生質層的半透膜性。然后，學生觀察添加了硝酸鉀溶液后洋蔥表皮細胞發生的質壁分離和自動復原現象，并嘗試解釋其原因。在引導學生準確說出原因后，教師提供大豆葉片，引導學生繼續實驗，并通過對比發現：洋蔥表皮細胞液泡對蔗糖幾乎不吸收，而大豆葉片細胞則能吸收蔗糖。最后，教師引導學生思考：在物質通過方面，生物膜和半透膜的不同點是什么？你能總結出生物膜功能上有什么特點嗎？學生反思實驗現象，對比實驗結果，準確得出實驗結論，從而深刻理解選擇透過性膜的功能特點。這時，教師追問：有人認為，植物受到一些環境條件脅迫時，保衛細胞周圍滲透壓發生變化導致氣孔關閉。如何驗證這樣的推論？教師可引導學生設計、實施如下實驗方案：配制質量濃度為0.3 g/mL的蔗糖溶液；取菠菜葉表皮細胞觀察氣孔狀態；制作帶有保衛細胞葉片表皮細胞臨時裝片，并觀察氣孔狀態的變化；用蔗糖溶液替代臨時裝片中的清水，并觀察氣孔狀態的變化；再用清水替代蔗糖溶液并觀察氣孔狀態的變化；討論實驗現象，得出結論。

2 基于角色扮演促進沉浸體驗

生物學的內容涉及到生物世界的宏觀與微觀方面，學生無法身臨其境地感受每一個內容。因此，教師可通過各種途徑精心創設情境，引導學生在情境中通過角色扮演，以促進認知主體和環境之間的深度交互，從而促進學生的沉浸體驗，使學生深刻理解生物學的規律和原理。

例如，“生態系統的能量流動模型的建構”是生物學教學中的重點和難點。學生學習這部分內容后，才能深刻理解生命系統維持穩定的基本規律，并建立物質和能量觀。教師還要注意引導學生嘗試運用能量傳遞、轉化原理解決生活生產中的問題。但是，這部分內容和學生現實生活距離較遠，教師需要幫助學生建構抽象難懂的能量流動模型，才能使學生深刻理解能量流動的基本過程和規律。

在教學中，教師可利用角色扮演組織教學。全班學生分為兩組，10位學生扮演狼種群，剩下的扮演鹿種群。每人事先領取一個裝有玻璃球紙杯。教師事先在游戲區域的地面上散落大量的玻璃球。游戲按照如下規則進行：“鹿”不斷需要在地上撿起黃豆裝入杯子中，狼需要伺機去捕獲鹿，狼成功“捕獲”鹿之后，“鹿”要將自己杯子中的豆子3/4倒在地面，而將剩下的1/4倒入“狼”的杯子中。一段時間之后，只有杯子里黃豆數量超過事先標注在杯子上警戒線的狼和鹿才能“存活”，而其他的都被認定“死亡”。然后，統計狼和鹿所含有的能量，凡是高于一定數量的狼就能用一定數量的黃豆換取印有狼崽圖像的紙片以表示產生了后代，鹿也是如此。換取之后，每只狼和鹿所含有的黃豆要保持在警戒線之上。在學生完成上述活動之后，教師提出問題串：黃豆代表什么？為什么鹿被捕殺后，不是所有能量都傳遞給狼，那些沒有進入狼體內的能量主要流向何處？狼獲取的能量主要用于哪些方面？學生分小組反思游戲，用名詞概括游戲過程中的能量的去向，建構生態系統能量流動概念模型。以此為基礎，學生能很好地分析賽達伯格湖能量流動圖，計算能量傳遞效率，總結歸納能量傳遞規律。

3 巧設模擬活動促進沉浸體驗

在生物學教學中，教師還可以有效喚起學生自身的想象，促進學生產生沉浸體驗。心理學的研究發現，模仿是促進想象能力提升的一種重要手段。因此，教師可以設計有效的模擬活動，促進學生在活動中可視化思維，促進學生將自身的心理經驗和模擬活動中的體驗、感受產生相互作用，產生沉浸體驗。

例如，“DNA的分子結構”一節中，學生常常難以深刻理解“DNA分子結構特點及其多樣性和特異性的原因”。針對這一教學難點問題，每三個學生為一個小組，教師發給學生事先準備的A和B 2個信封。在A信封中裝有模擬DNA骨架的兩根繩子和10對用鋼絲夾和標簽紙制成的堿基對模型，B信封中裝有4張分別寫有A、T、G和C符號的標簽，引導學生認識到繩子代表脫氧核糖和磷酸形成的骨架，成對的空白的標簽紙代表的是尚不確定的堿基對。首先，各組分工合作，利用繩子和標簽紙制做雙鏈模型；再在B信封中10次隨機抽樣，以確定寫在標簽紙上的10對堿基對；然后，試著將雙鏈旋轉1周，模擬DNA片段的1個螺旋。通過這一過程，學生能“看見”他們自己總結的DNA的特點。當學生制作好模型并確定好每組模型中的堿基對順序后，比較本組和其他各組堿基對，會發現幾乎沒有堿基序列一樣的模型。于是，學生便能深入理解DNA結構多樣性和特異性的原因。

4 結語

在當今核心素養教育的大背景下，各個學科越來越注重學生的體驗和感受，注重創設有效的情境，通過學生和環境的交互過程對認知本身產生作用。因此，在教學過程中，教師要采用各種方法將學生認知、身體、環境融為一體，創設情境，有效調動學生的身體感知，促進學生對知識的理解和建構和情感體驗。教師要注意課堂活動的生成性，促進師生共同的創造和生成發展，不斷生成意義。另外，教師需要充分尊重學生的差異、獨特性和身體上的自由，才能更好地激發學生身體潛能，使學生能沉浸體驗、主動建構知識，實現深度學習。