PBL教學模式在生物教學中的應用

杜變變 李胤寧 杜娟娟

【摘要】PBL教學模式以小組合作的方式，學生在教師的引導下提出問題并嘗試解決問題，同時幫助學生建構知識體系，明確新舊知識點的邏輯關系。文章以“生態(tài)系統(tǒng)的能量流動”一節(jié)為例進行教學設計，探討如何在生物教學中滲透PBL教學模式。通過問題的逐級遞進，在分析和解決問題中驅動學生深度學習，提高學生的合作探究能力，培養(yǎng)生物學核心素養(yǎng)。

【關鍵詞】生物教學；PBL教學模式；應用；生態(tài)系統(tǒng)的能量流動

【中圖分類號】G633.91【文獻標志碼】A【文章編號】1004—0463（2022）10—0111—04

PBL（Problem-Based-Learning）教學模式，也稱基于問題的學習、問題導向式教學。學生在真實的問題情境中，以小組合作方式提出問題并尋找解決問題的途徑和方法，此過程可以幫助學生構建知識體系，同時發(fā)展學生合作學習和解決問題的能力。近年來，PBL教學模式雖在生物學教學中有所應用，但當前課堂PBL教學模式的應用仍存在不少問題：首先，PBL教學模式強調以學生為主體，在生物教學中發(fā)現(xiàn)問題和提出問題仍以教師為主。長期的固化教學，教師已習慣對生物學現(xiàn)象及規(guī)律進行詳細講授，以期完成知識體系的全面覆蓋，對于生物學學科思想缺少深度挖掘。其次，教師忽視學生的個體差異，問題的難度與深度缺乏設計性和層次性，學生在學習過程中缺乏思維碰撞，參與課堂的積極性不高。最后，問題的設計存在隨意性，沒有圍繞核心概念進行整體設計，影響學生的思維進階發(fā)展。

根據(jù)Barrows倡導的PBL教學理論，將PBL教學流程分為組織小組、開始一個新問題、后續(xù)行動、展示成果、解決問題后的反思等五個環(huán)節(jié)[1]。在這五個環(huán)節(jié)的基礎上，再結合生物學科，設計如圖1所示的促進深度學習的PBL教學模式流程：

1.創(chuàng)設問題情境。深度學習強調以問題為導向，將已有知識遷移到真實情境中解決問題。教師設計真實的問題情境，形成問題主題，激發(fā)學生學習的主動性，引發(fā)學生的高階思維，從而促進學生的深度學習。核心問題蘊含學科思維促進學生深度思考，引導學生探索學科基本內容。問題的設計可以具有開放性和創(chuàng)造性，沒有準確的答案，但這些問題需圍繞主題，要引發(fā)學生思考，引起學生的認知沖突，最終激發(fā)、促進學生解決問題。教師通過創(chuàng)設問題情境，通過情境間的環(huán)環(huán)相扣，層層遞進，可以為學生內化知識搭建支架，完成核心問題設計之后，可以設計角色使學生充分、迅速地融入問題中，幫助學生構建概念體系，促進學生對核心概念的深度學習。

在課堂開始時，教師播放《魯濱孫漂流記》影視片段，并提出問題：假設你像魯濱孫那樣流落在一個荒島，可以食用的只有15kg玉米和一只母雞，哪種方式可以使自己在荒島存活的時間最長？教師提問不同層次的學生，學生陳述選擇方案1或者方案2的理由，教師公布正確答案，學生思考為什么選擇先吃雞后吃玉米？設置此問題的目的在于人吃雞得到雞的物質，同時獲得能量，能量是抽象的，但能量以物質為載體，充分理解能量的流動離不開有機物這個載體，從而分析總結能量流動的基本模式，因此這個問題的設計是必要的。

2.設計深度學習任務。PBL教學模式從問題入手，以不同的問題為主線，以學生的小組合作學習和教師的引導啟發(fā)為主要形式。在問題的驅動下，教師要注意對學生進行科學思維的培養(yǎng)與提升，引導學生思考解決問題的知識經(jīng)驗以及思想方法，從而滲透生物學學科素養(yǎng)。教師圍繞核心問題，以“呈現(xiàn)問題——解決問題——生成新問題——探究新問題”的方式，結合學習內容特點和學生發(fā)展空間，初步設計具有深度學習特征的學習任務，讓學生深入知識背后的理性認知、感性態(tài)度和學科思想。通過設計不同形式的深度學習活動，促進學生對所學知識進行深度加工，并構建知識體系，展示知識體系蘊含的學科思想。在合作交流完成任務的過程中，達到對知識的深層理解[2]。

在創(chuàng)設《荒島余生》這一情境后，教師引導學生從“玉米——雞——人”這一條食物鏈中發(fā)現(xiàn)問題：玉米的能量來源于什么？如何輸入到玉米體內？這些能量的去向有哪些？通過設置的問題串，學生以小組的形式交流，教師引導學習小組完成上述問題的探究之后總結：流向每一個營養(yǎng)級的能量去向大體相同，讓學生用概念圖的形式建立生產(chǎn)者的能量流動模型。通過同樣的問題，建立初級消費者和次級消費者的能量流動模型，學生通過模型構建，體驗知識的形成過程，系統(tǒng)分析每個營養(yǎng)級的能量去向。學生完成上述任務后，教師繼續(xù)提問：為什么營養(yǎng)級的能量越往后會越少？從而引導學生以賽達伯格湖為例定量分析能量流動的去向，學生繼續(xù)以小組為單位，通過計算得出能量傳遞的效率為10%～20%以及能量流動是單向流動、逐級遞減的。教師以問題串的形式驅動課堂，問題設計是逐步遞進的，學生通過自主學習和合作探究等學習任務成為探索、解決問題的主體，教師成為引導者。在整個學習過程中，體現(xiàn)了生態(tài)學、系統(tǒng)觀的學科思想，這也是“穩(wěn)態(tài)與環(huán)境”模塊中重點體現(xiàn)的學科思想[3]。

3.構建知識體系。深度學習強調建立新舊知識的邏輯聯(lián)系，最終同化新知識，完成意義構建，并較好地理解核心概念，是學生形成正確的生命觀念的基礎。圍繞核心概念，通過問題情境和學生活動，在學習過程中獲得感性體驗，通過高階思維，構建知識體系，逐步凝練生物學思想。本節(jié)課以教師設置的問題串為線索，基于學情分析和創(chuàng)建課堂思維的基本理念，以“光合作用”和“呼吸作用”為經(jīng)驗基礎，確定了以情境問題驅動的學生自主學習、小組合作構建能量流動模型的教學策略。在互動活動中，教師以單元主題為主線，學生主動構建知識結構，然后擴建、填充知識內容，最后從少而精的框架中獲取知識。學生通過觀察、猜想和反思交流完成構建知識體系，促進學生的深度學習。學生圍繞“能量流動”這個核心概念，以概念圖或思維導圖的形式，總結能量流動的過程、特點和意義，促進學生深度理解生態(tài)系統(tǒng)的功能（如圖2）。

4.構建多元評價體系。評價體系作為PBL教學模式的基本要素之一，應發(fā)揮激勵學生更深層次學習的功能。學生參與課堂活動，教師不斷觀察學生，并對學生的學習動態(tài)和思維加工過程的觀察結果進行及時反饋，學生根據(jù)反饋結果對自己的學習過程和學習方法進行調整和改進，把問題思維提升到一定的高度，形成一定的認知策略，最終實現(xiàn)深度學習。

例如，在某小組匯報調查農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的能量流動的過程這一環(huán)節(jié)時，教師可以設計合作小組評價表，和其他組成員對該小組的表現(xiàn)進行評價，同時教師也要關注課堂上其他小組成員的課堂表現(xiàn)，及時調整課堂方向和氛圍，啟發(fā)學生去完成調查報告的正確撰寫并領會調查報告的深刻內涵，為以后社會實踐的開展奠定基礎。

為了幫助學生深度理解生態(tài)系統(tǒng)能量流動的規(guī)律和特點，教師圍繞深度學習目標，設計相應的深度學習活動，并為深度學習活動制訂評價內容（如下表），以此關注學生的思維動態(tài)。學生根據(jù)教師的反饋結果，深度思考在本節(jié)課學習的過程與方式是否有效，今后是否采取同樣的方式進行此類型課的學習。

由于PBL的學習方式比較靈活，尤其是對于小組合作探究的學習，主要采用的評價方法有傳統(tǒng)單元測試、口頭闡述、書面報告、概念圖以及實踐過程考核等多種方式。除此之外，深度學習并不只是為了促進學生的高級認知和培養(yǎng)學生的高階思維，最終的目的指向立德樹人。因此，生物學習最終的評價應該重視學生的激勵性評價，以呈現(xiàn)對生命的感悟和教育的評價訴求。其教學評價以學生的實際學習情況與問題探究難易為出發(fā)點，讓學生在生物學習的過程中，建立起生物學科帶來的社會責任感。

在學習完本節(jié)內容后，針對我校周圍農(nóng)田種植及管理的一些環(huán)節(jié)，教師設計實際情境：收獲后的作物秸稈處理。方案1：直接焚燒，草木灰還田。方案2；用秸稈制作有機肥。方案3：將秸稈粉碎后，可以做蘑菇和木耳等菌類的生長載體。學生結合能量流動的規(guī)律及特點，分組討論該如何選擇？利用了何種原理？學生也可以根據(jù)實際生活，提出與能量流動有關的實例并分析。學生在主動探索的過程中，以知識為出發(fā)點，增強對生物學知識的理解與應用，教師對學生的觀點進行鼓勵性評價。最后利用課堂滲透社會經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展的社會責任感教育，從而實現(xiàn)構建生命成長的深度學習課堂。

5.推進學后反思。深度學習還強調對學習過程的構建反思[4]。學生解決問題之后，通過教師和同學的評價，結合在此次學習中的自我感受，反思問題解決的整個過程。除了反思，深度學習要完成知識廣度和深度的學習，不僅要在課堂培養(yǎng)，還要將學到的知識應用到生活情境中，將深度學習的學習方式內化，把深度學習、內化反思、批判遷移作為一種習慣，做到有選擇地內化知識，完成知識的拓展延伸。在拓展延伸環(huán)節(jié)，學生可以就問題情境中生成的新問題或者新知識展開進一步的探究，也可以由教師針對學生的方案或者實踐操作提出新的問題。

為了幫助學生完成知識內化，教師布置課后學習任務“如何提高xx地區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動效率的對策”，學生課后建立學習小組，合理分工合作，查閱資料，設計并完成調查問卷，完成調查報告。在完成調查報告的過程中，學生通過真實的實踐走訪，展示該地區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動效率，并提出解決策略，甚至在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中進行推廣。

總之，在生物教學中應用PBL教學模式，可以促進學生的深度學習。學生通過圍繞核心主題設計的層層問題，以自主學習或合作探究的方式發(fā)現(xiàn)問題、解決問題；教師充當引導者和促進者的角色，設計深度學習活動，引導學生在深度學習活動中，利用生物學思想解決問題，逐步深化科學思維，培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)。

[1]Barrows，H.S.& Kelson.A.Problem-Based Learning：A Total Approach to Education [M].SIU School of Medicine，Department of Medical Education Springfield，Illinois，1998.

[2]俞麗萍.深度學習視野下課堂互動的優(yōu)化策略[J].生物學教學，2016（02）：22-23.

[3]張偉.指向學生深度學習的高中生物學“研學課堂”的構建[J].生物學教學，2018（12）：18-20.

[4]朱曉燕，張罡，解凱彬.深度學習理論在發(fā)展學生生物學科核心素養(yǎng)中的實踐[J].生物學教學，2019（04）：21-23.

（本文系2020年度甘肅省“十三五”教育科學規(guī)劃課題“促進深度學習的高中生物單元主題教學的實踐與研究”的階段性研究成果，課題立項號：GS[2020]GHB2665）

編輯：張昀