促進深度學習的高中生物學PBL教學模式應用研究
——以“種群的數量特征”為例

曹 杰 朱偉華 孫海明

（北華大學理學院 吉林吉林 132013）

2019年，《國務院辦公廳關于新時代推進普通高中育人方式改革的指導意見》中指出要堅決扭轉片面應試教育的傾向，在課堂教學中培養學生的學習能力，促進學生對各學科基礎知識、基本技能和方法的掌握，積極探索基于情境、問題導向的互動式等課堂教學?！镀胀ǜ咧猩飳W課程標準（2017年版2020年修訂）》為發展學生的生物學學科核心素養，對教學過程和教學內容作出了明確要求?；趩栴}的教學模式（Problem-based learning，PBL）以問題為導向，為學生提供交流討論、協作探究的機會，注重培養學生解決問題的能力、提升學生的合作意識，有助于育人方式的變革。深度學習注重學生對知識的理解、整合聯系、批判思考、遷移應用、作出計劃和解決問題的學習。二者與高中生物學課程標準中的過程要求不約而同?；诖耍琍BL教學模式有望實現學生的深度學習，因此，本研究利用PBL教學模式在高中生物學教學中開展促進深度學習的教學改革與實踐，為教育改革提供研究視角和方向。

1 促進深度學習的高中生物學PBL教學模式流程設計及優勢

本研究主要參考Barrows的PBL教學流程、Jensen和Nickelsen的深度學習路線，融合二者的優勢，以高中生物學課堂教學的實際為基準、結合高中生物學課程標準，設計促進深度學習的PBL教學模式流程，加深學生的深度學習水平。

總體教學流程包括課前、課中（課堂教學）和課后3個階段。課前階段包括學生自主學習和教師課前準備。自主學習對應營造積極的學習文化，即學生對知識進行初步加工。課前準備主要包括準備教材、教具以及劃分學習小組，其中學習小組的劃分遵循“組間同質，組內異質，優勢互補”的原則，使每個小組中都包含不同層次的學生，以相互取長補短，實現高效協作。課中階段包括5個環節，如圖1所示。其中，“小組合作，探究問題”和“提出方案，解決問題”是實現對知識深度加工的關鍵環節，經過第五環節教師的歸納總結，學生完成知識體系的構建。課后主要是對課中學習的“評價與反思”，包括學生自評、互評和教師評價，對應深度學習路線中的學習評價。

圖1 基于深度學習的PBL教學模式流程圖

教學立足于課堂教學實際，更加符合多數學生現有的學習條件，以使PBL教學模式能夠順利地開展。

2 促進高中生物學深度學習的PBL教學模式案例設計

本研究中PBL教學模式下問題的設置傾向于將良構問題與劣構問題相結合，即設置與生活實際相聯系的、值得探討的、有價值的或開放性的問題，為學生創設良好的情境條件，啟發學生深入思考。下面將以“種群的數量特征”一節課為例進行教學設計，開展教學研究。

2.1 教材分析

“種群的數量特征”是2019年人教版《選擇性必修2·生物與環境》第一章第一節的內容。本節課的主要內容分為種群密度的調查方法和種群的數量特征。其中，如何使用樣方法和標志重捕法是教師應該帶領學生突破的難點，且調查方法的掌握有利于培養學生的探究能力，為后面相關內容的學習打下堅實基礎。

2.2 學情分析

學生學習必修1和必修2后，已經對宏觀角度的種群概念有所了解。教師在此基礎上，加深對種群概念的講解，學生由此更加深入了解種群的概念內涵。學生具備了一定的知識基礎和生活經驗，本節課中出生率、死亡率等內容與生活密切相關，更有利于知識與現實生活的聯系，有助于學生對本節知識點的掌握、消化、遷移和運用。

2.3 教學目標

①說出種群、種群密度的內涵；列舉種群的特征；明晰種群密度和其它數量特征之間的關系；

②學會采用樣方法和標志重捕法調查種群密度；

③小組設計實驗，掌握實驗方法，體會調查種群密度的探究過程；

④通過學習種群相關特征，樹立起生態環保意識，愛護大自然。

2.4 教學重難點

①教學重點：種群的數量特征和它們之間的關系，調查種群密度的方法。

②教學難點：樣方法和標志重捕法的原理。

2.5 教學過程

2.5.1 課前準備

為使PBL教學模式能夠在課堂教學中順利開展，學生課前自主學習的過程不可或缺。本節課上，學生通過預習教材并結合導學案，設計測量校園植物種群密度的方法及初步方案。

教師在PBL教學中處于主導地位，因此在課前需進行充分的準備。本節課教師需要準備五子棋或不同顏色的豆子等作為教具，設計問題、撰寫教案并制作課件。

2.5.2 創設情境，導入新課

良好的教學情境往往能集中學生的注意力，激發學生的學習興趣，引導學生設身處地思考問題。教師首先播放蝗蟲泛濫的視頻，簡要概述蝗災及其危害。學生觀看視頻后，教師帶領學生回顧種群的定義并提問：一片農田中的所有蝗蟲和一片農田中的所有稻蝗哪個屬于種群？學生回答后，教師從種群的概念要素出發深入剖析種群的定義，并在此舉例讓學生判斷，以加深學生對種群的理解。教師繼續展示大熊貓和老鼠的圖片，讓學生暢所欲言比較二者的區別，進而導入新課“種群的數量特征”。教師從生活實際出發，引導學生關注自然問題，喚起學生的社會責任意識；帶領學生回顧舊知，引起學生學習興趣，將學生順利引入到課堂學習中。

2.5.3 教師引導，提出問題

PBL教學模式是圍繞問題展開的。這些問題往往具有一定的探究價值及意義，關乎著整堂課的連貫性以及整節課的學習任務是否聚焦，因此核心問題的設置至關重要。教師首先提出核心問題：“在生活中，相關研究人員會考慮這樣的一些問題：如何測量瀕危動物的種群密度呢？農業中如何控制類似蝗蟲這樣的害蟲數量使作物高產呢？有哪些因素會影響種群的數量呢？”隨后，教師講解相關知識并設計相應的教學活動將問題分解?；顒英偌僭O你現在是一名小小護林員，你需要估算一片林地中雙子葉植物的種群密度，請結合課本第五頁，使用樣方法設計具體方案測量種群密度，并思考樣方法的適用范圍及優缺點。活動②對于草原中的鹿、綿羊等動物種群密度的調查也可使用樣方法嗎？還可以選擇什么方法？學生聽教師講解并思考各部分問題。教師提出核心問題，使學生明確學習目標，抓住學習重點，主動思考質疑。

2.5.4 小組合作，探究問題

小組溝通協作的過程有助于學生深入思考，實現知識的意義建構。教師在此環節中的主要任務是提供實驗工具、巡視指導、組織課堂紀律。學生小組分別探討教學活動中的問題，深入思考。學生深入生活實際，在思考討論中促進推理探究、解決問題能力的提升。

2.5.5 提出方案，解決問題

方案的提出凝結了小組成員的智慧，體現了學生深入交流思考的過程。教師根據學生的回答，補充種群密度的調查方法。對于活動①，學生小組根據活動順序派代表展示樣方法的設計方案，其他同學進行評價；對于活動②，小組派代表講解模擬的實驗步驟及推測出的計算方法。教師在學生講解完畢后給予補充，展示資料并結合生活實例引導學生探究影響種群密度的因素。

2.5.6 歸納總結，拓展問題

教師依據提出的核心問題，拓展問題：如果你是防治害蟲的專家，根據本節課所學內容，你會采用什么方法來預防和防止害蟲爆發呢？學生結合實際進行最后的探討，及時消化與吸收知識，靈活應用知識。教師布置課后作業讓學生在校園中實施樣方法的方案。據此，教師幫助學生梳理知識，使學生自主建構自己的知識體系，發展發散思維，將其應用于實際生活之中。

2.5.7 課后評價與反思

學生在課后通過自評和互評的方式評價自己在本節課中的表現及學習狀態，及時總結經驗、反思不足。教師通過課堂觀察法對各小組的表現進行評價，并將評價結果向學生公布，給予學生肯定和鼓勵，促進學生身心健康的發展。

3 案例分析

本節課主要圍繞種群密度的調查方法展開教學活動，讓學生通過設計樣方法的調查方案和模擬標志重捕法的探究過程，探索種群密度的影響因素來完成本節課的教學目標。本案例中的問題及教學活動的設計采用先總后分的設計思路，讓學生在課堂中逐級解決問題，實現對問題的批判思考、推理分析。在課后進行實踐檢驗，能夠及時地將知識遷移運用，使學生能夠更好地掌握所學知識，加深對知識的理解與記憶，實現深度學習。

本研究利用PBL教學模式的優勢，將深度學習的關鍵環節融入PBL教學模式中，設計促進深度學習的PBL教學模式流程，優化了PBL教學模式的環節，使其在高中生物學中得到了較好的應用，能夠促進學生的深度學習水平，適用于學生核心素養的培養。