基于深度學習的高中生物學TISA課堂教學模式實踐探索

蘇科庚

（廣東廣雅中學 廣東廣州 510160）

深度學習是當前新一輪課程改革培養學生科學思維能力的目標導向，其特征主要體現為3個轉變：從學科中心向學生中心轉變；從教師的教向學生的學轉變；從知識技能的獲得向核心素養的發展轉變。深度學習旨在通過課堂教學中引導學生參與自己的學習進程和學習關系的建構，幫助學生掌握核心知識內容，培養科學思維以及解決復雜問題的能力。構建基于深度學習的高中生物學TISA課堂教學模式，正是引導學生成為深度思維的自主學習者而開展的教學實踐探索。

1 TISA課堂教學模式概述

TISA課堂教學模式是指通過學習任務群（Task group of learning）、情境化設置（Immersion of situational learning）、問題鏈策略（Strategy chain questions）、發展性評價（Assessment based on sustainable growth）等教學策略開展的課堂教學模式。

圖1 基于深度學習的“TISA課堂教學模式”

TISA課堂教學模式包含四個組成要素：

（1）學習任務群（T）：以任務為導向，通過整合學習情境、學習內容、學習方法和學習資源，引導學生實現學習與生活、內容與方法、過程與素養形成的結合。

（2）情境化設置（I）：教學中的情境化設置既能有效吸引學生學習的興趣，又能激發學生的探究欲望。合理的情境設置還能為問題的提出與解決搭建腳手架，為學生進行科學探究奠定基礎。

（3）問題鏈策略（S）：教學以問題為起點，并用進一步的問題來推進。問題鏈策略強調教學中通過環環相扣、層層遞進的問題鏈，引導學生不斷進行深度思維。

（4）發展性評價（A）：教學中要改變單一紙筆測試和過度量化的評價方式，運用多元方式進行綜合性評價，進而促進學生的認識發展，提升學生的思維水平和素養能力。

TISA課堂教學模式并不是一個固定的教學模式，學習任務群、情境化設置、問題鏈策略以及發展性評價4個要素強調的是課堂教學中應體現的教學策略，而不是特指課堂教學的4個環節流程。可見，TISA課堂教學模式就是通過課堂教學中相關教學策略的綜合運用，構建師生多元互動的深度學習范式。

2 TISA課堂教學模式在生物學教學中的應用

2.1 “學習任務群”在生物學教學中的應用

教師通過整合教材內容，設置不同的任務群，引導學生開展以主題任務為驅動的跨章節甚至是跨模塊的綜合性學習。

例如，在學習“基因突變”時，教師可引導學生從以下學習任務群展開學習：

①分析歸納基因突變的概念、特點、意義以及在生產實踐中的應用；

②分析基因突變與基因重組的區別與聯系；

③比較基因突變與染色體變異的區別；

④分析基因突變對細胞分裂和分化的影響；

⑤討論基因突變對遺傳規律的影響。

通過對學習任務群的分析，學生以“基因突變”的知識為切入點，延伸到與之相關的其他章節內容的整合理解和綜合學習，豐富、深化了對“基因突變”概念的全面理解。

又如，在學習《必修1·分子與細胞》模塊時，教師以“種子萌發過程的探究”為主題，引導學生圍繞三大任務群——“認識種子的基本結構”“分析種子萌發過程中的生理活動”“分析種子萌發過程中的成分變化”，展開跨章節內容的學習（圖2）。

圖2 “種子萌發過程的探究”學習任務群

2.2 “情境化設置”在生物學教學中的應用

在生物學教學中，情境化設置的策略包括：結合科學史創設情境；結合學生的活動創設情境；通過教師的演示實驗創設情境；通過列舉有待解釋的生活現象創設情境；利用趣聞軼事和虛構故事創設情境；結合知識實際應用的實例創設情境；由舊知識的擴展引出新問題創設情境。

例如，在學習“光合作用的原理和應用”時，為了幫助學生理解光合作用暗反應的過程，教師利用卡爾文的科學史，設置情境：卡爾文最初的實驗是發現CO2固定后首先形成C3（一種三碳化合物）。那么，到底是哪類物質與CO2結合形成C3呢？按照一般的思路，要尋找一種二碳化合物。但是，大家都沒有找到這樣的二碳化合物。卡爾文繼續設計新的實驗進行探索。他用14CO2標記的小球藻進行實驗，突然停止供應CO2，小球藻內含量大為增加的是一種五碳化合物。據此推測，這種五碳化合物應該就是與CO2結合的化合物。教師提出問題：卡爾文通過停止供應CO2檢測小球藻內含量升高的物質來推測CO2的受體，是基于什么樣的假設？

又如，在進行“染色體變異”教學時，教師以相關醫學資料作為情境引導學生分析：醫學資料表明，很多胎兒在未出生以前就已死亡，其中有部分胎兒在母體發育時就因自然流產而夭折。這與染色體數目變異有關：染色體以染色體組的形式成倍增加；個別染色體的增加或減少。母親的年齡與染色體數目的變異也有關，如果母親懷孕時的年齡超過35歲，需要進行產前診斷，如羊水檢查或者基因診斷，以確定胎兒是否患有染色體異常或其他類型的遺傳病。教師提出問題：觀察圖3，為什么母親的年齡與21三體綜合征的患病率有很大關系？有關調查還表明，近年來大多數21三體綜合征嬰兒是由年輕母親生產的（表1），試分析其中可能的原因。

圖3 21三體綜合征患病率與母親年齡的關系

表1 21三體綜合征患病率與母親年齡的關系

教師設置情境，使學生產生代入感，拉近學生與問題的距離，有利于激發學生的探究欲望并尋求分析解決問題的方法，進而達到理解和運用知識的目的。

2.3 “問題鏈策略”在生物學教學中的應用

問題鏈設計首先應具有情境性或沖突性，以激發學生探究的欲望；其次要有綜合性，以引導學生進行深度思維；此外，還應具備良好的梯度，讓學生“跳一跳摘得到”。

例如，學習“細胞的物質輸入和輸出”時，教師援引某道試題的示意圖（圖4），設置相關的問題鏈，引導學生討論：

圖4 物質在人工膜和生物膜中的通透性比較

①請推測甘油、CO2和O2如何通過生物膜。理由是什么？②水分子是如何進行跨膜運輸的？其影響因素是什么？如果要驗證水分子的跨膜運輸方式，應該如何設計實驗？③K+、Na+、Cl-的跨膜運輸方式是什么？判斷的依據和影響的因素是什么？④逆濃度運輸（主動運輸）所需要的能量都來自于ATP嗎？

教師設置不同思維深度的問題鏈，引導學生深度分析和主動建構物質的跨膜運輸方式，有效促進學生深刻理解所學知識。

又如，在學習“細胞的增殖”教學時，教師設置問題鏈，引導學生展開討論：①細胞進入分裂期時染色質為何要轉變為染色體狀態？②分裂前期核膜解體、核仁消失有何意義？③在分裂前期，細胞中為什么會出現紡錘體？④在分裂末期，為什么染色體又變成染色質狀態？……這些問題已不僅僅是對分裂過程的簡單識記，更是對細胞分裂相關變化過程的背后原因和生理意義進行深度挖掘和分析理解。

2.4 “發展性評價”在生物學教學中的應用

發展性評價關注被評價者的主體性與評價對個體發展的建構作用，重視學生綜合素養的發展，尤其是創新與探究、合作與實踐等能力的發展，將量化評價方法與質性評價方法相結合，以豐富評價的方式與內容。

例如，教師在引導學生開展生物學探究實驗時，設計過程性評價表（表2）對學生的實驗探究能力進行評價。

表2 生物學探究性實驗過程性評價表

又如，在設計“細胞器”的作業時，教師改變單純以解題為核心的評價形式，創造性地引導學生以改編歌曲、說唱作品、詩歌創作等方式，通過自主創造和發散思維進行建構式的鞏固學習，進而評價學生的思維發展情況。

學生作品1：《細胞中的內質網》（改自《外婆的澎湖灣》）——今天老師把課講/已是第三章/沒有難點可以講/只是一片內質網/坐在課室的椅子上/一遍遍回想/也是細胞的核膜上/有著兩片內質網/那是質膜拄著杖/將我手輕輕挽/踏著薄膜走向溶膠/片片的內質網/一個小泡是多肽一串/消磨許多能量/直到基體消融我倆/在合成的路上/細胞的內質網/有我許多的分泌幻想/合成，運輸，蛋白，內質網/還有一個加工廠。

學生作品2：《溶酶體記》——溶酶體，形小球，母系高爾基體人氏也。行年四歲，母逐離室，即此漂零。及成立，有勇功，帝嘉其才，賜溶酶。溶者，戮也，酶者，速也。即目之利刃，擁近百水解酶，外攝蠻夷，內蕩圣朝，往往軍未至，敵已潰……

3 TISA課堂教學模式在教學中的挑戰與反思

TISA課堂教學模式在教學實踐中面臨不少挑戰。例如，教師在設置學習任務群時，常常涉及跨章節、跨模塊，甚至是跨學科內容的學習，需要打破現有教材已有的內容體系和邏輯框架。此外，任務群的學習往往需要多個連續性課時才能完成教學，也對生物學課時的安排帶來挑戰。設計問題鏈時，如何減少低質量、低思維的問題，避免由“滿堂灌”走向“滿堂問”也值得反思研究。實施發展性評價時，如何建立科學合理的多元評價體系，促進學生的全面發展也需要學校和教師進一步深入探索實踐。

為思維而教，為未來而教。這是高中生物學新一輪課程改革的重要方向，而學生思維能力的發展離不開課堂教學中情境的創設，離不開學習任務群的有效解決，離不開高質量問題的深入探討，更離不開發展性評價的激勵引導。唯有如此，學習才會真正發生，思維才會真正深刻，素養才能真正提升。基于深度學習的高中生物學TISA課堂教學模式的構建，不失為一種有益的探索實踐。