基于理解視域的大概念促進(jìn)深度學(xué)習(xí)計(jì)策探究
——以“植物的根與物質(zhì)吸收”為例

陶 敏

《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》(以下簡(jiǎn)稱《標(biāo)準(zhǔn)》)旨在培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，為終身的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。若只以單一的課堂式、習(xí)題式或?qū)嶒?yàn)式等割裂的課堂實(shí)現(xiàn)授課，所培養(yǎng)的學(xué)生無(wú)法適應(yīng)信息過(guò)載的社會(huì)進(jìn)程。大概念視域下所設(shè)計(jì)的素養(yǎng)導(dǎo)向的實(shí)踐探究，是促進(jìn)當(dāng)前教—學(xué)—評(píng)轉(zhuǎn)型的重要途徑。在驅(qū)動(dòng)性的主題、任務(wù)下開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)，結(jié)合學(xué)生能感悟的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)，滲透核心素養(yǎng)目標(biāo)，而不是以知識(shí)點(diǎn)為中心，講知識(shí)、記知識(shí)、套知識(shí)、練知識(shí)。利用大概念的統(tǒng)攝作用達(dá)到整個(gè)單元教學(xué)過(guò)程的優(yōu)化。

一、 深度學(xué)習(xí)，探秘專家思維

何為深度學(xué)習(xí)？邁克爾·富蘭將深度學(xué)習(xí)定義為“在現(xiàn)實(shí)世界中創(chuàng)造和運(yùn)用新知識(shí)”，不難發(fā)現(xiàn)“現(xiàn)實(shí)世界”和“創(chuàng)造運(yùn)用”是深度學(xué)習(xí)的關(guān)鍵詞，其實(shí)質(zhì)就是運(yùn)用遷移的過(guò)程，將一個(gè)情境中學(xué)到的知識(shí)運(yùn)用到另一個(gè)情境中去。同樣是遷移，珀金斯認(rèn)為有兩種完全不同的機(jī)制——低通路遷移和高通路遷移，淺層學(xué)習(xí)往往只是掌握了專家的結(jié)論，只是低通路遷移，當(dāng)所學(xué)知識(shí)不被激活或運(yùn)用時(shí)，隨著時(shí)間推移，極易被遺忘，是一種“多而淺”的學(xué)習(xí)方式。深度學(xué)習(xí)重視在學(xué)習(xí)過(guò)程中培養(yǎng)專家思維，引導(dǎo)學(xué)生像專家一樣思考問(wèn)題，當(dāng)學(xué)生遇到未碰到過(guò)的問(wèn)題時(shí)方能進(jìn)行高通路遷移，創(chuàng)造性地解決問(wèn)題。深度學(xué)習(xí)倡導(dǎo)“少而深”的學(xué)習(xí)模式，嘗試將專家結(jié)論結(jié)構(gòu)化，運(yùn)用專家思維組織學(xué)習(xí)活動(dòng)，開(kāi)展深度學(xué)習(xí)，將教授專家結(jié)論轉(zhuǎn)型為培養(yǎng)專家思維。

二、 理解為先，以概念孕育實(shí)踐探究

將《植物與土壤》這一單元實(shí)現(xiàn)重構(gòu)，對(duì)結(jié)構(gòu)與功能這一大概念做進(jìn)一步滲透和理解。在本章節(jié)的學(xué)習(xí)中，植物的器官分類較多、結(jié)構(gòu)不一、功能多樣，若采取機(jī)械式、灌輸式和背誦式的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)，便會(huì)顧此失彼，很難理解其所以然。根據(jù)學(xué)段要求，7～9年級(jí)學(xué)段要求學(xué)生能夠從結(jié)構(gòu)與功能這一大概念出發(fā)，理解植物的各個(gè)器官及其形態(tài)與功能，從而實(shí)現(xiàn)概念理解為先學(xué)習(xí)方式。

基于大概念的整體統(tǒng)領(lǐng)，在處理《植物與土壤》單元零散的知識(shí)體系過(guò)程中可以將整個(gè)單元分成兩類問(wèn)題處理，第一類是能夠?qū)ν寥馈⒅参锏母?、莖、葉進(jìn)行觀察和分類，第二類是能夠設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)與功能統(tǒng)一的探究和驗(yàn)證。單點(diǎn)知識(shí)學(xué)習(xí)和單點(diǎn)知識(shí)運(yùn)用的雙基學(xué)習(xí)過(guò)程中，融入觀察取證、推理、建模、理解、探究、驗(yàn)證等科學(xué)研究思維方法去解決所遇到的問(wèn)題。將其在頭腦中實(shí)現(xiàn)內(nèi)化、提煉形成觀念：植物的各部分結(jié)構(gòu)和其功能相互統(tǒng)一、土壤的結(jié)構(gòu)和其功能相互統(tǒng)一、植物與環(huán)境也是對(duì)立統(tǒng)一的辯證矛盾觀點(diǎn)。所以最后從土壤和植被的保護(hù)這一實(shí)踐活動(dòng)中滲透態(tài)度與責(zé)任的教育。

在概念理解為先的前提下，將整個(gè)單元實(shí)現(xiàn)深度架構(gòu)，由此設(shè)計(jì)如圖1所示的大概念、實(shí)施路徑和核心概念之間的關(guān)系。

圖1 《植物與土壤》跨學(xué)科實(shí)踐思路

三、 基于大概念的實(shí)踐進(jìn)路

(一)建立概念分析，促進(jìn)目標(biāo)的深度落實(shí)

《標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)觀念的描述為物質(zhì)、能量、結(jié)構(gòu)、功能、變化的認(rèn)識(shí)，初中階段，學(xué)生需要達(dá)到的學(xué)業(yè)水平要求為：理解生物體具有一定的結(jié)構(gòu)層次，能夠完成各項(xiàng)生命活動(dòng)；理解生物與環(huán)境相互依賴、相互影響；植物的根與物質(zhì)吸收這堂課中，需要建構(gòu)的核心觀點(diǎn)是統(tǒng)一觀念，即植物根的結(jié)構(gòu)和功能相統(tǒng)一，植物的根的形態(tài)與環(huán)境相統(tǒng)一。為達(dá)到上述素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)，應(yīng)基于大單元視域下設(shè)計(jì)課程，以此來(lái)激發(fā)學(xué)生自我學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)?？梢栽趩卧跏贾埃銓⒄麄€(gè)單元的關(guān)鍵問(wèn)題拋給學(xué)生，并舍棄傳統(tǒng)意義上的習(xí)題前測(cè)。將大單元式前測(cè)問(wèn)題融于情境之中：校園內(nèi)在進(jìn)行樹(shù)木移植，你有哪些方法可以提高植物的存活率？表1所示為筆者所分類的三個(gè)層次學(xué)生的回答。

表1 學(xué)生回答情況統(tǒng)計(jì)

基于solo分類學(xué)習(xí)理論對(duì)檢測(cè)回答結(jié)果實(shí)現(xiàn)分層，較少學(xué)習(xí)者能夠有效回答這個(gè)問(wèn)題，也就是C檔水平。而67%左右的同學(xué)的回答和思考還停留在第二梯度水平。據(jù)此分析大部分的回答停留在關(guān)聯(lián)層次水平和單點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平。根據(jù)前測(cè)的回答可給予本堂課較為清晰的教學(xué)方向，教師可以有效掌握學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)導(dǎo)向及其解釋能力。同時(shí)基于有效的前測(cè)問(wèn)題，準(zhǔn)確把握了本堂課的基本學(xué)情，由此精準(zhǔn)確定本堂課的教學(xué)目標(biāo)與教學(xué)活動(dòng)(表2)。

表2 教學(xué)目標(biāo)與教學(xué)活動(dòng)

(二)經(jīng)歷思維碰撞，促進(jìn)活動(dòng)的深度體驗(yàn)

活動(dòng)一：宏觀觀察，歸納特點(diǎn)

觀察、記錄芹菜、菠菜、蒜苗、豌豆苗、小麥的根部并對(duì)它們進(jìn)行歸納、分類。學(xué)生觀察、記錄、交流不同植株的根部特征，自主發(fā)現(xiàn)某一類植物的根具有很明顯的“主根”和“側(cè)根”之分。研討、論證、定義具有“較為發(fā)達(dá)的根”類的植物為直根系，無(wú)“較為發(fā)達(dá)的根”為須根系。觀察過(guò)程中，適時(shí)引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)利用相對(duì)性視角觀察根系區(qū)別，如有些學(xué)生覺(jué)得較粗壯的根便是較為發(fā)達(dá)的根，便把蒜苗的根也納入直根系中去。這是學(xué)生對(duì)定義錯(cuò)亂導(dǎo)致的，教師無(wú)須多言，只需要再請(qǐng)另一組的同學(xué)進(jìn)行闡述，兩組的觀點(diǎn)形成碰撞，引導(dǎo)形成錯(cuò)誤概念的學(xué)生建構(gòu)正確的概念。

活動(dòng)二：聚焦觀察，推理建構(gòu)

觀察根尖結(jié)構(gòu)特點(diǎn)并繪制根尖細(xì)胞的結(jié)構(gòu)，教師以關(guān)鍵性問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生縮小觀察視野，從整體觀察聚焦到局部觀察，學(xué)生觀察小麥根部的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)發(fā)芽小麥根部有細(xì)小的絨毛，借助這一觀察發(fā)現(xiàn)，教師可以進(jìn)一步提問(wèn)：“為什么植物的根尖要分化出這樣的結(jié)構(gòu)？這些絨毛具有怎樣的特點(diǎn)？除了絨毛區(qū)外，根尖部位還有其他形態(tài)的細(xì)胞呢？分別對(duì)應(yīng)哪些功能？”層層遞進(jìn)的問(wèn)題鏈引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)根尖細(xì)胞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，學(xué)生分組討論對(duì)根尖細(xì)胞結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模。在學(xué)生完成之時(shí)教師選擇其中一組同學(xué)對(duì)根尖細(xì)胞的建模進(jìn)行展示和描述，其余同學(xué)針對(duì)該組同學(xué)的觀點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)充和完善。體現(xiàn)基于證據(jù)的推理和基于交流、碰撞、聚焦的建模過(guò)程，以達(dá)領(lǐng)悟結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)這一上層觀念。

活動(dòng)三：微觀探析，解釋應(yīng)用

在研究細(xì)胞吸水和失水過(guò)程并歸納其原因時(shí)，課堂上可給予學(xué)生充足的時(shí)間，自主形成討論小組，設(shè)計(jì)多元化的方案，拓寬思維。比如課堂中有同學(xué)提出以下方案：①選用西紅柿(黃瓜)加白砂糖，實(shí)驗(yàn)過(guò)程發(fā)現(xiàn)盤子里的水分逐漸變多。故得出當(dāng)外界濃度大于細(xì)胞液濃度時(shí)，細(xì)胞會(huì)失水；外界濃度小于細(xì)胞液濃度時(shí)，細(xì)胞會(huì)吸水，而根部吸水結(jié)構(gòu)也是由細(xì)胞構(gòu)成的，所以根部吸水的原理就是利用了細(xì)胞內(nèi)液泡濃度高于外界濃度，水可以自由擴(kuò)散到根部里面。②融合現(xiàn)代化的電子設(shè)備——當(dāng)當(dāng)貍顯微鏡；這款顯微鏡可以將所觀察到的圖像利用數(shù)據(jù)線實(shí)現(xiàn)將細(xì)胞放大、修正和成像。學(xué)生可以通過(guò)大屏幕觀察細(xì)胞吸水和失水的整個(gè)過(guò)程，本操作不需要一直盯著顯微鏡進(jìn)行觀察，既降低了觀察難度，又提升了活動(dòng)效度，完成觀察實(shí)驗(yàn)之后可引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步整合歸納，利用吸水和失水的原因來(lái)推導(dǎo)擴(kuò)散原理。

(三)遷移本質(zhì)規(guī)律，促進(jìn)探究的深度應(yīng)用

如今對(duì)遷移的詮釋是為學(xué)習(xí)者在新的問(wèn)題情境中動(dòng)態(tài)地串聯(lián)知識(shí)與問(wèn)題，其中探究是串聯(lián)的重要途徑?；诳茖W(xué)素養(yǎng)中探究的四要素，在活動(dòng)中充分融合問(wèn)題、證據(jù)、解釋、交流。讓學(xué)生做真探究，不走流程式的體驗(yàn)。本實(shí)驗(yàn)如何讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)并選擇合適的探究問(wèn)題最為重要。故執(zhí)教者需要?jiǎng)?chuàng)設(shè)合適的復(fù)雜問(wèn)題情境：展示在移植植株的過(guò)程中，有些植株的根部被破壞，植株依然可以存活，但有些植株根部看似完好，但是植物卻還是死亡，這到底是什么原因呢？學(xué)生從根部受損這一問(wèn)題角度出發(fā)，從根部受損的程度、部位等因素展開(kāi)探索，聚焦在根部吸水部位的研究這一個(gè)問(wèn)題上，科學(xué)探究的目的是尋找問(wèn)題與現(xiàn)象之間的規(guī)律，帶著解決問(wèn)題的目的去經(jīng)歷探究才是真正的科學(xué)探究。情境的合理創(chuàng)設(shè)能夠有效激發(fā)學(xué)生的探究欲望和興趣，使其主動(dòng)去設(shè)計(jì)方案、修改、取證、記錄交流和實(shí)踐。但是生物的實(shí)驗(yàn)是無(wú)法在簡(jiǎn)短的課堂中進(jìn)行的，交給學(xué)生簡(jiǎn)單的單元任務(wù)，提前進(jìn)行分組活動(dòng)和實(shí)驗(yàn)，課堂是供大家互相交流、解釋的場(chǎng)所，如表3所示，學(xué)生在課堂中分享方案，并形成思維碰撞的過(guò)程。

表3 探究過(guò)程與遷移運(yùn)用

(四)嵌套多維評(píng)價(jià)，促進(jìn)大概念的實(shí)踐理解

1. 統(tǒng)一目標(biāo)，整體優(yōu)化

大單元式教學(xué)促進(jìn)學(xué)生以統(tǒng)籌的觀點(diǎn)實(shí)現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)的理解和遷移?！肮苤懈Q豹，可見(jiàn)一斑”是當(dāng)前課堂普遍存在的問(wèn)題，傳統(tǒng)的教學(xué)方式下，知識(shí)點(diǎn)的呈現(xiàn)、講述、記憶、背誦都是零散的、流程式的、問(wèn)答式的，學(xué)生只是被動(dòng)式地接受著一串串孤立的、與自身經(jīng)驗(yàn)無(wú)關(guān)的概念及規(guī)律。將《植物與土壤》單元知識(shí)重新整合，學(xué)習(xí)者能夠在情境、概念、思維和責(zé)任意識(shí)中建立起關(guān)聯(lián)。如在大單元式教學(xué)完成之后，對(duì)如何提高樹(shù)木的移植存活率這一實(shí)際情境問(wèn)題，學(xué)生可以從土壤、根系、葉片保留等多角度對(duì)這一實(shí)際問(wèn)題展開(kāi)論文式書(shū)寫，從多維度闡述實(shí)際問(wèn)題的綜合解決方案。這樣的評(píng)價(jià)方式更加注重學(xué)生對(duì)學(xué)科實(shí)際問(wèn)題理解的深度和廣度，促進(jìn)學(xué)生以聯(lián)系的眼光看待多個(gè)被孤立的事實(shí)。在大單元式教學(xué)過(guò)程中，教師要鼓勵(lì)學(xué)生將知識(shí)進(jìn)行整合，像一個(gè)專家一樣地對(duì)問(wèn)題進(jìn)行思考和整理，對(duì)該大單元式教學(xué)的評(píng)價(jià)，可引導(dǎo)學(xué)生利用周末時(shí)間對(duì)論文式報(bào)告實(shí)現(xiàn)反復(fù)修改，也鼓勵(lì)學(xué)生利用繪圖、思維導(dǎo)圖、流程圖、表格等多種思維工具進(jìn)行問(wèn)題結(jié)果整理。

2. 基于學(xué)情，分層區(qū)分

梯度一：基礎(chǔ)落實(shí)，強(qiáng)化對(duì)基本概念和基本規(guī)律的認(rèn)識(shí)和鞏固。利用樹(shù)形結(jié)構(gòu)圖留白填空的形式，為學(xué)生對(duì)課堂知識(shí)的梳理掌握搭建起了“腳手架”，幫助學(xué)生將課堂的主干知識(shí)網(wǎng)絡(luò)化，有利于培養(yǎng)學(xué)生的比較、歸納、概括等科學(xué)思維。每課時(shí)作業(yè)的第一題均為該類型(圖2)。

圖2 基礎(chǔ)知識(shí)框架

梯度二：能力提升，重視對(duì)基本概念和基本規(guī)律的理解和辨析及簡(jiǎn)單應(yīng)用。此類題型需明了知識(shí)的確切含義并能運(yùn)用，引導(dǎo)學(xué)生分析、解決簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題，提升綜合學(xué)習(xí)能力。每課時(shí)作業(yè)的中段大部分題目均為該類型，旨在培養(yǎng)學(xué)生調(diào)用基礎(chǔ)概念解決有關(guān)問(wèn)題的能力。

梯度三：綜合拓展，將學(xué)科理論知識(shí)與日常生活密切聯(lián)系。通過(guò)此類題型可以展現(xiàn)學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)的學(xué)科知識(shí)，分析、解決新情境中的實(shí)際問(wèn)題，著重培養(yǎng)學(xué)生以觀念視角、科學(xué)思維進(jìn)行實(shí)際問(wèn)題的解釋和解決?；蛘呖梢栽O(shè)置時(shí)間較短，容易完成的家庭小實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象記錄和解釋，當(dāng)然學(xué)生解釋這個(gè)現(xiàn)象需要調(diào)用下一節(jié)課的知識(shí)，由此學(xué)生需要進(jìn)行一定的預(yù)習(xí)工作，也達(dá)到了將知識(shí)融于情境、將讀寫過(guò)程轉(zhuǎn)變成動(dòng)手操作過(guò)程的目的。

3. 關(guān)注實(shí)踐，適當(dāng)拓展

大概念視域下的實(shí)踐教學(xué)體現(xiàn)出教學(xué)引領(lǐng)、議題、任務(wù)和物化這四個(gè)要素：有引領(lǐng)指的是在實(shí)踐的“內(nèi)容要求”引領(lǐng)下設(shè)計(jì)教學(xué)。有議題指的是實(shí)踐的議題，解決的是現(xiàn)實(shí)生活中有價(jià)值的真實(shí)問(wèn)題。有任務(wù)是指把學(xué)習(xí)活動(dòng)分解為若干明確的任務(wù)，可以是學(xué)習(xí)新知識(shí)的，也可以是根據(jù)所學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題的。有物化則為最終要有實(shí)物或文本成果，如裝置、模型、方案、調(diào)查。所以需要設(shè)計(jì)拓展實(shí)踐任務(wù)表格，利用周末實(shí)踐完成拓展性作業(yè)，為大概念實(shí)踐的評(píng)價(jià)提供物化的成果。學(xué)生利用實(shí)踐表格，完成小區(qū)內(nèi)的《植物與土壤》的奧秘(圖3)。

圖3 大概念視域下的實(shí)踐任務(wù)

四、 反思提質(zhì)，以迭代促進(jìn)實(shí)踐的落地

1. 大單元式教學(xué)為深度學(xué)習(xí)提供途徑和支架，引導(dǎo)學(xué)生從淺層學(xué)習(xí)走向深度學(xué)習(xí)，從掌握淺薄知識(shí)到理解深厚知識(shí)。但要做好大單元式的實(shí)踐設(shè)計(jì)，不是靠一節(jié)課、一輪課就可以完成的，需要一個(gè)團(tuán)隊(duì)，多輪迭代。就比如由于課時(shí)問(wèn)題，在課堂活動(dòng)中，無(wú)法對(duì)上述的三個(gè)活動(dòng)一個(gè)探究實(shí)現(xiàn)全方位的落地，這就需要筆者在后續(xù)的新一輪的教學(xué)過(guò)程中改良活動(dòng)，對(duì)活動(dòng)實(shí)現(xiàn)取舍、精簡(jiǎn)和優(yōu)化。

2. 大概念實(shí)踐教學(xué)為現(xiàn)實(shí)情境與課堂學(xué)習(xí)提供落腳點(diǎn)，傳統(tǒng)式割裂課堂對(duì)復(fù)雜實(shí)際問(wèn)題無(wú)法做到深度解析，而跨學(xué)科教學(xué)便可以將復(fù)雜實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行有機(jī)拆解、整合和解決。比如植物帶土移植這一實(shí)際問(wèn)題，要考慮到：土壤、肥力、溫度、濕度等多種內(nèi)因與外因，這樣的學(xué)習(xí)過(guò)程有助于學(xué)生培養(yǎng)綜合分析問(wèn)題的高階思維，真正成為知識(shí)的建構(gòu)者與應(yīng)用者，但是實(shí)踐畢竟無(wú)法在課堂開(kāi)展，利用線下的時(shí)間很難保證實(shí)踐開(kāi)展的質(zhì)量，后續(xù)可以利用雙減背景下的“N+1”課后服務(wù)時(shí)間，利用多樣化的形式開(kāi)展實(shí)踐活動(dòng)。

3. 大概念的理解是指導(dǎo)后續(xù)教學(xué)的重要保障和支撐。這便需要團(tuán)隊(duì)式的協(xié)作與討論。在確定實(shí)際問(wèn)題、制定教學(xué)目標(biāo)的過(guò)程中，需要將備課組作為備課單位實(shí)現(xiàn)研討、修改和批判，可以避免教師個(gè)人備課所導(dǎo)致的局限性和脫離性。并且可以實(shí)行短期周期式的問(wèn)題反饋，及時(shí)調(diào)整教學(xué)節(jié)奏和問(wèn)題導(dǎo)向，使得整體教學(xué)更加貼近學(xué)生實(shí)際水平，精準(zhǔn)落實(shí)素養(yǎng)培養(yǎng)。