基于DOK模型的教學設計

摘" 要：DOK模型是促進學生深度學習，發(fā)展學生科學思維的有效工具。本文以“細胞免疫”相關內容為例，將DOK模型融入高中生物學教學，并依據DOK模型的四個層級制訂教學目標，設計教學活動，通過對學生認知發(fā)展水平進行判斷，以期有效促進學生科學思維的發(fā)展。

關鍵詞：DOK模型；科學思維；細胞免疫

文章編號：1003-7586（2024）12-0014-05" 中圖分類號：G633.91" 文獻標識碼：B

隨著新一輪基礎教育課程改革的推進，發(fā)展學生的學科核心素養(yǎng)越來越受到教育界的重視。科學思維是人腦對自然界事物本質屬性、內在規(guī)律、事物間的聯(lián)系和相互關系的簡潔概括和能動反映。［1］科學思維作為生物學學科核心素養(yǎng)的重要組成部分之一，是培養(yǎng)學生理性思維、批判質疑、勇于探究等科學精神的重要途徑。《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《課程標準》）要求學生需要初步掌握科學思維方法，具備一定的科學思維習慣和能力。因此，如何實現高中生物學科學思維的教學目標是需要深思的重要主題。本文將知識深度（Depth of Knowledge，簡稱DOK）模型融入高中生物學教學，旨在促進學生科學思維的發(fā)展，尋求培養(yǎng)學生科學思維更有效的方法與途徑。

1" ""DOK模型

DOK模型是在1997年由美國教育評價專家諾曼·韋伯（N. L. Webb）提出的。DOK模型最初是為了更好地對接美國核心素養(yǎng)和課程標準的規(guī)定，判斷學業(yè)成就評價和課程標準是否一致。隨著我國新一輪基礎教育課程改革的推進，DOK模型逐漸被教師引入課堂教學。在我國，學者傾向將DOK模型與學科教學設計相結合，成為教師教學設計和教學活動的重要理論依據和工具。［2］DOK模型是一種系統(tǒng)的知識分層理論，其將學生的認知水平分為四個層級——回憶/重現、技能/概念、策略性思維、拓展性思維。DOK模型的層級及認知水平描述如表1所示。各個層級相互獨立、同等重要，前一層級是后一層級的基礎，后一層級是前一層級的延伸。

2" "DOK模型融入高中生物學課堂教學的意義

近年來，將DOK模型融入地理學科的研究較多，而融入其他學科的研究較少。高中生物學是科學領域的重要學科之一，學生需要在掌握基礎的生物學知識的同時領悟科學探究的思路和方法，在提出問題、探究實踐、發(fā)現規(guī)律等過程中獲取知識，培養(yǎng)科學思維能力。將DOK模型融入高中生物學課堂教學時，教師可以根據不同層級設置生物學教學活動和任務，判斷學生的認知發(fā)展水平及科學思維發(fā)展情況，延伸學生的科學思維發(fā)展過程，促進學生的深度學習，以便更有效地發(fā)展學生的生物學學科核心素養(yǎng)。

3" "基于DOK模型的“細胞免疫”教學設計

細胞免疫是人教版普通高中教科書《生物學·選擇性必修1·穩(wěn)態(tài)與調節(jié)》第4章第2節(jié)“特異性免疫”中的內容，涉及不同免疫細胞協(xié)調配合清除病原體的過程。在傳統(tǒng)教學中，教師提供免疫細胞信息，引導學生構建模型，從而發(fā)展學生的科學思維能力。然而在這一過程中，教師無法判斷學生的科學思維發(fā)展情況。教師依據DOK模型的不同層級設計教學目標和教學活動。學生根據材料及相關實驗進行推理，從而構建出細胞免疫的模型，并運用所學知識解決現實生活中的問題。同時，教師可以依據DOK模型中關于不同層級認知深度的描述情況，判斷學生的科學思維發(fā)展情況。

3.1" 教材分析

《課程標準》中對“特異性免疫”一節(jié)的要求是“闡明特異性免疫是通過體液免疫和細胞免疫兩種方式，針對特定病原體發(fā)生的免疫應答”。本教學設計主要包括“細胞免疫”“體液免疫和細胞免疫的協(xié)調配合”等內容。

3.2" 基于DOK模型的教學環(huán)節(jié)設計

本文基于DOK模型對細胞免疫進行教學設計，教學環(huán)節(jié)及對應DOK層級、教學目標如表2所示。

3.3" 基于DOK模型的教學設計過程

3.3.1" 回憶/重現——認識艾滋病，回憶體液免疫

教師展示資料：艾滋病是由人類免疫缺陷病毒（Human Immunodeficiency Virus，簡稱HIV）引起的一種危害性極大的傳染病，很難治愈，且有三條主要傳播途徑。HIV是一種能攻擊人體免疫系統(tǒng)的病毒，破壞人體的免疫細胞最終導致人體細胞免疫功能缺陷，引起各種感染和腫瘤的發(fā)生。

教師提出問題：體液免疫只能清除細胞外的病原體，當HIV直接入侵到細胞內時，人體的免疫系統(tǒng)又會做出什么樣的反應？

設計意圖：學生通過認識艾滋病，回憶體液免疫的過程及特點，知道體液免疫只能清除細胞外的病原體，不能清除細胞內的病原體，進而得出除體液免疫外，細胞免疫也是一種特異性免疫。

3.3.2" 技能/概念——區(qū)分正常細胞與靶細胞

教師展示人正常細胞與被HIV感染的細胞（靶細胞）圖片，并根據圖片提出問題，引導學生區(qū)分正常細胞和靶細胞，正常細胞的分子標簽是主要組織相容性復合體（Major Histocompatibility Complex，簡稱MHC），而靶細胞的分子標簽是MHC-抗原復合體。學生利用體液免疫中學習的分子標簽說明細胞免疫中MHC分子標簽的特點。

教師展示資料：HIV感染正常細胞后，會在細胞內合成病毒蛋白。病毒蛋白被細胞內的蛋白酶體降解為多肽，在內質網里與MHC Ⅰ類分子結合，形成MHC Ⅰ類分子-抗原肽復合物，最終經高爾基體轉運至細胞膜表面，被細胞毒性T細胞識別。

教師提出問題：內源性的抗原是如何被呈遞到細胞表面的？靶細胞會把被病毒感染的信號傳遞給什么細胞？

設計意圖：通過觀察正常細胞與靶細胞的圖片，學生能夠說明什么是靶細胞，能夠根據分子標簽的不同區(qū)分正常細胞與靶細胞；通過閱讀資料，學生能夠了解MHC Ⅰ類分子-抗原肽復合物的形成過程，說明細胞毒性T細胞能識別靶細胞表面的MHC Ⅰ類分子-抗原肽復合物。

3.3.3" 策略性思維——構建細胞免疫模型

教師展示資料：小鼠在自然條件下不易感染HIV，為了研究治療艾滋病的方法，科學家

構建人源化小鼠模型，即在高度免疫缺陷小鼠體內通過移植成熟的人類免疫細胞，重建小鼠的免疫系統(tǒng)。

［3］若用3H-胸腺嘧啶核苷標記人源化小鼠的細胞毒性T細胞，并通過技術手段使人源化小鼠感染上HIV，利用放射自顯影等方法檢測，即能夠在新的細胞毒性T細胞和記憶T細胞的細胞核上檢測出放射性物質。

教師補充3H-胸腺嘧啶核苷、細胞毒性T細胞、記憶T細胞的特點并提問：為什么在新的細胞毒性T細胞和記憶T細胞的細胞核上會檢測出放射性物質？學生依據實驗回答新的細胞毒性T細胞和記憶T細胞是由被標記的細胞毒性T細胞分裂分化形成的。

各小組依據資料合作構建細胞免疫基本過程模型（見圖1）。

教師展示資料：在細胞免疫中，當靶細胞表面表達的共刺激分子較少時，不能有效激活初始細胞毒性T細胞，此時需要抗原呈遞細胞及輔助性T細胞的輔助。［4］抗原呈遞細胞攝取抗原，將抗原處理后以MHC Ⅱ類分子-抗原肽復合物的形式呈遞給輔助性T細胞，同時釋放白細胞介素（Inter Leukin，簡稱IL）-1（IL-1）促進兩細胞的結合及輔助性T細胞的分裂分化。輔助性T細胞會分泌IL-2、干擾素（Interferon，簡稱IFN）IFN-γ等細胞因子激活細胞毒性T細胞。當抗原被清除后，部分輔助性T細胞轉化為記憶T細胞。相同病原體再次入侵細胞時，在輔助性T細胞分化而成的記憶T細胞分泌的細胞因子的刺激下，細胞毒性T細胞分化而成的記憶T細胞再次分化增殖為具有殺傷作用的細胞毒性T細胞。

教師提出問題：IL-1是由什么細胞分泌的？其具有什么作用？

IL-2、IFN-γ等細胞因子是由什么細胞分泌的？其具有什么作用？

學生根據資料回答問題，并完善細胞免疫模型（見圖2）。

設計意圖：教師利用HIV感染小鼠的實驗提出問題，學生根據實驗結果及不同免疫細胞的功能特點，演繹推理這些細胞之間的關系。學生小組合作利用資料進行科學的邏輯推理，整合零散的知識，推導HIV入侵機體后細胞免疫清除病原體的過程，并構建細胞免疫基本過程模型，提高自身演繹與推理、模型與建模的科學思維能力。教師根據資料提出問題，促進學生明白細胞免疫有時還需要抗原呈遞細胞、輔助性T細胞的參與，學生能根據這些信息完善細胞免疫的模型。

教師引入真實問題情境“據專家推測，今年冬天不會有大規(guī)模的流感暴發(fā)，因為沒有發(fā)現流感病毒有顯著的變異”，并引導學生根據特異性免疫的相關知識，將專家未說明的部分補充完整。學生利用所學知識進行推理。

教師利用流感病毒的真實問題情境提出問題：“流感病毒入侵機體后，體液免疫和細胞免疫分別是如何體現特異性的？什么細胞共同參與體液免疫和細胞免疫，并起著關鍵調控作用？”并引導學生構建體液免疫和細胞免疫協(xié)調配合模型。

學生依據問題進行討論，合作構建體液免疫與細胞免疫協(xié)調配合共同清除流感病毒的模型（見圖3）。

設計意圖：教師通過創(chuàng)設流感病毒情境，引導學生發(fā)現問題、分析問題，從不同的角度和層面去思考，并理解和運用知識進行推理。推理的完整性是科學思維的重要表現形式，教師利用流感病毒不會有大規(guī)模暴發(fā)的情境，引導學生進行推理，提出關鍵性的問題。學生小組討論、交流構建流感病毒進入機體后，體液免疫和細胞免疫協(xié)調配合共同清除病原體的模型，還要結合已學習的知識，形成系統(tǒng)的知識體系，并以此進行深度學習。

3.3.4" 拓展性思維——布置作業(yè)、遷移運用

教師補充拓展練習，幫助學生鞏固所學概念并遷移應用至新的情境。

拓展作業(yè)：為什么感染艾滋病的患者很難治愈，一般會死于嚴重的感染或惡性腫瘤？可以從哪些方面著手來預防和治療艾滋病？請搜集相關資料，結合特異性免疫的相關知識進行作答，作答內容以研究報告的形式呈現。

設計意圖：教師通過布置開放性的作業(yè)，引導學生利用所學知識解決現實生活中的問題，不僅能夠激發(fā)學生的學習興趣和創(chuàng)造力，還能提高學生的知識遷移應用能力，拓寬學生學習渠道，激發(fā)學生的潛力，發(fā)展學生的科學思維。

4" "結語

本文依據DOK模型的不同層級設計生物學教學活動，問題層層遞進。學生在完成活動、回答問題的過程中，需要回憶、查閱相關知識，運用已有知識進行推理、研究獲取新知識，并將新知識遷移運用于新的問題情境和現實生活中，有利于學生由淺入深、循序漸進地進行學習，促進學生科學思維的發(fā)展。在實際生物學教學中，教師可以依據DOK模型設計不同的層級目標，依據目標完成情況判斷學生科學思維的發(fā)展情況，為評判學生科學思維的發(fā)展提供了一條較好的借鑒途徑，同時可以對學生學習情況進行評價、反饋，以便及時調整教學策略，優(yōu)化教學活動。

高中生物學課程是科學領域的重要學科之一，涉及較多需要推理的科學思維活動，將DOK模型運用到高中生物學教學中，對學生科學思維的發(fā)展及教師教學具有一定的促進作用。

參考文獻

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