戴 崝

(上海市黃浦區(qū)青少年科技活動中心 200020)

Antonenko等設(shè)計并在昆蟲學通識課中使用的DEEPER支架[1]，是由六個問題解決環(huán)節(jié)的首字母構(gòu)成：定義(define)、探究(explore)、解釋(explain)、呈現(xiàn)(present)、評價(evaluate)與反思(reflect)，為學生認知性、社會性素養(yǎng)的獲取提供了完整的支持，尤其適用于面向真實問題的學習情境。在拓展型生物學探究活動中植根于真實、開放和綜合的科學問題情境，引入DEEPER支架的活動設(shè)計可以更好地鼓勵學生形成學習共同體，基于不同角度、不同背景和不同經(jīng)歷建構(gòu)起更為完整的科學體驗，促進生命科學學習。六個問題解決環(huán)節(jié)詳細如下：

1 定義環(huán)節(jié)

可組織學生討論感興趣的源于社會或真實生活的生物學問題，鼓勵學生建立學習共同體，指導學生合作，明確某個需要解決的、適切的問題。引導學生激活原有知識，確定探究、解決這個問題的已有知識并用以基礎(chǔ)，以及需要進一步學習什么。進而列出這個問題產(chǎn)生的原因和可能帶來的效應，識別問題的利益相關(guān)者。

對于很多學生來說，發(fā)現(xiàn)問題、明確可以探究的問題是最難、最重要的步驟。例如，有位學生在家長期自制豆?jié){時觀察到大豆在浸水前后有一種奇特的現(xiàn)象[2]——“干的時候是圓的，吸水膨脹后變成橢圓形”。于是，兩位學生就組成一個學習共同體，通過查找書籍、網(wǎng)絡(luò)信息，“知道了大豆吸水是因為大豆含蛋白質(zhì)多，而蛋白質(zhì)親水性強會吸水膨脹”。這是已知的，但“干圓濕橢”背后的原因還是有待求解，由表及里則涉及物質(zhì)的形狀變化(長、寬和厚等)，細胞的排列特點、吸脹方向等。

教師應通過問題范例的引導，激發(fā)學生積極主動地去發(fā)現(xiàn)自然、社會、生活中的物質(zhì)或現(xiàn)象，還要注意學生對所關(guān)注的問題已有什么樣的知識和想法，并將這一認知作為探究活動的指導起點，再采取有意義的學習方法引導學生合作學習。這一環(huán)節(jié)可以引導學生對真實的生命科學問題的關(guān)注與識別，喚醒已有知識剖析問題的因素與結(jié)果，激發(fā)新的求知。

2 探究環(huán)節(jié)

較以往探究不同的是，本環(huán)節(jié)要注意學生的學習，重視引導思維的遞進。教師在確認學生的已有認知后，可用開放式和啟發(fā)性問題來持續(xù)推進學生的思維過程，引入深層次的學習探究。指導學生合作搜集、確立相關(guān)的信息資源，剔除無關(guān)的信息資源，提取合理的證據(jù)信息。帶領(lǐng)學生在對問題“抽絲剝繭”的基礎(chǔ)上合作探究、討論，從而做出科學的判斷和選擇。

科學探究包括設(shè)計、建立模型或?qū)嶒?。教師可以通過問題式啟發(fā)，促進學生對問題的深度理解，引導學生設(shè)計出可行的研究方案。例如，學生在確立“南瓜摔傷的裂口怎么會具有自愈能力”這一研究問題后[3]，教師就循循善誘：南瓜傷口上的汁液具有什么樣的生化性質(zhì)？南瓜汁液本身有沒有什么化學成分具有傷口自愈特性？如果將南瓜傷口上的汁液涂抹在其他受傷的物質(zhì)表面(如土豆、面包等)是否能有效抗病、抗菌？要觀測上述變化或差異，需要什么材料？南瓜傷口自愈的物質(zhì)能否安全用于現(xiàn)實中外科傷口的愈合？學生則通過層層思考，小組合作討論、共同設(shè)計研究方案。

除了思維的引導，教師還可提供一些必需的方法、技術(shù)和環(huán)境支持，關(guān)注學生的實驗設(shè)計是否遵循隨機性、對照性、單因子變量和平行重復性原則等，適時為學生的探究指明方向。在探究環(huán)節(jié)，學生需要集思廣益、團隊合作和運用批判性思維，開展研究并對素材進行分析、綜合和歸納。

3 解釋環(huán)節(jié)

鼓勵學生使用有效的論據(jù)來解釋問題，或給予問題合理的解答方案。小組討論、傾聽質(zhì)疑，共同確定在當前背景下的最佳解釋或方案。討論這一解釋或方案對各相關(guān)方面可能產(chǎn)生的效應。在問題指引下，學生可了解“什么是好的解釋，什么是科學的證據(jù)”。

科學研究所生成的數(shù)據(jù)往往不能自明，要利用一系列工具，包括制表、圖解、可視化和統(tǒng)計分析，去闡明數(shù)據(jù)中的重要特點和模型，從而獲得科學解釋與證據(jù)，并將其整合到學生已有的認知結(jié)構(gòu)中。例如，對于“如何從物種多樣性的角度比較不同時期的森林群落”這一問題[4]，學生在兩個林區(qū)采集到眾多植物數(shù)據(jù)，采用辛普森生物多樣性指數(shù)來作解釋。辛普森生物多樣性指數(shù)是基于概率去比較大小不等的數(shù)據(jù)樣本，可以估量物種數(shù)量及每個物種的相對豐度。

學生收集并分析相關(guān)證據(jù)，通過“解釋”獲得基于實證的科學論據(jù)，不僅是一項重要的學習收獲，還可激發(fā)跨學科學習。教師可對學生的解釋提問，或找到可能會產(chǎn)生認知沖突或缺失的情境，鼓勵學生從各維度多加思考，拓寬問題解決思維；同時也讓學生明白，不確定性和推測是科學研究過程的一部分。

4 呈現(xiàn)環(huán)節(jié)

引導學生選出合適的呈現(xiàn)形式交流問題解決方案，通過研討會、宣傳單頁、海報、網(wǎng)頁和科學展示活動，甚至微博或微信等新媒體予以呈現(xiàn)，并確認哪些信息應被包含在最終的陳述中，篩選其中最重要的內(nèi)容進行分享。

在拓展型探究活動中，除了以實驗報告或調(diào)查報告等形式呈現(xiàn)成果，學生還可以通過研討會、辯論會、展板、海報和編刊物等多種形式分享表達。例如，某學生就“中學生群體在急救方面的認知、態(tài)度與行為”這一問題提出探究，并進行了相關(guān)調(diào)查研究。在調(diào)研過后，他與同學合作完成了一項“急救手冊”的編制，并創(chuàng)立了一個微信公眾號，進行相關(guān)調(diào)研成果的呈現(xiàn)和信息資源共享。

教師是探究學習活動的引導者和統(tǒng)籌者，隨著活動的深化，學生自覺成為學習的發(fā)起者和管理者。學習成果的多元呈現(xiàn)，可更好地促進學生的溝通、合作、尊重和責任等情感態(tài)度。

5 評價環(huán)節(jié)

這里的評價主要是針對學生所呈現(xiàn)的問題解決方案的評價。教師需提供對解決方案的評價支持，將學生給出的問題解決方案與其他解決方案相比較。幫助學生評測每種解決方案背后的科學證據(jù)，對各利益相關(guān)者可能產(chǎn)生的效用，以及在實際生活中的適用性。

教師針對學生所呈現(xiàn)的解決方案，可咨詢相關(guān)專業(yè)人士提供更多參考。例如，學生在圍繞“如何利用生活垃圾降低廢水中鉛離子濃度”這一問題探究后，得出“花生殼與香蕉皮混合物能有效吸附生活垃圾降低廢水中鉛離子”，在聽取“評價”建議之后，學生將其與現(xiàn)有的常見的降低廢水中鉛離子濃度的方法進行了比較。同時，也進一步認識給出的解決方案可能產(chǎn)生的新問題，并在這基礎(chǔ)上產(chǎn)生了新的思考。

評價環(huán)節(jié)允許學生問題解決方案的“不完美”，教師可通過詢問學生“利用觀察結(jié)果、所得數(shù)據(jù)和已得的解釋是否可以回答問題”“是否對所提出的問題解決方案滿意”“這個方案是否還有待改進”“方案是否可以應用于實際生活，解決現(xiàn)實問題”等，引導學生明確問題解決方案需關(guān)注其科學性、實用性等。

6 反思環(huán)節(jié)

反思是對已經(jīng)或正在進行的活動的積極、持續(xù)、深入和自我調(diào)節(jié)性的思考。教師需引導學生反思在協(xié)作式問題解決過程中學到了什么，以及對協(xié)作式問題解決策略的再完善。另外，還可以討論與這項活動相關(guān)的職業(yè)，以及在將來生活中遇到類似問題可供參考的解決方案。

拓展型探究活動中，可以引導學生通過撰寫研究日志，記錄對生物學問題的剖析、參考文獻和資料的整理，解決問題的思路，實驗觀察的記錄，觀點和結(jié)論的分析，以及每一次的成功或失敗，這將有助于學生厘清下一步的研究思路，并通過探究活動思考更深刻的意義。例如，學生在研究日志中曾記錄“在了解了一些馬拉松救助案例后，深受感觸，在小伙伴的支持下自行組織、成立了學生志愿者組織‘急救小兔’，每人都要學習AHA急救知識并參與考核，獲得美國AHA的認證和CPR-AED的認證證書。然后，去參與急救的志愿者服務，磨礪自己……”

在合作學習解決生命科學問題的過程中，學生為了完成共同的學習目標，合作互助，通過多種學習方式發(fā)現(xiàn)并解決問題，體驗探究過程，感悟科學與社會的聯(lián)系。生命科學探究活動之后的反思不僅能培養(yǎng)情感、意志，更能促進個性化成長，長遠地思考學習活動的內(nèi)涵與意義，提升認知性素養(yǎng)和社會性素養(yǎng)。