成茵茵 曾嘉敏 柯德森

[摘 要]深度學(xué)習(xí)是發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的有效途徑，高中生物學(xué)教學(xué)中教師應(yīng)注重引導(dǎo)學(xué)生進行深度學(xué)習(xí)。文章以“種群數(shù)量的變化”的教學(xué)為例，嘗試從創(chuàng)設(shè)真實情境、進行有效設(shè)問、開展小組討論、設(shè)置實踐任務(wù)四個方面來引導(dǎo)學(xué)生進行深度學(xué)習(xí)，實現(xiàn)知識學(xué)習(xí)與素養(yǎng)培育的同步發(fā)展。

[關(guān)鍵詞]核心素養(yǎng);深度學(xué)習(xí);高中生物學(xué);策略

[中圖分類號]? ? G633.91? ? ? ? [文獻標(biāo)識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2021）17-0085-02

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》提出：生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是指學(xué)生在接受生物學(xué)教育過程中逐步形成的適應(yīng)個人終身發(fā)展和社會發(fā)展所需要的正確價值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力，主要由生命觀念、科學(xué)探究、科學(xué)思維與社會責(zé)任4個要素組成[1]。在核心素養(yǎng)的概念中，強調(diào)的是學(xué)習(xí)能力、實踐能力和創(chuàng)新能力，這些高階思維能力的發(fā)展需要高階學(xué)習(xí)活動給予支持，而深度學(xué)習(xí)與高階思維能力、高階學(xué)習(xí)活動緊密聯(lián)系[2]。因此，深度學(xué)習(xí)是發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的有效途徑。

深度學(xué)習(xí)的概念最初是在1976年由美國學(xué)者羅杰·薩爾喬和倫斯·馬頓針對孤立記憶和非批判性接受知識的淺層學(xué)習(xí)提出的[3]。深度學(xué)習(xí)是一種基于高階思維發(fā)展的學(xué)習(xí)方式，強調(diào)學(xué)習(xí)過程的主動構(gòu)建，重視學(xué)習(xí)者對知識的批判理解，注重學(xué)習(xí)內(nèi)容的聯(lián)系整合，著意學(xué)習(xí)成果的遷移運用和問題解決[4]。隨著近年來核心素養(yǎng)的提出，深度學(xué)習(xí)引起了教育界各學(xué)科研究者的高度重視和深入研究，但是對如何實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)理論在具體學(xué)科中落地這一問題仍然需要進一步探索[5]。本文以人教版高中生物學(xué)必修3第四章第二節(jié)“種群數(shù)量的變化”的教學(xué)為例，探討以學(xué)生核心素養(yǎng)培育為目的的深度學(xué)習(xí)的策略。

一、真實情境激發(fā)探究欲望，促進意義構(gòu)建

教師介紹巨型蝗災(zāi)席卷東部非洲的資料：沙漠蝗蟲被認(rèn)為是世界上最具破壞力的遷徙性害蟲之一，如今蝗災(zāi)的泛濫直接威脅著非洲當(dāng)?shù)氐募Z食安全，并加劇人道主義危機[6]。占地一平方公里的蝗蟲種群一天可吃掉3.5萬人的口糧，在理想自然條件下，每一代蝗蟲的數(shù)量都將有大約20倍的指數(shù)級增長，而蝗蟲每代可活躍三個月，在六個月之后蝗蟲種群將會有400倍的增長[7]。教師提出問題：假設(shè)蝗蟲種群數(shù)量有1億，那么經(jīng)過3個月后，第一代蝗蟲數(shù)量為多少？第二代呢？請同學(xué)們通過計算完成表1，寫出蝗蟲種群繁殖t代的數(shù)量計算公式，并且把表格的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為曲線圖，更為直觀地反映蝗蟲種群數(shù)量的增長。

深度學(xué)習(xí)是學(xué)生源于自身內(nèi)部動機對真實有價值的學(xué)習(xí)情境展開深刻豐富且有意義的學(xué)習(xí)，其強調(diào)的是學(xué)生主動進行信息加工，積極構(gòu)建知識框架。因此，在實際教學(xué)中，能否成功創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境直接影響學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，進而影響課堂教學(xué)效率[8]。教師利用“非洲蝗災(zāi)”這個社會熱點有效激發(fā)學(xué)生探究“蝗蟲種群數(shù)量增長”的欲望，加強學(xué)生的內(nèi)在學(xué)習(xí)動機，促進學(xué)生主動構(gòu)建數(shù)學(xué)模型。能夠促進學(xué)生進行深度學(xué)習(xí)的真實情境應(yīng)從實踐中來，生物學(xué)科是與現(xiàn)實生活聯(lián)系最為密切的學(xué)科之一，因此可以通過生活實踐、生物科學(xué)史、科技進展、社會熱點等來創(chuàng)設(shè)真實情境[9]。

二、有效設(shè)問促進批判認(rèn)知，提升科學(xué)思維

學(xué)生完成表格后觀察數(shù)據(jù)，不難得出第t代蝗蟲種群數(shù)量增加的數(shù)學(xué)模型為[Nt=20t]。教師提問：蝗蟲數(shù)量一定會一直按照數(shù)學(xué)模型[Nt=20t]進行增長嗎？如果蝗蟲種群起始數(shù)量不是1億，變成2億、3億、N0億時，數(shù)學(xué)模型是怎樣的？如果蝗蟲種群每一代不是按照20倍增長，而是30倍、40倍、100倍、λ倍時，蝗蟲種群數(shù)量增長模型又是怎樣的呢？教師根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知水平，通過問題的層層推進，引導(dǎo)學(xué)生不斷修正模型，最終得到在理想狀態(tài)下種群“J”型增長的通用數(shù)學(xué)模型[Nt=N0λt]。接著教師可讓學(xué)生閱讀教材尋找自然界是否真的存在理想的環(huán)境能夠?qū)崿F(xiàn)種群的“J”型增長。

深度學(xué)習(xí)強調(diào)學(xué)習(xí)者進行理解性學(xué)習(xí)，從而掌握核心概念，而不是簡單地對概念進行機械記憶。本節(jié)課的核心是學(xué)生嘗試建立數(shù)學(xué)模型解釋種群的數(shù)量變化。學(xué)生根據(jù)表格數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)規(guī)律來構(gòu)建蝗蟲種群數(shù)量的增長模型是沒有太大難度的，但是學(xué)生往往不能實現(xiàn)由蝗蟲種群數(shù)量增長模型[Nt=20t]轉(zhuǎn)變?yōu)榉N群“J”型增長的通用數(shù)學(xué)模型[Nt=N0λt]，只能進行機械記憶。因此，教師要設(shè)置遞進式的問題，層層誘導(dǎo)學(xué)生不斷完善模型，促進學(xué)生對種群“J”型增長數(shù)學(xué)模型的深度理解和深度構(gòu)建，實現(xiàn)高水平知識的獲得，并在此過程中提升學(xué)生的科學(xué)思維。

三、小組討論關(guān)聯(lián)新舊知識，培養(yǎng)生命觀念

教師出示資料：科學(xué)防治蝗蟲可以采用藥物殺滅，也可以采用生物防治。中國自古就有牧鴨治蝗，不僅成本低，也不會導(dǎo)致環(huán)境污染，還能修復(fù)生物鏈，一舉多得。請同學(xué)們寫出資料中的食物鏈，并進行小組討論：在自然界中，蝗蟲種群會一直持續(xù)增長下去嗎？請給出理由。學(xué)生利用初中所學(xué)的食物鏈以及生態(tài)系統(tǒng)有一定穩(wěn)定性的相關(guān)知識，可以判斷出種群不可能一直呈“J”型增長。此時教師介紹種群“S”型增長模型與“K”值：自然界的資源與空間總是有限的，當(dāng)種群密度增大時，種內(nèi)競爭就會加劇，種群出生率降低，死亡率增高，當(dāng)二者趨于平衡，種群數(shù)量達到環(huán)境容納量“K”值后，便不再增長，維持在一個穩(wěn)定的水平。

深度學(xué)習(xí)提倡學(xué)生要廣泛而有效地激活先前的經(jīng)驗來參與當(dāng)下的學(xué)習(xí)，將當(dāng)下的學(xué)習(xí)內(nèi)容與已有的經(jīng)驗建立起聯(lián)系，從而使知識轉(zhuǎn)化為與學(xué)生個體有關(guān)聯(lián)的可以思考的內(nèi)容，促進學(xué)生進行主動高效的建構(gòu)，以生成新的知識[10]。學(xué)生在初中階段通過學(xué)習(xí)了解到生態(tài)系統(tǒng)具有一定的自我調(diào)節(jié)能力，生態(tài)系統(tǒng)中各種生物的數(shù)量和所占比例是相對穩(wěn)定的?；诖耍處熆衫觅Y料設(shè)置小組討論，使學(xué)生利用先前經(jīng)驗進行思考判斷，明白種群不可能一直呈“J”型增長，加深學(xué)生對種群“S”型增長的理解，進而讓學(xué)生從種群水平認(rèn)識生命觀念中的穩(wěn)態(tài)與平衡觀，理解維持穩(wěn)態(tài)是維持生態(tài)系統(tǒng)健康的基本條件。

四、實踐應(yīng)用實現(xiàn)知識遷移，承擔(dān)社會責(zé)任

教師幫助學(xué)生區(qū)分種群增長率和種群增長速率這兩個描述種群數(shù)量增長的重要的量，使學(xué)生明確種群增長率是指單位時間內(nèi)種群數(shù)量的變化率，即種群增長率=一定時間內(nèi)增加的個體數(shù)量/初始個體數(shù)量;種群增長速率是指單位時間內(nèi)種群數(shù)量的變化值，即種群增長速率=一定時間內(nèi)增長的個體數(shù)量/時間。教師給學(xué)生布置的課后思考任務(wù)：①種群“J”型增長曲線和“S”型增長曲線的增長速率和增長率模型是怎么樣的？②如何利用種群增長曲線和環(huán)境容納量去對蝗蟲、家鼠等有害動物進行防治？③閱讀教材“種群數(shù)量的波動和下降”的內(nèi)容，分析總結(jié)影響種群數(shù)量變化的主要因素，并思考如何保護野生生物資源以及恢復(fù)瀕危動物種群。

深度學(xué)習(xí)強調(diào)知識的遷移與應(yīng)用，學(xué)生要內(nèi)化所學(xué)知識并創(chuàng)造性地解決不同的實際問題，做到舉一反三、觸類旁通，實現(xiàn)知行合一。在本環(huán)節(jié)中，教師通過布置課后思考任務(wù)引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用本節(jié)課所學(xué)知識解決問題，從而提升學(xué)生的社會責(zé)任感。因此，教師要將學(xué)習(xí)內(nèi)容與自然、生產(chǎn)生活、社會熱點等方面解決聯(lián)系起來，提供給學(xué)生參與個人或社會事務(wù)討論的機會，提高學(xué)生運用生物知識來解釋生活現(xiàn)象和解決實際問題的能力，提升學(xué)生對所學(xué)知識的認(rèn)同感，使學(xué)生主動承擔(dān)作為公民的社會責(zé)任。

綜上，深度學(xué)習(xí)相對于被動性、機械性、記憶性的淺層學(xué)習(xí)而言，它可以實現(xiàn)學(xué)生對知識的理解、建構(gòu)、遷移和應(yīng)用，能夠使生物學(xué)教學(xué)真正成為核心素養(yǎng)落實的主場。由此可見，深度學(xué)習(xí)是高中生物學(xué)課堂教學(xué)的必然選擇。從教育者角度出發(fā)，深度學(xué)習(xí)的本質(zhì)就是深度教學(xué)，為了促進學(xué)生的深度學(xué)習(xí)，教師非常有必要對高中生物學(xué)教學(xué)進行改革，重新審視自己的教學(xué)設(shè)計、教學(xué)策略等，以便讓自己的教學(xué)更好地促進學(xué)生的學(xué)習(xí)，切實有效地提升學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

[1]? 中華人民共和國教育部.普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018：3-4.

[2]? 王鳳春，李德安.基于核心素養(yǎng)的深度學(xué)習(xí)[J].教育教學(xué)論壇，2020（9）：258-259.

[3]? 吳舉宏.促進深度學(xué)習(xí)的中學(xué)生物學(xué)教學(xué)策略[J].生物學(xué)教學(xué)，2017（10） ： 18-20.

[4]? 何莉燕，朱俊.例談基于深度學(xué)習(xí)的高效課堂的構(gòu)建[J].生物學(xué)教學(xué)，2019（9）：9-11.

[5]? 安云彥，李寧，李秋石.生物學(xué)核心素養(yǎng)視角下深度學(xué)習(xí)的構(gòu)建[J].生物學(xué)教學(xué)，2020（1）：7-9.

[6]? 林遠(yuǎn). 治理非洲蝗災(zāi)亟待國際合作[N]. 經(jīng)濟參考報，2020-02-24（3）.

[7]? 殷悅.巨型蝗災(zāi)席卷東部非洲[J].世界知識，2020（6）：52-53.

[8]? 華樺，高礦.落實核心素養(yǎng)，促進深度學(xué)習(xí)：以“帶電粒子在勻強磁場中的運動”為例[J].湖南中學(xué)物理，2019（10）：54-56.

[9]? 吳久宏.基于真實情境的高中生物學(xué)深度學(xué)習(xí)[J].中學(xué)生物教學(xué)，2019（Z1）：19-22.

[10]? 黃網(wǎng)官.初中物理深度學(xué)習(xí)：從理解到發(fā)生[J].教育研究與評論（中學(xué)教育教學(xué)），2019（8）：28-32.

（責(zé)任編輯 黃春香）