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(jìn)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(shí)情境、進(jìn)行有效設(shè)問(wèn)、開(kāi)展小組討論、設(shè)置實(shí)踐任務(wù)四個(gè)方面來(lái)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)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(hào)]? ? G633.91? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]? ? A? ? ? ? [文章編號(hào)]? ? 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(guò)程中逐步形成的適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展所需要的正確價(jià)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(huì)責(zé)任4個(gè)要素組成[1]。在核心素養(yǎng)的概念中，強(qiáng)調(diào)的是學(xué)習(xí)能力、實(shí)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(dòng)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(dòng)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(guó)學(xué)者羅杰·薩爾喬和倫斯·馬頓針對(duì)孤立記憶和非批判性接受知識(shí)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(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)過(guò)程的主動(dòng)構(gòu)建，重視學(xué)習(xí)者對(duì)知識(shí)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(yùn)用和問(wèn)題解決[4]。隨著近年來(lái)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(duì)如何實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)理論在具體學(xué)科中落地這一問(wèn)題仍然需要進(jìn)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(shí)情境激發(fā)探究欲望，促進(jìn)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(chóng)被認(rèn)為是世界上最具破壞力的遷徙性害蟲(chóng)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(jī)[6]。占地一平方公里的蝗蟲(chóng)種群一天可吃掉3.5萬(wàn)人的口糧，在理想自然條件下，每一代蝗蟲(chóng)的數(shù)量都將有大約20倍的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，而蝗蟲(chóng)每代可活躍三個(gè)月，在六個(gè)月之后蝗蟲(chóng)種群將會(huì)有400倍的增長(zhǎng)[7]。教師提出問(wèn)題：假設(shè)蝗蟲(chóng)種群數(shù)量有1億，那么經(jīng)過(guò)3個(gè)月后，第一代蝗蟲(chóng)數(shù)量為多少？第二代呢？請(qǐng)同學(xué)們通過(guò)計(jì)算完成表1，寫出蝗蟲(chóng)種群繁殖t代的數(shù)量計(jì)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(chóng)種群數(shù)量的增長(zhǎng)。

深度學(xué)習(xí)是學(xué)生源于自身內(nèi)部動(dòng)機(jī)對(duì)真實(shí)有價(jià)值的學(xué)習(xí)情境展開(kāi)深刻豐富且有意義的學(xué)習(xí)，其強(qiáng)調(diào)的是學(xué)生主動(dòng)進(jìn)行信息加工，積極構(gòu)建知識(shí)框架。因此，在實(shí)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(jìn)而影響課堂教學(xué)效率[8]。教師利用“非洲蝗災(zāi)”這個(gè)社會(huì)熱點(diǎn)有效激發(fā)學(xué)生探究“蝗蟲(chóng)種群數(shù)量增長(zhǎng)”的欲望，加強(qiáng)學(xué)生的內(nèi)在學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)構(gòu)建數(shù)學(xué)模型。能夠促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)的真實(shí)情境應(yīng)從實(shí)踐中來(lái)，生物學(xué)科是與現(xiàn)實(shí)生活聯(lián)系最為密切的學(xué)科之一，因此可以通過(guò)生活實(shí)踐、生物科學(xué)史、科技進(jìn)展、社會(huì)熱點(diǎn)等來(lái)創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境[9]。

二、有效設(shè)問(wèn)促進(jìn)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(chóng)種群數(shù)量增加的數(shù)學(xué)模型為[Nt=20t]。教師提問(wèn)：蝗蟲(chóng)數(shù)量一定會(huì)一直按照數(shù)學(xué)模型[Nt=20t]進(jìn)行增長(zhǎng)嗎？如果蝗蟲(chóng)種群起始數(shù)量不是1億，變成2億、3億、N0億時(shí)，數(shù)學(xué)模型是怎樣的？如果蝗蟲(chóng)種群每一代不是按照20倍增長(zhǎng)，而是30倍、40倍、100倍、λ倍時(shí)，蝗蟲(chóng)種群數(shù)量增長(zhǎng)模型又是怎樣的呢？教師根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知水平，通過(guò)問(wèn)題的層層推進(jìn)，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(zhǎng)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(zhǎng)。

深度學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者進(jìn)行理解性學(xué)習(xí)，從而掌握核心概念，而不是簡(jiǎn)單地對(duì)概念進(jìn)行機(jī)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(lái)構(gòu)建蝗蟲(chóng)種群數(shù)量的增長(zhǎng)模型是沒(méi)有太大難度的，但是學(xué)生往往不能實(shí)現(xiàn)由蝗蟲(chóng)種群數(shù)量增長(zhǎng)模型[Nt=20t]轉(zhuǎn)變?yōu)榉N群“J”型增長(zhǎng)的通用數(shù)學(xué)模型[Nt=N0λt]，只能進(jìn)行機(jī)械記憶。因此，教師要設(shè)置遞進(jìn)式的問(wèn)題，層層誘導(dǎo)學(xué)生不斷完善模型，促進(jìn)學(xué)生對(duì)種群“J”型增長(zhǎng)數(shù)學(xué)模型的深度理解和深度構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)高水平知識(shí)的獲得，并在此過(guò)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(shí)，培養(yǎng)生命觀念

教師出示資料：科學(xué)防治蝗蟲(chóng)可以采用藥物殺滅，也可以采用生物防治。中國(guó)自古就有牧鴨治蝗，不僅成本低，也不會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染，還能修復(fù)生物鏈，一舉多得。請(qǐng)同學(xué)們寫出資料中的食物鏈，并進(jìn)行小組討論：在自然界中，蝗蟲(chóng)種群會(huì)一直持續(xù)增長(zhǎng)下去嗎？請(qǐng)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(shí)，可以判斷出種群不可能一直呈“J”型增長(zhǎng)。此時(shí)教師介紹種群“S”型增長(zhǎng)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(shí)，種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)就會(huì)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(dá)到環(huán)境容納量“K”值后，便不再增長(zhǎng)，維持在一個(gè)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(yàn)來(lái)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(yàn)建立起聯(lián)系，從而使知識(shí)轉(zhuǎn)化為與學(xué)生個(gè)體有關(guān)聯(lián)的可以思考的內(nèi)容，促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行主動(dòng)高效的建構(gòu)，以生成新的知識(shí)[10]。學(xué)生在初中階段通過(guò)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(duì)穩(wěn)定的。基于此，教師可利用資料設(shè)置小組討論，使學(xué)生利用先前經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行思考判斷，明白種群不可能一直呈“J”型增長(zhǎng)，加深學(xué)生對(duì)種群“S”型增長(zhǎng)的理解，進(jìn)而讓學(xué)生從種群水平認(rèn)識(shí)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(shí)踐應(yīng)用實(shí)現(xiàn)知識(shí)遷移，承擔(dān)社會(huì)責(zé)任

教師幫助學(xué)生區(qū)分種群增長(zhǎng)率和種群增長(zhǎng)速率這兩個(gè)描述種群數(shù)量增長(zhǎng)的重要的量，使學(xué)生明確種群增長(zhǎng)率是指單位時(shí)間內(nèi)種群數(shù)量的變化率，即種群增長(zhǎng)率=一定時(shí)間內(nèi)增加的個(gè)體數(shù)量/初始個(gè)體數(shù)量;種群增長(zhǎng)速率是指單位時(shí)間內(nèi)種群數(shù)量的變化值，即種群增長(zhǎng)速率=一定時(shí)間內(nèi)增長(zhǎng)的個(gè)體數(shù)量/時(shí)間。教師給學(xué)生布置的課后思考任務(wù)：①種群“J”型增長(zhǎng)曲線和“S”型增長(zhǎng)曲線的增長(zhǎng)速率和增長(zhǎng)率模型是怎么樣的？②如何利用種群增長(zhǎng)曲線和環(huán)境容納量去對(duì)蝗蟲(chóng)、家鼠等有害動(dòng)物進(jìn)行防治？③閱讀教材“種群數(shù)量的波動(dòng)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(hù)野生生物資源以及恢復(fù)瀕危動(dòng)物種群。

深度學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)知識(shí)的遷移與應(yīng)用，學(xué)生要內(nèi)化所學(xué)知識(shí)并創(chuàng)造性地解決不同的實(shí)際問(wèn)題，做到舉一反三、觸類旁通，實(shí)現(xiàn)知行合一。在本環(huán)節(jié)中，教師通過(guò)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(shí)解決問(wèn)題，從而提升學(xué)生的社會(huì)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(huì)熱點(diǎn)等方面解決聯(lián)系起來(lái)，提供給學(xué)生參與個(gè)人或社會(huì)事務(wù)討論的機(jī)會(huì)，提高學(xué)生運(yùn)用生物知識(shí)來(lái)解釋生活現(xiàn)象和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，提升學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的認(rèn)同感，使學(xué)生主動(dòng)承擔(dān)作為公民的社會(huì)責(zé)任。

綜上，深度學(xué)習(xí)相對(duì)于被動(dòng)性、機(jī)械性、記憶性的淺層學(xué)習(xí)而言，它可以實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)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(shí)的主場(chǎng)。由此可見(jiàn)，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(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)，教師非常有必要對(duì)高中生物學(xué)教學(xué)進(jìn)行改革，重新審視自己的教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)策略等，以便讓自己的教學(xué)更好地促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)，切實(shí)有效地提升學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

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（責(zé)任編輯 黃春香）