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基于深度学习的思维提升策略

2018-01-25邰玉韦

教学月刊(中学版) 2018年7期
关键词:生物学思维能力深度

□邰玉韦

(常州市北郊初级中学,江苏常州 213002)

深度学习的概念是美国学者Ference Mar⁃ton和Roger Saljo借鉴布鲁姆认知维度层次划分理论提出的。深度学习的内涵指向学生学习品质的提升,强调理解性的学习、批判性的高阶思维、主动的知识建构、有效的知识迁移及真实问题的解决。发展学生生物学核心素养,引导学生走向深度学习,需要基于更有意义的教学设计和创新实践。

一、基于系统观察思考,引发深度学习

观察目标越明确,观察感知越深刻,思维提升越显著。在生物教学中要引导学生由表及里、由上到下、由远到近、由整体到局部、由外表到本质、由宏观到微观等顺序进行系统的观察。基于系统观察教学设计的基础上,引发深度学习,提升学生思维。

《鸟类的生殖和发育》是苏教版《生物学》八下第二十一章第五节的内容,属于《义务教育生物学课程标准(2011年版)》重要概念“动物的生殖和发育”的部分内容。课标对概念内容解读为:不同动物发育的方式可能不同;有些动物的幼体与成体形态相似,有些动物的幼体与成体形态差别很大。在这节课之前已经安排了两节其他动物的生殖和发育的课,即《昆虫的生殖和发育》和《两栖类的生殖和发育》,这样的精心选择和安排与《鸟类的生殖和发育》这节课有着同工异曲之妙。那么如何基于本节课的教学设计,走向深度学习,帮助学生理解和把握概念的内涵和外延?通过小组合作,探究鸟卵适于鸟类在陆地上发育的结构特点。(1)探究鸟卵的外部结构:通过体验和生活常识理解形状、卵壳的硬度和气孔存在以及意义。(2)探究鸟卵的内部结构:用镊子柄轻敲鸡卵钝端,将卵壳连同外壳膜除去;将内壳膜剪破,把壳膜内的物质轻轻倒入培养皿;依次认识卵白、卵黄、卵黄膜、卵带和胚盘,并探究各部分的功能。(3)探究鸟卵的发育过程,了解鸟卵的内部结构与功能:采用直观教学,解剖鸡卵或毛蛋;组织学生课外用自制的孵化箱孵化鸡卵,观察鸡卵孵化的全过程;展示部分照片或视频。(4)用表格归纳总结昆虫、两栖类和鸟类的生殖和发育特点。

设计理念:设计一系列深入的观察活动,是基于探究鸟卵适于鸟类在陆地上发育的外部和内部结构特点,帮助学生体验和理解:鸡卵的每部分结构与其功能是相适应的,鸡卵没有这样椭圆形的外部形态和内外卵壳的保护,无法适应外界复杂的“风吹雨打”的陆地环境,也就无法在陆地上平安地保存下来;没有卵白和卵黄提供营养,没有胚盘,鸟卵无法在体外发育成个体,形成结构和功能观。同时这些结构特点是生物长期进化所形成的,是生物适应环境的一种体现,适者生存,不适者被淘汰;每种鸟卵可能有所不同,每种动物的生殖发育又有所不同,因为环境是多样的,适应也是多样的,适应的多样性正是进化的结果等,进而形成进化与适应观。

二、基于深刻活动体验,走向深度学习

深度学习强调学生对知识的应用和问题解决,促进和培养学生的高阶思维能力。义务教育阶段要发展的高阶思维能力主要指批判性思维能力、创造性思维能力、问题解决能力等[1]。因此,关注学生深刻的体验探究活动,才能走向深度学习,才能发展学生的高阶思维能力和探究能力。

《探究微生物对纸巾的分解作用》是一项解决生活问题、突出创新实践的探究活动。课题产生的依据来自《义务教育生物学课程标准(2011年版)》中的重要概念“不同类群的生物各有其特征,在生物圈中具有不同的作用,保护生物的多样性极为重要”。纸巾或手帕纸是学生比较熟悉的生活必需品,是如何消失的呢?真的被土壤中的微生物分解了吗?因为教材上并没有安排这个实验,所以要充分发挥学生的自主创新实践能力。提供更多的自主创新空间,学生畅想得越多,方案就越多,创新的活力就越强,思维提升的空间也就越大。如:(1)土壤选用上。同学们意见有很大分歧,从任何地方的土壤都可以慢慢讨论到用富含有机质的肥沃的土壤比较好;从上层的土壤慢慢讨论到中层的土壤比较好,问题解决的理由是这样的土壤微生物会更多些。(2)器具选用上。讨论到用盆子太大,不方便,而且每个实验组没有必要取这么多土壤,但两个盆子制备土壤浸出液是必要的;讨论到每组可以带纸杯但并不环保,破坏森林资源,讨论到可以从班里收集每天用的饮料瓶,又讨论到矿泉瓶口这么小,可以用小刀把饮料瓶一分为二,上半瓶取土壤浸出液和过滤用,下半瓶做观察探究实验用。(3)在方案设计上。方案从无到有,从粗陋到科学,整个设计过程充分体现了民主、互动和创新。最后,成熟的方案设计如下:用盆子取中层土壤加水搅拌至均匀;用小刀把矿泉水瓶制作成两个大小一样的容器A、B;在容器A中放入150 mL蒸馏水;用烧杯取土壤溶液,用纱布过滤2~3次;在容器B中放入150mL土壤溶液过滤液;在实验容器A、B中各放入一张相同大小的纸巾;每隔一周用尿糖试纸检测2~3次;观察记录现象,发现问题并及时解决;得出结论。(4)在尿糖试纸使用上。学生将带来的尿糖试纸拿出来比较,发现尿糖试纸条有粉红色条的,也有浅蓝色条的,经过研究说明书,分析后明白原理是一样的,可以大胆检测。

设计理念:经过科学论证和辩证的思维过程,学生的体验往往比较深刻,因为是创新实践活动,学生在面对种种实际问题和想办法解决的过程中,发展了学生主动创新能力、批判性思维能力和解决问题的能力。生物学创新实验活动的立项和完成,一般基于生物学知识和原理来解决实际生活问题,是知识的拓展和运用,属于深度学习。课题选择常常具有新颖性、丰富性、实践性、创新性和探究性等特点,实验探究过程中能发展学生的批判性思维、创新探究能力和健康生存能力等,符合新课程的核心理念,发展了学生多层次思维能力和科学探究能力。

三、基于形成学科思想,激发深度学习

生物学思想是生物学思维的结晶。“如果说概念原理体系是学科的‘肌体’,那么科学思想就是学科的‘灵魂’,两者有机结合才能体现一门学科的整体内涵和思想。”[2]生物学理性思维的特质更多表现在崇尚真知,能理解和掌握基本的科学原理和方法;能运用科学的思维方式认识事物、解决问题、指导行为。生物学培养理性思维的方式很多,其中模型建构是常用的发展学生理性思维的生物学思想和方法。

《人体与外界环境的气体交换》中“呼吸运动的发生过程”,既是教学重点又是教学难点。但相对于七年级学生的实际学习,存在一定的困难。首先,学生对胸廓的组成、膈肌、肋间外肌等分布和功能缺乏基础的认识;其次,呼吸运动的过程是动态的,较为复杂和抽象;同时,这部分内容还涉及很多知识点的理解,如:肌肉与骨、体积变化与气压、吸气和呼气与胸廓体积变化等,在学生缺乏基础知识的情况下,对学生的思维具有很大的挑战性。在本节课的实际教学中,设计“建构模型”的动手探究活动,可以化难为易。如“呼吸运动模型”制作材料:小气球、医用V形三通塑料管、乳胶手套、PP材料塑料杯、剪子、橡皮泥、橡皮筋或细线等。活动要求:(1)每小组制作一个简易呼吸运动模型,并说明每一部分代表什么结构。(2)小组间进行模型操作演示。(3)操作探究并回答:①膈肌收缩(下拉乳胶手套),胸廓体积增大还是减小?这时,肺吸气还是呼气?②膈肌舒张(松手回升),胸廓体积增大还是减小?这时,肺吸气还是呼气?③用手连续捏几下塑料杯的壁,观察“气球”有什么变化?(4)问题猜想:肋间肌收缩时,胸廓会怎样运动?体积怎样变化?肺吸气还是呼气?通过问题搭桥、制作模型和层层探究,加深了学生对概念的直观体验和感性认识,增强了学生对呼吸运动发生过程和原理的理解能力,发展了学生的理性思维能力。

设计理念:深度学习的实质是运用学术知识和高阶思维能力在复杂情境中解决问题,可以通过对学习对象进行深度加工来实现。“模型建构”是促进学生积极、深入地参与本节课深度学习的关键,既是学生体验学习的过程,也充分发挥了学生的主体性和参与性,改变了学生的学习方式,形成了解决疑难问题的生物学思想和方法。

四、基于真实情境评价,反思深度学习

评价是改进教学的催化剂,评价可以直接或间接地测量学生深度学习能力,教师才能有意义地教;而深度学习能力往往需要借助于真实情境的表现性评价进行评估[3]。通过真实的评价,表现出学生内隐的能力,使不同层次的学生在原有水平基础上其能力得到发展。

评价方式的有效性起着至关重要的作用。真实情境下的评价形式可以口述评价、实物评价、工作单评价、信息平台评价等,学生思维能力的提升离不开活动培养与评价。如:《探究模拟酸雨对生物的影响》的教学目标确定为重点培养学生的实验方案设计能力。任务一自主设计:经过讨论后,各小组学生自主在实验工作单上制定实验方案,拍照上传至QQ群。任务二评价修改:各小组通过在群中查看其他小组实验工作单上的实验方案,查漏补缺,各小组可以根据需要用红笔及时修改原方案,拍照再次上传QQ群。任务三完善再评价:浏览各小组学习修改后的方案,选出你组认为方案制定最科学最合理的2个小组(如考虑对照实验,有效控制实验变量和无关变量),并进行投票。依据投票结果展示交流,再次评价并说明理由。通过以上教学设计过程,利用一次自主设计、二次修改、三次评价的方式,帮助学生完善了实验方案,提高了设计实验方案的能力。同时,在学生的评价和辩论中,培养了理性思维和批判性思维能力。

设计理念:每个学生都能在同一个平台看到各小组的方案,既能合理评价他组的方案,又能为自己小组方案的修改和完善提供参考,实现互评和自评。通过QQ投票功能实现小组间的互评,学生也直观地看到自己设计的方案被认可的程度,这种评价更直观、更形象和更真实。

总之,深度学习可以促进学生的思维提升,可以促进核心素养的“落地生根”;同时,思维能力和核心素养一旦形成又会有力促进和支持深度学习的再发生。□◢

参考文献:

[1]乜勇,王兰兰.认知学徒制在高阶思维能力培养中的应用[J].现代教育技术,2010(4):38-41.

[2]余文森.树立与新课程相适应的教学观念[J].教育研究,2002(4):58-61.

[3]杨玉琴,倪娟.美国“深度学习联盟”:指向21世纪技能的学校变革[J].当代教育科学,2016(24):37-41.

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