促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的中學(xué)生物學(xué)教學(xué)策略

吳舉宏

(江蘇省教育科學(xué)研究院 南京 210013)

盡管有效教學(xué)與高效課堂、自主學(xué)習(xí)與翻轉(zhuǎn)課堂等理論與實(shí)踐風(fēng)起云涌，但是教學(xué)與研究的繁榮和熱鬧難以掩飾學(xué)生思維蒼白、創(chuàng)新乏力的不爭事實(shí)。生物學(xué)課堂為什么缺乏力量？主要原因在于課堂中充斥著淺層學(xué)習(xí)。生物學(xué)課堂必須促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，生物學(xué)課堂迫切需要回歸理科屬性和彰顯科學(xué)本質(zhì)。

1 深度學(xué)習(xí)的主要特征

深度學(xué)習(xí)(deep learning)概念是美國學(xué)者Ference Marton和Roger Saljo于1976年首次提出，之后在認(rèn)知科學(xué)和信息技術(shù)領(lǐng)域得到研究者的關(guān)注。雖然他們對于深度學(xué)習(xí)概念的界定不盡相同，但在深度學(xué)習(xí)與淺層學(xué)習(xí)的差異性，以及深度學(xué)習(xí)的本質(zhì)和特征方面，理解和認(rèn)識基本相同[1]。

深度學(xué)習(xí)是指在主動加工、深度理解的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)者能夠批判性地學(xué)習(xí)新知識，并將它們?nèi)谌朐械恼J(rèn)知結(jié)構(gòu)中，經(jīng)過高水平思維過程，靈活運(yùn)用所學(xué)知識和能力，解決實(shí)際問題的一種學(xué)習(xí)方式。深度學(xué)習(xí)與淺層學(xué)習(xí)在學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)狀態(tài)、學(xué)習(xí)內(nèi)容、思維層次、遷移能力等方面存在顯著差異(表1)[2]。

表1 深度學(xué)習(xí)與淺層學(xué)習(xí)的比較

由此可見，深度學(xué)習(xí)注重知識學(xué)習(xí)的批判理解，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)內(nèi)容的有機(jī)整合，關(guān)注學(xué)習(xí)過程的建構(gòu)反思，重視學(xué)習(xí)過程中的知識遷移、高階思維和問題解決。因此，深度學(xué)習(xí)是一種高階思維為主導(dǎo)的學(xué)習(xí)過程，是一種更接近知識本質(zhì)和智慧內(nèi)核的學(xué)習(xí)方式。

2 促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的教學(xué)策略

今天我們倡導(dǎo)深度學(xué)習(xí)，并不是徹底與淺層學(xué)習(xí)決裂和斗爭，因?yàn)閮烧卟⒉皇峭耆珜α⒌亩∩彡P(guān)系。淺層學(xué)習(xí)是深度學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)和前提，深度學(xué)習(xí)是淺層學(xué)習(xí)的深化和提高(圖1)[2]。

圖1 淺層學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為深度學(xué)習(xí)的過程

2.1 整合內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生深度建構(gòu) 就學(xué)習(xí)內(nèi)容而言，如今的生物學(xué)教學(xué)還是過于看重孤立、零散、碎片化地記憶書本知識，而與社會生活、生產(chǎn)實(shí)踐、自然世界和認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)融合度不高，就連學(xué)科之間、學(xué)科內(nèi)不同模塊之間的知識內(nèi)容的整合性也比較低。教師引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)的方法沒有根本性的變化，知識內(nèi)容仍然與彼此獨(dú)立、毫無聯(lián)接的“馬賽克”相似。深度學(xué)習(xí)實(shí)質(zhì)上是結(jié)構(gòu)性與非結(jié)構(gòu)性知識意義的建構(gòu)過程，也是復(fù)雜的信息加工過程，必須對先前知識進(jìn)行激活，并和所獲得的知識進(jìn)行有效和精細(xì)的深度加工[3]。所以，生物學(xué)教師首先需要全面地分析教材體系，深入挖掘與教材內(nèi)容相關(guān)聯(lián)的生活世界的知識；其次需要在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生實(shí)現(xiàn)基于問題的多維度、立體式的知識整合，將知識以整合態(tài)、情境化的方式納入已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中，對比表、維恩圖、概念圖、思維導(dǎo)圖、魚骨圖等都是有效的建構(gòu)學(xué)習(xí)工具。這樣的聯(lián)接整合，使學(xué)習(xí)內(nèi)容具有“彈性化”和“框架式”特征，并借助情境性的心理親和力系統(tǒng)地存儲于長時記憶中，從而有利于學(xué)生進(jìn)行有意義的知識建構(gòu)，為知識的提取與加工、遷移與應(yīng)用奠定堅實(shí)可靠的基礎(chǔ)。

2.2 創(chuàng)設(shè)情境，引導(dǎo)學(xué)生深度體驗(yàn) 情境認(rèn)知理論認(rèn)為，唯有將學(xué)習(xí)嵌入其所關(guān)聯(lián)的社會和自然情境之中，促進(jìn)知識向真實(shí)生活情境遷移，有意義的學(xué)習(xí)才有可能發(fā)生[4]。這就要求教師創(chuàng)設(shè)源于社會實(shí)踐和學(xué)生生活的真實(shí)情境，讓學(xué)生陶醉在真實(shí)情境中，親身感悟所學(xué)知識的內(nèi)涵和本質(zhì)，深度體驗(yàn)所學(xué)知識在社會實(shí)踐和現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用方式和實(shí)際意義。創(chuàng)設(shè)真實(shí)而富有教育價值的學(xué)習(xí)情境，引導(dǎo)學(xué)生深度體驗(yàn)，是深度學(xué)習(xí)發(fā)生的重要條件之一。

例如，在學(xué)習(xí)“軟體動物”時，讓學(xué)生觀察田螺野外生活習(xí)性，提出“田螺是如何牢牢吸附在巖石表面的”問題，讓學(xué)生先將干、濕兩組塑料吸盤按在櫥柜表面，然后垂直拔下塑料吸盤，最后交流對比和分析兩組實(shí)驗(yàn)活動的體會。再如，在學(xué)習(xí)“靈長類動物”時，為了幫助學(xué)生深度理解“人類大拇指的作用”，請學(xué)生參與下列體驗(yàn)活動：①輕輕地用帶子綁住常用的那只手，使大拇指與其他手指方向相同；②分別嘗試完成下列動作：試著拿起筆寫一個句子，把課本或錘子遞給另一個同學(xué)，把網(wǎng)球投入2 m遠(yuǎn)的垃圾桶中，在操場較低單杠上做幾個引體向上動作，和沒有束綁五指的同學(xué)試試打打乒乓球；③松開帶子，再重復(fù)上述動作；④請學(xué)生描述活動感受和體會，分析并回答“為什么說對握拇指是靈長類動物的一種重要適應(yīng)性特征”的問題[5]。上述活動體驗(yàn)，可以使學(xué)生很快處于一種主動、積極的情境氛圍中，滿足學(xué)生求知樂趣的內(nèi)在需求，從而有利于激發(fā)其好奇心和學(xué)習(xí)動機(jī)，促進(jìn)認(rèn)知活動走向深入。

2.3 聚焦問題，引導(dǎo)學(xué)生深度探究 現(xiàn)代教學(xué)論認(rèn)為，學(xué)習(xí)發(fā)生的根本條件在于問題，深度學(xué)習(xí)需要有教育價值問題的引導(dǎo)。“學(xué)起于思，思起于疑，疑解于問”，好問題是深度學(xué)習(xí)的啟動器和動力源，好問題才能引導(dǎo)學(xué)生在高階思維中較為持久地追尋具體知識所蘊(yùn)含的思想與方法，以及問題解決的核心策略。什么是好問題？這本身就是非常值得探討的一個好問題。好問題往往首先是現(xiàn)實(shí)問題，現(xiàn)實(shí)問題不是那種套用規(guī)則和方法就能夠解決的良構(gòu)領(lǐng)域(well-structured domain)的問題，而是結(jié)構(gòu)分散、規(guī)則冗雜的劣構(gòu)領(lǐng)域(ill-structured domain)的問題[1]。要解決劣構(gòu)領(lǐng)域的問題，需要學(xué)生不僅要掌握知識與方法，還需要學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)的知識與方法創(chuàng)造性地解決問題，這恰恰就是深度學(xué)習(xí)的本質(zhì)特征之一。

例如，在學(xué)習(xí)“生物多樣性的保護(hù)”時，首先向?qū)W生呈現(xiàn)兩則真實(shí)的案例：①1998年3月，美國魚類與野生生物保護(hù)管理局將11只墨西哥灰狼放歸到亞利桑那州的森林中。這種灰狼于20年前已經(jīng)在這個區(qū)域滅絕。依據(jù)瀕危物種條例，牛仔們禁止殺害這些放歸的灰狼。然而，當(dāng)?shù)胤梢?guī)定，如果這些灰狼傷害家畜，牛仔們?nèi)钥梢詫⑺鼈儦⑺?。?995年，一群灰狼在加拿大被捕獲，然后被引入黃石國家公園。一段時間后，灰狼的數(shù)目迅速增長，而且咬死了許多奶牛。1997年12月，美國眾議院法庭裁定這些灰狼必須立即遷出黃石國家公園。然而，一些社團(tuán)對此裁定不服，繼續(xù)上訴，而灰狼未來的家至今仍未定奪。 再組織學(xué)生思考問題：①假設(shè)你是案例一中描述的一個牛仔，對1998年的放歸項目，你將提出哪些疑議？②在案例一中，請?zhí)岢瞿阒С址艢w項目的觀點(diǎn)和論據(jù)。③在案例二中，請描述科學(xué)家在灰狼未來住所的選擇中扮演怎樣的角色。④請你分別扮演案例一、二中一只灰狼向法官申訴[5]。

心理學(xué)理論認(rèn)為，個體生來就有學(xué)習(xí)的本能，個體都有探求未知疑惑、解決認(rèn)知失衡的本能。真實(shí)的、情境化的問題能夠驅(qū)動學(xué)生的好奇心，發(fā)展學(xué)生的高階思維能力，指引學(xué)生的思想之舟駛向知識海洋的深處，走向智慧世界的彼岸。

2.4 注重評價，引導(dǎo)學(xué)生深度反思 近幾十年來，國際教育評價理念發(fā)生了兩次重大轉(zhuǎn)向，即從“對學(xué)習(xí)的評價”(assessment of learning)轉(zhuǎn)向“為了學(xué)習(xí)的評價”(assessment for learning)，再從“為了學(xué)習(xí)的評價”進(jìn)一步轉(zhuǎn)向“評價即學(xué)習(xí)”(assessment as learning)?！霸u價即學(xué)習(xí)”理念認(rèn)為，評價不再只是針對學(xué)習(xí)的結(jié)果，更要體現(xiàn)在學(xué)習(xí)過程中；評價本身也是一種學(xué)習(xí)，評價本身就是學(xué)生發(fā)展元認(rèn)知的過程，應(yīng)更加關(guān)注高層次能力的評價；課堂教學(xué)中應(yīng)注重發(fā)揮學(xué)生作為評價主體的作用，組織學(xué)生進(jìn)行自我評價與監(jiān)控，教師的作用主要是評價的設(shè)計者和輔助者[6]。

相較于紙筆測試等終結(jié)性評價，過程性評價才是日常教學(xué)評價的主要手段，它不僅是學(xué)習(xí)過程的有機(jī)組成部分，而且也是真實(shí)情境中的重要因素，所以在日常教學(xué)中教師需要將教學(xué)評價持續(xù)性和適時性地嵌合在教學(xué)進(jìn)程中。教師應(yīng)盡可能讓學(xué)生承擔(dān)過程性評價的主體作用，讓他們運(yùn)用自我評價和相互評價的方法，監(jiān)控學(xué)習(xí)進(jìn)程，選擇認(rèn)知策略，反思成長業(yè)績。

深度學(xué)習(xí)需要教師在評價過程中重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生元認(rèn)知能力和思維品質(zhì)的發(fā)展，回應(yīng)性教學(xué)策略是重要選擇之一。大量研究表明，“學(xué)生學(xué)習(xí)的重要收獲來源于經(jīng)常向?qū)W生提供有關(guān)他們學(xué)習(xí)的反饋，尤其是當(dāng)反饋包含了可以引導(dǎo)學(xué)生不斷努力的具體意見時。當(dāng)反饋關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)過程而非最終成果時，反饋就會極大地促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)”[1]。

例如，在學(xué)習(xí)“免疫調(diào)節(jié)”時，教師組織以“消滅還是保存天花病毒”為主題的辯論會。首先，呈現(xiàn)背景資料：“1980年，世界衛(wèi)生組織(WHO)宣布了人類取得的一項舉世矚目的勝利，即天花已經(jīng)完全消除出人類社會?，F(xiàn)在世界上天花病毒樣本只存在于兩個實(shí)驗(yàn)室，一個在美國，一個在俄羅斯?，F(xiàn)在科學(xué)家必須做出決定，是消滅還是繼續(xù)保存這兩個實(shí)驗(yàn)室中的天花病毒。[5]”然后，由學(xué)生按照自己持有的觀點(diǎn)分組，準(zhǔn)備辯論材料，進(jìn)行正方和反方辯論。最后，安排學(xué)生根據(jù)辯論會現(xiàn)場表現(xiàn)進(jìn)行自評和互評。這場辯論會含有兩個階段的評價活動：首先需要對消滅還是保存天花病毒這項重大科研決定和社會公共安全衛(wèi)生決策進(jìn)行反復(fù)權(quán)衡與評價，其次需要對辯論會現(xiàn)場自己和其他同學(xué)的表現(xiàn)進(jìn)行對比評價。

再如，在進(jìn)行“用綠葉中色素提取和分離”實(shí)驗(yàn)教學(xué)時，首先讓學(xué)生分組自行選擇實(shí)驗(yàn)課題和設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案，有的小組以“光合作用真的離不開葉綠素嗎”為探究課題，選擇紅莧菜、紅楓作為實(shí)驗(yàn)材料；有的小組以“植物葉片在生長過程中色素種類和含量會變化嗎”為研究課題，選擇了不同葉齡菠菜葉作為實(shí)驗(yàn)材料；有的小組對“不同植物葉片所含色素種類和含量有區(qū)別嗎”的問題頗感興趣，于是他們選擇了菠菜葉、蠶豆葉和莧菜葉等作為實(shí)驗(yàn)對象；有的小組確立“綠葉為什么變黃”為探究課題，選擇菠菜的綠葉、黃葉作為實(shí)驗(yàn)材料，等等。在學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中，教師可用攝像機(jī)或手機(jī)拍攝和采集學(xué)生創(chuàng)新或不當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)方法和操作過程，作為分析評價內(nèi)容。通過電腦和投影儀向全班學(xué)生展示所拍攝的實(shí)驗(yàn)過程錄像，組織評價和探討下列實(shí)驗(yàn)操作是否恰當(dāng)：例如，在充分研磨葉片之后，立即加入CaCO3，把10 mL無水乙醇一次性加入研缽進(jìn)行研磨，沿鉛筆線連續(xù)多次畫濾液細(xì)線，用100 mL量筒而未用10 mL量筒量取無水乙醇，層析時讓層析液沒及濾紙條上的濾液細(xì)線等等。通過回應(yīng)性教學(xué)策略和過程性評價的運(yùn)用，有效促進(jìn)了學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。