基于深度學(xué)習(xí)理論的“生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性”教學(xué)

丁 婷

(江蘇省無錫市輔仁高級中學(xué) 無錫 214123)

創(chuàng)新型人才能夠在不斷學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上構(gòu)建新的知識體系，從而解決生活或工作應(yīng)用情境中所遇到的新問題。這種對問題的解決、知識的整合與創(chuàng)新、個體的高階思維與關(guān)鍵能力以及通過合作產(chǎn)生集體智慧的訴求，是相互孤立的陳述性知識和脫離情境的程序性知識無法滿足的[1]。當前教育實踐正在積極探索如何培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，深度學(xué)習(xí)正是回應(yīng)時代訴求、指向核心素養(yǎng)的學(xué)習(xí)過程。

所謂深度學(xué)習(xí)，就是指在教師引領(lǐng)下，學(xué)生圍繞具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)主題，積極參與、體驗并獲得發(fā)展的有意義的學(xué)習(xí)過程。在這個過程中，學(xué)生掌握學(xué)科的核心知識，理解學(xué)習(xí)的過程，把握學(xué)科的本質(zhì)及思想方法，形成積極的內(nèi)在學(xué)習(xí)動機、高級的社會性情感、正確的價值觀[2]。

教師在教學(xué)過程中如何有效地促進學(xué)生的深度學(xué)習(xí)呢？本文將從“聯(lián)想與結(jié)構(gòu)”“活動與體驗”“本質(zhì)與變式”“價值與評價”這四個深度學(xué)習(xí)的特征出發(fā)，談?wù)勅绾伍_展“生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性”(高中生物學(xué)必修3)一節(jié)的教學(xué)實踐。

1 聯(lián)想與結(jié)構(gòu)： 實現(xiàn)經(jīng)驗與知識的相互轉(zhuǎn)化

深度學(xué)習(xí)提倡調(diào)動以往的經(jīng)驗來參與當下的學(xué)習(xí)，將當下的學(xué)習(xí)內(nèi)容與已有的經(jīng)驗建立起結(jié)構(gòu)性的關(guān)聯(lián)，從而使知識轉(zhuǎn)化為與學(xué)生個體有關(guān)聯(lián)的、能夠操作和思考的內(nèi)容。

“生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性”是“穩(wěn)態(tài)與環(huán)境”模塊中闡述穩(wěn)態(tài)知識鏈條的最后一環(huán)。筆者提前2個月組織班內(nèi)學(xué)生分組，把“設(shè)計并制作生態(tài)缸，觀察其穩(wěn)定性”作為本學(xué)期的探究課題，確立課題小組組長并合理分工，查閱資料，開展實踐探究，探究結(jié)果將在本節(jié)的課堂教學(xué)中匯報。通過初中生物學(xué)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)初步了解生態(tài)系統(tǒng)的組成成分和食物鏈，初步形成了生物與環(huán)境是一個統(tǒng)一整體的觀點。這種經(jīng)驗和前概念能夠為課題研究的設(shè)計和實施提供支持，促使他們主動地從已有的認知結(jié)構(gòu)中提取有用的信息，并且主動地去搜集相關(guān)信息來自主完善知識結(jié)構(gòu)。經(jīng)歷探究課題，再通過高中課堂教學(xué)進一步學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和三大功能，學(xué)生不斷地把生活經(jīng)驗和新知識融入到自己的認知結(jié)構(gòu)中，而這些新的知識可以指導(dǎo)他們及時對制作的生態(tài)缸進行人工干預(yù)。

2 活動與體驗： 發(fā)展學(xué)生的高階思維能力

“活動與體驗”是深度學(xué)習(xí)的核心特征，“活動”是指以學(xué)生為主體的主動活動，“體驗”是指學(xué)生全身心投入活動時的內(nèi)在體驗。高階思維能力主要由問題求解、決策、批判性思維、創(chuàng)造性思維四大能力構(gòu)成[3]。實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)教學(xué)目標最有效方法之一是將活動與體驗與課程教學(xué)整合起來，實現(xiàn)個體在不斷學(xué)習(xí)的過程中從淺層學(xué)習(xí)的水平逐漸發(fā)展到深度學(xué)習(xí)的水平。認同生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要性，關(guān)注人類活動對生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響等是本節(jié)的教學(xué)目標之一。但是宏觀的生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的調(diào)節(jié)所產(chǎn)生的影響具有較長的滯后性，并不能很快通過各種指標測量出來，而且學(xué)生難以體驗人類活動怎樣對生態(tài)系統(tǒng)施加影響。讓學(xué)生制作一個微型生態(tài)系統(tǒng)，進行連續(xù)觀察，可以體驗生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)過程。在制作的過程中，學(xué)生小組需要對生態(tài)缸進行規(guī)劃設(shè)計： 選什么材質(zhì)的容器、加入哪些生物、每種生物加多少、提供哪些非生物因素、觀察哪些指標等，小組成員必須通過交流討論、分析資料，才能得到較為合理的方案。方案制定好之后，各組自行購置生態(tài)缸、采集動植物材料，制作好后要每周定時觀察、拍照和如實記錄，并寫觀察日記，然后整理材料、撰寫課題報告、制作展示課件。在這樣的過程中，培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科研素養(yǎng)、相互協(xié)作的團隊合作意識。在觀察的過程中，很多小組會發(fā)現(xiàn)一些問題，如水質(zhì)泛綠、魚類在很短時間內(nèi)死亡，面對這些問題，學(xué)生需要不斷反思、咨詢或查閱可能的原因，并通過一定途徑進行人工干預(yù)，培養(yǎng)了學(xué)生自我反思、解決問題的能力。

3 本質(zhì)與變式： 對學(xué)習(xí)內(nèi)容進行深度加工

深度學(xué)習(xí)提倡通過學(xué)生的主體活動去把握本質(zhì)。針對本節(jié)內(nèi)容的知識點，教師可以結(jié)合學(xué)生實驗研究及課題匯報的內(nèi)容，提煉出與本節(jié)教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的問題，引導(dǎo)學(xué)生思考討論，用親身的實踐解決問題。

例如，學(xué)生往往會誤以為生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)就是指生產(chǎn)者、消費者、分解者和非生物的物質(zhì)和能量四種成分。但是生態(tài)系統(tǒng)各種成分之間具有復(fù)雜的關(guān)系，如果只是四種成分的簡單拼湊，并不足以構(gòu)成穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)。所以教師可以聯(lián)系學(xué)生研究，引導(dǎo)學(xué)生思考： 為什么不同小組養(yǎng)的烏龜，有的活著有的死了？有沒有考慮放養(yǎng)的龜?shù)氖承?？蕨類植物喜好陰生，有小組暴露在強光下，能養(yǎng)活嗎[4]？

再如，某小組在分析失敗原因時總結(jié)到： 本組生態(tài)缸中生產(chǎn)者種類和數(shù)量太少，消費者數(shù)量又太多，保證不了生物的物質(zhì)和能量需求；消費者品種單一，無法構(gòu)成完整的食物鏈，能量流動無法正常進行。教師可以結(jié)合這一分析，順勢引導(dǎo)學(xué)生歸納放置生物時，要考慮哪些因素才能實現(xiàn)能量流動和物質(zhì)循環(huán)的正常進行，同時提出抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性的概念。有些小組的生態(tài)缸進行了人工干預(yù)，如加入餌料、土質(zhì)，增加生物種類，這些都是增強抵抗力穩(wěn)定性的措施。有小組在匯報中提到水質(zhì)的變化，由渾濁變?yōu)榍宄?，這是生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)能力的重要體現(xiàn)。教師可就此讓學(xué)生討論太湖藍藻暴發(fā)的原因，體會生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力是有一定限度的，然后鼓勵學(xué)生利用所學(xué)的生態(tài)系統(tǒng)的知識提出治理措施，如投放食用藍藻的魚類，并就其數(shù)量變化討論生態(tài)系統(tǒng)的負反饋調(diào)節(jié)。

4 價值與評價： 用生命課堂引領(lǐng)“人”的成長

學(xué)習(xí)性評價是深度學(xué)習(xí)的有效路徑，其主要目的是為了改善表現(xiàn)和促進學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實踐能力和創(chuàng)新能力，從而指向深度學(xué)習(xí)[5]。

本課題中組織“設(shè)計并制作生態(tài)缸，觀察其穩(wěn)定性”的探究性實踐活動不僅是培養(yǎng)學(xué)生問題解決能力的有效方式，而且正是一種學(xué)習(xí)性評價方法。這是一個真實性的、有挑戰(zhàn)性的、需要學(xué)生有效地使用知識和技巧解決的問題，甚至需要學(xué)生創(chuàng)造性使用知識解決的問題。在觀察生態(tài)缸的過程中，針對出現(xiàn)的問題，教師要鼓勵學(xué)生分析原因、反思設(shè)計、尋求解決方法，同時設(shè)計評價表，指導(dǎo)學(xué)生從多方面評價自身和團隊的科學(xué)素養(yǎng)。小組匯報課應(yīng)該是學(xué)習(xí)性評價豐富的課堂，是學(xué)生相互學(xué)習(xí)、思維碰撞的過程。教師還要關(guān)注學(xué)生在課堂上的表現(xiàn)，及時給予鼓勵，調(diào)動起學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，使學(xué)生看到自己的優(yōu)點和不足。同時教師要適時地升華主題，幫助學(xué)生真正認識到人們建構(gòu)生態(tài)系統(tǒng)只能模擬自然生態(tài)系統(tǒng)原有的種間關(guān)系，只有尊重大自然已有的錯綜復(fù)雜的關(guān)系，科學(xué)規(guī)劃好生物的種類和比例，才能實現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的基本穩(wěn)定，維持可持續(xù)發(fā)展?？傊處煵辉僦皇菃渭兊闹R的傳遞者，而是要發(fā)揮自己的教育智慧，引起學(xué)生的學(xué)習(xí)愿望，引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)活動，啟發(fā)學(xué)生去思考和體會教學(xué)材料所蘊含的復(fù)雜而豐富的思想和情感內(nèi)容，培養(yǎng)有思維深度、情感深度、教育深度的人。

(基金項目： 江蘇省教育科學(xué)規(guī)劃領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室“十二五”重點自籌課題“‘生物科學(xué)探究基地’模型建構(gòu)與整體推進研究”，No.B-b/2013/02/119)