基于表現(xiàn)性評價的初中生物學(xué)模型建構(gòu)
——以“人體與外界的氣體交換”為例

賈國靜 張浩 劉金東

(1.山東省濰坊市臨朐縣教育科學(xué)研究院 山東濰坊 262600)

(2.山東省濰坊市臨朐縣朐陽學(xué)校 山東濰坊 262600)

(3.山東省濰坊市臨朐縣文匯初中 山東濰坊 262600)

《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》(以下簡稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》)從生命觀念、科學(xué)思維、探究實踐、態(tài)度責(zé)任四個方面界定了初中生物學(xué)核心素養(yǎng)。其中科學(xué)思維是培育科學(xué)精神、形成生命觀念的重要途徑,而比較與分類、歸納與演繹、分析與綜合、模型與建模是主要的思維方法。模型與建?？梢越沂臼挛锏男螒B(tài)、特征和本質(zhì),在培育學(xué)生高階思維能力的同時,引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí),理解學(xué)科核心概念。在初中生物學(xué)教學(xué)中物理模型、概念模型、數(shù)學(xué)模型的使用比較頻繁,但學(xué)生自主建模、模型展示與深化應(yīng)用等環(huán)節(jié)缺少過程性評價,難以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深度思維。

《課程標(biāo)準(zhǔn)》強(qiáng)調(diào)評價方法多樣化,推進(jìn)表現(xiàn)性評價,將紙筆測試與表現(xiàn)性評價相結(jié)合,保證以評促學(xué)、以評促教。相較于紙筆測試,表現(xiàn)性評價提供了清晰的學(xué)習(xí)目標(biāo)、有意義的情境任務(wù)以及明確的評分規(guī)則,通過有效的學(xué)習(xí)反饋帶動學(xué)生自我評價、自我反思,促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)與發(fā)展。表現(xiàn)性評價的評分標(biāo)準(zhǔn)既關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果,也關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)過程,沒有唯一的答案但能夠向?qū)W生展示答案的標(biāo)準(zhǔn),對學(xué)生的模型構(gòu)建具有指導(dǎo)與評價的雙重作用。因此,下文嘗試將表現(xiàn)性評價與生物學(xué)模型建構(gòu)相整合,以濟(jì)南版初中生物學(xué)“人體與外界的氣體交換”一節(jié)為例,從物理模型、數(shù)學(xué)模型、概念模型三個方面進(jìn)行表現(xiàn)性評價任務(wù)設(shè)計。

1 表現(xiàn)性評價在物理模型構(gòu)建中的應(yīng)用

物理模型是指利用實物、圖畫等材料或形式,將真實事物放大或縮小制成模型。模型能夠模擬真實事物的某些功能或特性,如DNA 分子雙螺旋結(jié)構(gòu)、小腸壁結(jié)構(gòu)模型等。在學(xué)生的制作、展示與評價過程中,原本抽象難以理解的生物學(xué)知識逐漸清晰、內(nèi)化,能夠更好地指導(dǎo)評價學(xué)生制作模型的規(guī)范性。教師在制定評價標(biāo)準(zhǔn)時需要從科學(xué)性、藝術(shù)性、創(chuàng)新性等方面考慮。

1.1 案例“模擬肺與外界的氣體交換——呼吸運動”

學(xué)習(xí)目標(biāo):利用身邊的材料制作模型,模擬膈肌與呼吸運動的關(guān)系,理解呼吸運動的實現(xiàn)過程。

表現(xiàn)性評價任務(wù)要求:(1)結(jié)合人體呼吸系統(tǒng)組成,利用礦泉水瓶、氣球、Y 形導(dǎo)管、膠帶、剪刀等材料制作膈肌運動模型。(2)描述模型中各組成部分所代表的人體結(jié)構(gòu)名稱。(3)上下拉動膈肌,觀察肺的變化,描述膈肌與呼吸運動的關(guān)系。

表現(xiàn)性評價標(biāo)準(zhǔn):評價標(biāo)準(zhǔn)不僅是教師評價學(xué)生的依據(jù),更是學(xué)生學(xué)習(xí)行為的重要導(dǎo)向。本次評價標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計了科學(xué)性、藝術(shù)性、創(chuàng)新性三個評價指標(biāo),采用等級劃分,見表1。

表1 膈肌運動模型評價標(biāo)準(zhǔn)

設(shè)計意圖:學(xué)生根據(jù)評價任務(wù)要求,利用身邊的材料進(jìn)行模型制作。小組選派代表展示模型(圖1),描述模型組成,闡述膈肌與呼吸運動的關(guān)系。在完成該表現(xiàn)性評價任務(wù)后,學(xué)生總結(jié)歸納出呼吸運動的過程。綜上,課堂中可以通過物理模型的開發(fā)制作,使抽象、內(nèi)隱的生命結(jié)構(gòu)或現(xiàn)象直觀化,幫助學(xué)生探索變化的根本原因。

圖1 膈肌運動物理模型

2 表現(xiàn)性評價在數(shù)學(xué)模型構(gòu)建中的應(yīng)用

數(shù)學(xué)模型通過公式、曲線圖及柱狀圖等數(shù)學(xué)方式,表述生命活動規(guī)律。如光照強(qiáng)度、溫度、二氧化碳等條件與光合作用強(qiáng)度的關(guān)系曲線;淀粉、脂肪、蛋白質(zhì)在消化道內(nèi)被消化程度的曲線;吸氣與呼氣時氣體成分含量柱狀圖等。學(xué)生在自主繪制數(shù)學(xué)模型的過程中,必須基于對核心概念的深刻理解,在理解知識本質(zhì)之后,通過總結(jié)歸納、遷移運用才能繪制出數(shù)學(xué)模型?；诖?表現(xiàn)性評價任務(wù)在設(shè)計的過程中要體現(xiàn)問題驅(qū)動,注重學(xué)生思維的外顯,通過繪制數(shù)學(xué)模型促進(jìn)學(xué)生思維深刻性、批判性。

2.1 案例“人體內(nèi)的氣體交換”

學(xué)習(xí)目標(biāo):基于數(shù)據(jù)構(gòu)建數(shù)學(xué)模型,描述肺泡處和組織處氣體交換的過程及血液成分變化。

表現(xiàn)性評價任務(wù)要求:分析人體吸入氣體與呼出氣體成分變化,見表2,推測血液流經(jīng)肺泡處和組織處時血液中氧氣和二氧化碳含量的變化,并繪制變化曲線,解釋人體吸入與呼出氣體中氧氣或二氧化碳含量變化的原因和意義。

表2 人體吸入和呼出的氣體成分含量對照表

表現(xiàn)性評價標(biāo)準(zhǔn):為更好地規(guī)范、指導(dǎo)學(xué)生利用坐標(biāo)軸繪制曲線,正確表示血液中氣體成分變化,評價標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計從以下三個維度展開,更多地傾向于指導(dǎo)學(xué)生行為,具體見表3。

表3 “氧氣和二氧化碳變化曲線圖”評價標(biāo)準(zhǔn)

設(shè)計意圖:學(xué)生通過分組實驗和結(jié)果分析,已對發(fā)生在肺泡處和組織處的氣體交換有所了解,但缺少整體、深入的思考。如圖2所示,學(xué)生在完成該表現(xiàn)性任務(wù)的過程中,分析數(shù)據(jù)構(gòu)建數(shù)學(xué)模型,基于曲線變化闡述人體內(nèi)氣體交換的根本原因和意義,在明確變化本質(zhì)的基礎(chǔ)上構(gòu)建核心概念。同時利用文字、表格、模型的相互轉(zhuǎn)化,促使知識的遷移與歸納。學(xué)生在展示交流的過程中,將隱性思維可視化,同時學(xué)生間的互評與教師評價可以完善學(xué)生概念的形成。

圖2 氧氣變化數(shù)學(xué)模型

3 表現(xiàn)性評價在概念模型構(gòu)建中的應(yīng)用

概念模型指的是以圖示、文字及符號組成概念圖和思維導(dǎo)圖等對生命現(xiàn)象或規(guī)律進(jìn)行描述,如血液循環(huán)途徑模式圖、遺傳圖解等。概念模型簡潔直觀,通過箭頭、曲線等符號將關(guān)鍵詞進(jìn)行連接,既揭示了事物的本質(zhì)特征,又提升了學(xué)生思維的深刻性、獨創(chuàng)性?；谡鎸嵉那榫硠?chuàng)設(shè)表現(xiàn)性評價任務(wù),使表現(xiàn)性評價與概念模型相結(jié)合,在啟發(fā)學(xué)生深度思維的同時,促使學(xué)生對知識的靈活遷移與運用。

3.1 案例“人體與外界的氣體交換”

學(xué)習(xí)目標(biāo):通過構(gòu)建概念模型,總結(jié)人體完成氣體交換的四個環(huán)節(jié)。

表現(xiàn)性評價任務(wù)要求:(1)氧氣是組織細(xì)胞進(jìn)行呼吸作用的原料,請利用流程圖的形式,描述氧氣由外界空氣進(jìn)入人體組織細(xì)胞的具體路徑。(2)補(bǔ)充完善二氧化碳排出體外的途徑。

表現(xiàn)性評價標(biāo)準(zhǔn):概念模型的構(gòu)建更重要是學(xué)生思維過程的外顯,因此評價標(biāo)準(zhǔn)除注重美觀、準(zhǔn)確外,更要體現(xiàn)學(xué)生表達(dá)的過程。具體內(nèi)容見表4。

表4 概念圖評價標(biāo)準(zhǔn)

設(shè)計意圖:學(xué)生在學(xué)習(xí)了“人體與外界的氣體交換”全部內(nèi)容之后,教師創(chuàng)設(shè)問題情境,讓學(xué)生繪制氧氣進(jìn)入組織細(xì)胞的流程圖(圖3),從而構(gòu)建概念模型。通過該表現(xiàn)性評價任務(wù),學(xué)生在概念模型完善和展示交流過程中,梳理歸納人體三次氣體交換,明確人體與外界氣體交換的過程與意義。概念模型的構(gòu)建過程就是生物學(xué)概念形成的過程,在此基礎(chǔ)上,學(xué)生能夠進(jìn)一步形成結(jié)構(gòu)與功能觀等生命觀念。

圖3 人體與外界氣體交換概念模型

4 反思總結(jié)

表現(xiàn)性評價不僅是一種評價形式,更是一種學(xué)習(xí)活動,表現(xiàn)性評價過程是一種教學(xué)互動的過程。模型是抽象和形象的有機(jī)結(jié)合,一方面能夠抽象表達(dá)生命現(xiàn)象本質(zhì)和規(guī)律,另一方面在構(gòu)建、修正模型的過程中能夠發(fā)展思維的深刻性、邏輯性和批判性?；诒憩F(xiàn)性評價進(jìn)行模型與建模設(shè)計,可以發(fā)揮學(xué)生主體性,促進(jìn)學(xué)生深入理解概念,形成核心素養(yǎng)。但是,在設(shè)計實施過程中也出現(xiàn)一些不足之處,如評價量表的評分者存在主觀性,學(xué)生自評時難以做到公平公正,教師評價過程比較耗費時間等。因此評價量表的設(shè)計與使用還需要與其他評價策略相結(jié)合,進(jìn)一步完善改進(jìn)。