基于DOK模型的教學(xué)設(shè)計(jì)

摘" 要：DOK模型是促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)，發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維的有效工具。本文以“細(xì)胞免疫”相關(guān)內(nèi)容為例，將DOK模型融入高中生物學(xué)教學(xué)，并依據(jù)DOK模型的四個(gè)層級(jí)制訂教學(xué)目標(biāo)，設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)，通過(guò)對(duì)學(xué)生認(rèn)知發(fā)展水平進(jìn)行判斷，以期有效促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：DOK模型；科學(xué)思維；細(xì)胞免疫

文章編號(hào)：1003-7586（2024）12-0014-05" 中圖分類號(hào)：G633.91" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

隨著新一輪基礎(chǔ)教育課程改革的推進(jìn)，發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)越來(lái)越受到教育界的重視。科學(xué)思維是人腦對(duì)自然界事物本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律、事物間的聯(lián)系和相互關(guān)系的簡(jiǎn)潔概括和能動(dòng)反映。［1］科學(xué)思維作為生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要組成部分之一，是培養(yǎng)學(xué)生理性思維、批判質(zhì)疑、勇于探究等科學(xué)精神的重要途徑?！镀胀ǜ咧猩飳W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡(jiǎn)稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）要求學(xué)生需要初步掌握科學(xué)思維方法，具備一定的科學(xué)思維習(xí)慣和能力。因此，如何實(shí)現(xiàn)高中生物學(xué)科學(xué)思維的教學(xué)目標(biāo)是需要深思的重要主題。本文將知識(shí)深度（Depth of Knowledge，簡(jiǎn)稱DOK）模型融入高中生物學(xué)教學(xué)，旨在促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展，尋求培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維更有效的方法與途徑。

1" ""DOK模型

DOK模型是在1997年由美國(guó)教育評(píng)價(jià)專家諾曼·韋伯（N. L. Webb）提出的。DOK模型最初是為了更好地對(duì)接美國(guó)核心素養(yǎng)和課程標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，判斷學(xué)業(yè)成就評(píng)價(jià)和課程標(biāo)準(zhǔn)是否一致。隨著我國(guó)新一輪基礎(chǔ)教育課程改革的推進(jìn)，DOK模型逐漸被教師引入課堂教學(xué)。在我國(guó)，學(xué)者傾向?qū)OK模型與學(xué)科教學(xué)設(shè)計(jì)相結(jié)合，成為教師教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)活動(dòng)的重要理論依據(jù)和工具。［2］DOK模型是一種系統(tǒng)的知識(shí)分層理論，其將學(xué)生的認(rèn)知水平分為四個(gè)層級(jí)——回憶/重現(xiàn)、技能/概念、策略性思維、拓展性思維。DOK模型的層級(jí)及認(rèn)知水平描述如表1所示。各個(gè)層級(jí)相互獨(dú)立、同等重要，前一層級(jí)是后一層級(jí)的基礎(chǔ)，后一層級(jí)是前一層級(jí)的延伸。

2" "DOK模型融入高中生物學(xué)課堂教學(xué)的意義

近年來(lái)，將DOK模型融入地理學(xué)科的研究較多，而融入其他學(xué)科的研究較少。高中生物學(xué)是科學(xué)領(lǐng)域的重要學(xué)科之一，學(xué)生需要在掌握基礎(chǔ)的生物學(xué)知識(shí)的同時(shí)領(lǐng)悟科學(xué)探究的思路和方法，在提出問(wèn)題、探究實(shí)踐、發(fā)現(xiàn)規(guī)律等過(guò)程中獲取知識(shí)，培養(yǎng)科學(xué)思維能力。將DOK模型融入高中生物學(xué)課堂教學(xué)時(shí)，教師可以根據(jù)不同層級(jí)設(shè)置生物學(xué)教學(xué)活動(dòng)和任務(wù)，判斷學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展水平及科學(xué)思維發(fā)展情況，延伸學(xué)生的科學(xué)思維發(fā)展過(guò)程，促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)，以便更有效地發(fā)展學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

3" "基于DOK模型的“細(xì)胞免疫”教學(xué)設(shè)計(jì)

細(xì)胞免疫是人教版普通高中教科書《生物學(xué)·選擇性必修1·穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)》第4章第2節(jié)“特異性免疫”中的內(nèi)容，涉及不同免疫細(xì)胞協(xié)調(diào)配合清除病原體的過(guò)程。在傳統(tǒng)教學(xué)中，教師提供免疫細(xì)胞信息，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建模型，從而發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維能力。然而在這一過(guò)程中，教師無(wú)法判斷學(xué)生的科學(xué)思維發(fā)展情況。教師依據(jù)DOK模型的不同層級(jí)設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)活動(dòng)。學(xué)生根據(jù)材料及相關(guān)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行推理，從而構(gòu)建出細(xì)胞免疫的模型，并運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決現(xiàn)實(shí)生活中的問(wèn)題。同時(shí)，教師可以依據(jù)DOK模型中關(guān)于不同層級(jí)認(rèn)知深度的描述情況，判斷學(xué)生的科學(xué)思維發(fā)展情況。

3.1" 教材分析

《課程標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)“特異性免疫”一節(jié)的要求是“闡明特異性免疫是通過(guò)體液免疫和細(xì)胞免疫兩種方式，針對(duì)特定病原體發(fā)生的免疫應(yīng)答”。本教學(xué)設(shè)計(jì)主要包括“細(xì)胞免疫”“體液免疫和細(xì)胞免疫的協(xié)調(diào)配合”等內(nèi)容。

3.2" 基于DOK模型的教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)

本文基于DOK模型對(duì)細(xì)胞免疫進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，教學(xué)環(huán)節(jié)及對(duì)應(yīng)DOK層級(jí)、教學(xué)目標(biāo)如表2所示。

3.3" 基于DOK模型的教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程

3.3.1" 回憶/重現(xiàn)——認(rèn)識(shí)艾滋病，回憶體液免疫

教師展示資料：艾滋病是由人類免疫缺陷病毒（Human Immunodeficiency Virus，簡(jiǎn)稱HIV）引起的一種危害性極大的傳染病，很難治愈，且有三條主要傳播途徑。HIV是一種能攻擊人體免疫系統(tǒng)的病毒，破壞人體的免疫細(xì)胞最終導(dǎo)致人體細(xì)胞免疫功能缺陷，引起各種感染和腫瘤的發(fā)生。

教師提出問(wèn)題：體液免疫只能清除細(xì)胞外的病原體，當(dāng)HIV直接入侵到細(xì)胞內(nèi)時(shí)，人體的免疫系統(tǒng)又會(huì)做出什么樣的反應(yīng)？

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生通過(guò)認(rèn)識(shí)艾滋病，回憶體液免疫的過(guò)程及特點(diǎn)，知道體液免疫只能清除細(xì)胞外的病原體，不能清除細(xì)胞內(nèi)的病原體，進(jìn)而得出除體液免疫外，細(xì)胞免疫也是一種特異性免疫。

3.3.2" 技能/概念——區(qū)分正常細(xì)胞與靶細(xì)胞

教師展示人正常細(xì)胞與被HIV感染的細(xì)胞（靶細(xì)胞）圖片，并根據(jù)圖片提出問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生區(qū)分正常細(xì)胞和靶細(xì)胞，正常細(xì)胞的分子標(biāo)簽是主要組織相容性復(fù)合體（Major Histocompatibility Complex，簡(jiǎn)稱MHC），而靶細(xì)胞的分子標(biāo)簽是MHC-抗原復(fù)合體。學(xué)生利用體液免疫中學(xué)習(xí)的分子標(biāo)簽說(shuō)明細(xì)胞免疫中MHC分子標(biāo)簽的特點(diǎn)。

教師展示資料：HIV感染正常細(xì)胞后，會(huì)在細(xì)胞內(nèi)合成病毒蛋白。病毒蛋白被細(xì)胞內(nèi)的蛋白酶體降解為多肽，在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)里與MHC Ⅰ類分子結(jié)合，形成MHC Ⅰ類分子-抗原肽復(fù)合物，最終經(jīng)高爾基體轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞膜表面，被細(xì)胞毒性T細(xì)胞識(shí)別。

教師提出問(wèn)題：內(nèi)源性的抗原是如何被呈遞到細(xì)胞表面的？靶細(xì)胞會(huì)把被病毒感染的信號(hào)傳遞給什么細(xì)胞？

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)觀察正常細(xì)胞與靶細(xì)胞的圖片，學(xué)生能夠說(shuō)明什么是靶細(xì)胞，能夠根據(jù)分子標(biāo)簽的不同區(qū)分正常細(xì)胞與靶細(xì)胞；通過(guò)閱讀資料，學(xué)生能夠了解MHC Ⅰ類分子-抗原肽復(fù)合物的形成過(guò)程，說(shuō)明細(xì)胞毒性T細(xì)胞能識(shí)別靶細(xì)胞表面的MHC Ⅰ類分子-抗原肽復(fù)合物。

3.3.3" 策略性思維——構(gòu)建細(xì)胞免疫模型

教師展示資料：小鼠在自然條件下不易感染HIV，為了研究治療艾滋病的方法，科學(xué)家

構(gòu)建人源化小鼠模型，即在高度免疫缺陷小鼠體內(nèi)通過(guò)移植成熟的人類免疫細(xì)胞，重建小鼠的免疫系統(tǒng)。

［3］若用3H-胸腺嘧啶核苷標(biāo)記人源化小鼠的細(xì)胞毒性T細(xì)胞，并通過(guò)技術(shù)手段使人源化小鼠感染上HIV，利用放射自顯影等方法檢測(cè)，即能夠在新的細(xì)胞毒性T細(xì)胞和記憶T細(xì)胞的細(xì)胞核上檢測(cè)出放射性物質(zhì)。

教師補(bǔ)充3H-胸腺嘧啶核苷、細(xì)胞毒性T細(xì)胞、記憶T細(xì)胞的特點(diǎn)并提問(wèn)：為什么在新的細(xì)胞毒性T細(xì)胞和記憶T細(xì)胞的細(xì)胞核上會(huì)檢測(cè)出放射性物質(zhì)？學(xué)生依據(jù)實(shí)驗(yàn)回答新的細(xì)胞毒性T細(xì)胞和記憶T細(xì)胞是由被標(biāo)記的細(xì)胞毒性T細(xì)胞分裂分化形成的。

各小組依據(jù)資料合作構(gòu)建細(xì)胞免疫基本過(guò)程模型（見圖1）。

教師展示資料：在細(xì)胞免疫中，當(dāng)靶細(xì)胞表面表達(dá)的共刺激分子較少時(shí)，不能有效激活初始細(xì)胞毒性T細(xì)胞，此時(shí)需要抗原呈遞細(xì)胞及輔助性T細(xì)胞的輔助。［4］抗原呈遞細(xì)胞攝取抗原，將抗原處理后以MHC Ⅱ類分子-抗原肽復(fù)合物的形式呈遞給輔助性T細(xì)胞，同時(shí)釋放白細(xì)胞介素（Inter Leukin，簡(jiǎn)稱IL）-1（IL-1）促進(jìn)兩細(xì)胞的結(jié)合及輔助性T細(xì)胞的分裂分化。輔助性T細(xì)胞會(huì)分泌IL-2、干擾素（Interferon，簡(jiǎn)稱IFN）IFN-γ等細(xì)胞因子激活細(xì)胞毒性T細(xì)胞。當(dāng)抗原被清除后，部分輔助性T細(xì)胞轉(zhuǎn)化為記憶T細(xì)胞。相同病原體再次入侵細(xì)胞時(shí)，在輔助性T細(xì)胞分化而成的記憶T細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子的刺激下，細(xì)胞毒性T細(xì)胞分化而成的記憶T細(xì)胞再次分化增殖為具有殺傷作用的細(xì)胞毒性T細(xì)胞。

教師提出問(wèn)題：IL-1是由什么細(xì)胞分泌的？其具有什么作用？

IL-2、IFN-γ等細(xì)胞因子是由什么細(xì)胞分泌的？其具有什么作用？

學(xué)生根據(jù)資料回答問(wèn)題，并完善細(xì)胞免疫模型（見圖2）。

設(shè)計(jì)意圖：教師利用HIV感染小鼠的實(shí)驗(yàn)提出問(wèn)題，學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及不同免疫細(xì)胞的功能特點(diǎn)，演繹推理這些細(xì)胞之間的關(guān)系。學(xué)生小組合作利用資料進(jìn)行科學(xué)的邏輯推理，整合零散的知識(shí)，推導(dǎo)HIV入侵機(jī)體后細(xì)胞免疫清除病原體的過(guò)程，并構(gòu)建細(xì)胞免疫基本過(guò)程模型，提高自身演繹與推理、模型與建模的科學(xué)思維能力。教師根據(jù)資料提出問(wèn)題，促進(jìn)學(xué)生明白細(xì)胞免疫有時(shí)還需要抗原呈遞細(xì)胞、輔助性T細(xì)胞的參與，學(xué)生能根據(jù)這些信息完善細(xì)胞免疫的模型。

教師引入真實(shí)問(wèn)題情境“據(jù)專家推測(cè)，今年冬天不會(huì)有大規(guī)模的流感暴發(fā)，因?yàn)闆]有發(fā)現(xiàn)流感病毒有顯著的變異”，并引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)特異性免疫的相關(guān)知識(shí)，將專家未說(shuō)明的部分補(bǔ)充完整。學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行推理。

教師利用流感病毒的真實(shí)問(wèn)題情境提出問(wèn)題：“流感病毒入侵機(jī)體后，體液免疫和細(xì)胞免疫分別是如何體現(xiàn)特異性的？什么細(xì)胞共同參與體液免疫和細(xì)胞免疫，并起著關(guān)鍵調(diào)控作用？”并引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建體液免疫和細(xì)胞免疫協(xié)調(diào)配合模型。

學(xué)生依據(jù)問(wèn)題進(jìn)行討論，合作構(gòu)建體液免疫與細(xì)胞免疫協(xié)調(diào)配合共同清除流感病毒的模型（見圖3）。

設(shè)計(jì)意圖：教師通過(guò)創(chuàng)設(shè)流感病毒情境，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題，從不同的角度和層面去思考，并理解和運(yùn)用知識(shí)進(jìn)行推理。推理的完整性是科學(xué)思維的重要表現(xiàn)形式，教師利用流感病毒不會(huì)有大規(guī)模暴發(fā)的情境，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行推理，提出關(guān)鍵性的問(wèn)題。學(xué)生小組討論、交流構(gòu)建流感病毒進(jìn)入機(jī)體后，體液免疫和細(xì)胞免疫協(xié)調(diào)配合共同清除病原體的模型，還要結(jié)合已學(xué)習(xí)的知識(shí)，形成系統(tǒng)的知識(shí)體系，并以此進(jìn)行深度學(xué)習(xí)。

3.3.4" 拓展性思維——布置作業(yè)、遷移運(yùn)用

教師補(bǔ)充拓展練習(xí)，幫助學(xué)生鞏固所學(xué)概念并遷移應(yīng)用至新的情境。

拓展作業(yè)：為什么感染艾滋病的患者很難治愈，一般會(huì)死于嚴(yán)重的感染或惡性腫瘤？可以從哪些方面著手來(lái)預(yù)防和治療艾滋病？請(qǐng)搜集相關(guān)資料，結(jié)合特異性免疫的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行作答，作答內(nèi)容以研究報(bào)告的形式呈現(xiàn)。

設(shè)計(jì)意圖：教師通過(guò)布置開放性的作業(yè)，引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)解決現(xiàn)實(shí)生活中的問(wèn)題，不僅能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)造力，還能提高學(xué)生的知識(shí)遷移應(yīng)用能力，拓寬學(xué)生學(xué)習(xí)渠道，激發(fā)學(xué)生的潛力，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維。

4" "結(jié)語(yǔ)

本文依據(jù)DOK模型的不同層級(jí)設(shè)計(jì)生物學(xué)教學(xué)活動(dòng)，問(wèn)題層層遞進(jìn)。學(xué)生在完成活動(dòng)、回答問(wèn)題的過(guò)程中，需要回憶、查閱相關(guān)知識(shí)，運(yùn)用已有知識(shí)進(jìn)行推理、研究獲取新知識(shí)，并將新知識(shí)遷移運(yùn)用于新的問(wèn)題情境和現(xiàn)實(shí)生活中，有利于學(xué)生由淺入深、循序漸進(jìn)地進(jìn)行學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展。在實(shí)際生物學(xué)教學(xué)中，教師可以依據(jù)DOK模型設(shè)計(jì)不同的層級(jí)目標(biāo)，依據(jù)目標(biāo)完成情況判斷學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展情況，為評(píng)判學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展提供了一條較好的借鑒途徑，同時(shí)可以對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情況進(jìn)行評(píng)價(jià)、反饋，以便及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略，優(yōu)化教學(xué)活動(dòng)。

高中生物學(xué)課程是科學(xué)領(lǐng)域的重要學(xué)科之一，涉及較多需要推理的科學(xué)思維活動(dòng)，將DOK模型運(yùn)用到高中生物學(xué)教學(xué)中，對(duì)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展及教師教學(xué)具有一定的促進(jìn)作用。

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