引入DEEPER支架的拓展型生物学探究活动

戴 崝

(上海市黄浦区青少年科技活动中心 200020)

Antonenko等设计并在昆虫学通识课中使用的DEEPER支架[1]，是由六个问题解决环节的首字母构成：定义(define)、探究(explore)、解释(explain)、呈现(present)、评价(evaluate)与反思(reflect)，为学生认知性、社会性素养的获取提供了完整的支持，尤其适用于面向真实问题的学习情境。在拓展型生物学探究活动中植根于真实、开放和综合的科学问题情境，引入DEEPER支架的活动设计可以更好地鼓励学生形成学习共同体，基于不同角度、不同背景和不同经历建构起更为完整的科学体验，促进生命科学学习。六个问题解决环节详细如下：

1 定义环节

可组织学生讨论感兴趣的源于社会或真实生活的生物学问题，鼓励学生建立学习共同体，指导学生合作，明确某个需要解决的、适切的问题。引导学生激活原有知识，确定探究、解决这个问题的已有知识并用以基础，以及需要进一步学习什么。进而列出这个问题产生的原因和可能带来的效应，识别问题的利益相关者。

对于很多学生来说，发现问题、明确可以探究的问题是最难、最重要的步骤。例如，有位学生在家长期自制豆浆时观察到大豆在浸水前后有一种奇特的现象[2]——“干的时候是圆的，吸水膨胀后变成椭圆形”。于是，两位学生就组成一个学习共同体，通过查找书籍、网络信息，“知道了大豆吸水是因为大豆含蛋白质多，而蛋白质亲水性强会吸水膨胀”。这是已知的，但“干圆湿椭”背后的原因还是有待求解，由表及里则涉及物质的形状变化(长、宽和厚等)，细胞的排列特点、吸胀方向等。

教师应通过问题范例的引导，激发学生积极主动地去发现自然、社会、生活中的物质或现象，还要注意学生对所关注的问题已有什么样的知识和想法，并将这一认知作为探究活动的指导起点，再采取有意义的学习方法引导学生合作学习。这一环节可以引导学生对真实的生命科学问题的关注与识别，唤醒已有知识剖析问题的因素与结果，激发新的求知。

2 探究环节

较以往探究不同的是，本环节要注意学生的学习，重视引导思维的递进。教师在确认学生的已有认知后，可用开放式和启发性问题来持续推进学生的思维过程，引入深层次的学习探究。指导学生合作搜集、确立相关的信息资源，剔除无关的信息资源，提取合理的证据信息。带领学生在对问题“抽丝剥茧”的基础上合作探究、讨论，从而做出科学的判断和选择。

科学探究包括设计、建立模型或实验。教师可以通过问题式启发，促进学生对问题的深度理解，引导学生设计出可行的研究方案。例如，学生在确立“南瓜摔伤的裂口怎么会具有自愈能力”这一研究问题后[3]，教师就循循善诱：南瓜伤口上的汁液具有什么样的生化性质？南瓜汁液本身有没有什么化学成分具有伤口自愈特性？如果将南瓜伤口上的汁液涂抹在其他受伤的物质表面(如土豆、面包等)是否能有效抗病、抗菌？要观测上述变化或差异，需要什么材料？南瓜伤口自愈的物质能否安全用于现实中外科伤口的愈合？学生则通过层层思考，小组合作讨论、共同设计研究方案。

除了思维的引导，教师还可提供一些必需的方法、技术和环境支持，关注学生的实验设计是否遵循随机性、对照性、单因子变量和平行重复性原则等，适时为学生的探究指明方向。在探究环节，学生需要集思广益、团队合作和运用批判性思维，开展研究并对素材进行分析、综合和归纳。

3 解释环节

鼓励学生使用有效的论据来解释问题，或给予问题合理的解答方案。小组讨论、倾听质疑，共同确定在当前背景下的最佳解释或方案。讨论这一解释或方案对各相关方面可能产生的效应。在问题指引下，学生可了解“什么是好的解释，什么是科学的证据”。

科学研究所生成的数据往往不能自明，要利用一系列工具，包括制表、图解、可视化和统计分析，去阐明数据中的重要特点和模型，从而获得科学解释与证据，并将其整合到学生已有的认知结构中。例如，对于“如何从物种多样性的角度比较不同时期的森林群落”这一问题[4]，学生在两个林区采集到众多植物数据，采用辛普森生物多样性指数来作解释。辛普森生物多样性指数是基于概率去比较大小不等的数据样本，可以估量物种数量及每个物种的相对丰度。

学生收集并分析相关证据，通过“解释”获得基于实证的科学论据，不仅是一项重要的学习收获，还可激发跨学科学习。教师可对学生的解释提问，或找到可能会产生认知冲突或缺失的情境，鼓励学生从各维度多加思考，拓宽问题解决思维；同时也让学生明白，不确定性和推测是科学研究过程的一部分。

4 呈现环节

引导学生选出合适的呈现形式交流问题解决方案，通过研讨会、宣传单页、海报、网页和科学展示活动，甚至微博或微信等新媒体予以呈现，并确认哪些信息应被包含在最终的陈述中，筛选其中最重要的内容进行分享。

在拓展型探究活动中，除了以实验报告或调查报告等形式呈现成果，学生还可以通过研讨会、辩论会、展板、海报和编刊物等多种形式分享表达。例如，某学生就“中学生群体在急救方面的认知、态度与行为”这一问题提出探究，并进行了相关调查研究。在调研过后，他与同学合作完成了一项“急救手册”的编制，并创立了一个微信公众号，进行相关调研成果的呈现和信息资源共享。

教师是探究学习活动的引导者和统筹者，随着活动的深化，学生自觉成为学习的发起者和管理者。学习成果的多元呈现，可更好地促进学生的沟通、合作、尊重和责任等情感态度。

5 评价环节

这里的评价主要是针对学生所呈现的问题解决方案的评价。教师需提供对解决方案的评价支持，将学生给出的问题解决方案与其他解决方案相比较。帮助学生评测每种解决方案背后的科学证据，对各利益相关者可能产生的效用，以及在实际生活中的适用性。

教师针对学生所呈现的解决方案，可咨询相关专业人士提供更多参考。例如，学生在围绕“如何利用生活垃圾降低废水中铅离子浓度”这一问题探究后，得出“花生壳与香蕉皮混合物能有效吸附生活垃圾降低废水中铅离子”，在听取“评价”建议之后，学生将其与现有的常见的降低废水中铅离子浓度的方法进行了比较。同时，也进一步认识给出的解决方案可能产生的新问题，并在这基础上产生了新的思考。

评价环节允许学生问题解决方案的“不完美”，教师可通过询问学生“利用观察结果、所得数据和已得的解释是否可以回答问题”“是否对所提出的问题解决方案满意”“这个方案是否还有待改进”“方案是否可以应用于实际生活，解决现实问题”等，引导学生明确问题解决方案需关注其科学性、实用性等。

6 反思环节

反思是对已经或正在进行的活动的积极、持续、深入和自我调节性的思考。教师需引导学生反思在协作式问题解决过程中学到了什么，以及对协作式问题解决策略的再完善。另外，还可以讨论与这项活动相关的职业，以及在将来生活中遇到类似问题可供参考的解决方案。

拓展型探究活动中，可以引导学生通过撰写研究日志，记录对生物学问题的剖析、参考文献和资料的整理，解决问题的思路，实验观察的记录，观点和结论的分析，以及每一次的成功或失败，这将有助于学生厘清下一步的研究思路，并通过探究活动思考更深刻的意义。例如，学生在研究日志中曾记录“在了解了一些马拉松救助案例后，深受感触，在小伙伴的支持下自行组织、成立了学生志愿者组织‘急救小兔’，每人都要学习AHA急救知识并参与考核，获得美国AHA的认证和CPR-AED的认证证书。然后，去参与急救的志愿者服务，磨砺自己……”

在合作学习解决生命科学问题的过程中，学生为了完成共同的学习目标，合作互助，通过多种学习方式发现并解决问题，体验探究过程，感悟科学与社会的联系。生命科学探究活动之后的反思不仅能培养情感、意志，更能促进个性化成长，长远地思考学习活动的内涵与意义，提升认知性素养和社会性素养。