促进深度学习的中学生物学教学策略

吴举宏

(江苏省教育科学研究院 南京 210013)

尽管有效教学与高效课堂、自主学习与翻转课堂等理论与实践风起云涌，但是教学与研究的繁荣和热闹难以掩饰学生思维苍白、创新乏力的不争事实。生物学课堂为什么缺乏力量？主要原因在于课堂中充斥着浅层学习。生物学课堂必须促进学生进行深度学习，生物学课堂迫切需要回归理科属性和彰显科学本质。

1 深度学习的主要特征

深度学习(deep learning)概念是美国学者Ference Marton和Roger Saljo于1976年首次提出，之后在认知科学和信息技术领域得到研究者的关注。虽然他们对于深度学习概念的界定不尽相同，但在深度学习与浅层学习的差异性，以及深度学习的本质和特征方面，理解和认识基本相同[1]。

深度学习是指在主动加工、深度理解的基础上，学习者能够批判性地学习新知识，并将它们融入原有的认知结构中，经过高水平思维过程，灵活运用所学知识和能力，解决实际问题的一种学习方式。深度学习与浅层学习在学习目标、学习状态、学习内容、思维层次、迁移能力等方面存在显著差异(表1)[2]。

表1 深度学习与浅层学习的比较

由此可见，深度学习注重知识学习的批判理解，强调学习内容的有机整合，关注学习过程的建构反思，重视学习过程中的知识迁移、高阶思维和问题解决。因此，深度学习是一种高阶思维为主导的学习过程，是一种更接近知识本质和智慧内核的学习方式。

2 促进深度学习的教学策略

今天我们倡导深度学习，并不是彻底与浅层学习决裂和斗争，因为两者并不是完全对立的二元取舍关系。浅层学习是深度学习的基础和前提，深度学习是浅层学习的深化和提高(图1)[2]。

图1 浅层学习转化为深度学习的过程

2.1 整合内容，引导学生深度建构 就学习内容而言，如今的生物学教学还是过于看重孤立、零散、碎片化地记忆书本知识，而与社会生活、生产实践、自然世界和认知经验融合度不高，就连学科之间、学科内不同模块之间的知识内容的整合性也比较低。教师引导学生学习的方法没有根本性的变化，知识内容仍然与彼此独立、毫无联接的“马赛克”相似。深度学习实质上是结构性与非结构性知识意义的建构过程，也是复杂的信息加工过程，必须对先前知识进行激活，并和所获得的知识进行有效和精细的深度加工[3]。所以，生物学教师首先需要全面地分析教材体系，深入挖掘与教材内容相关联的生活世界的知识；其次需要在教学中引导学生实现基于问题的多维度、立体式的知识整合，将知识以整合态、情境化的方式纳入已有的认知结构中，对比表、维恩图、概念图、思维导图、鱼骨图等都是有效的建构学习工具。这样的联接整合，使学习内容具有“弹性化”和“框架式”特征，并借助情境性的心理亲和力系统地存储于长时记忆中，从而有利于学生进行有意义的知识建构，为知识的提取与加工、迁移与应用奠定坚实可靠的基础。

2.2 创设情境，引导学生深度体验 情境认知理论认为，唯有将学习嵌入其所关联的社会和自然情境之中，促进知识向真实生活情境迁移，有意义的学习才有可能发生[4]。这就要求教师创设源于社会实践和学生生活的真实情境，让学生陶醉在真实情境中，亲身感悟所学知识的内涵和本质，深度体验所学知识在社会实践和现实生活中的应用方式和实际意义。创设真实而富有教育价值的学习情境，引导学生深度体验，是深度学习发生的重要条件之一。

例如，在学习“软体动物”时，让学生观察田螺野外生活习性，提出“田螺是如何牢牢吸附在岩石表面的”问题，让学生先将干、湿两组塑料吸盘按在橱柜表面，然后垂直拔下塑料吸盘，最后交流对比和分析两组实验活动的体会。再如，在学习“灵长类动物”时，为了帮助学生深度理解“人类大拇指的作用”，请学生参与下列体验活动：①轻轻地用带子绑住常用的那只手，使大拇指与其他手指方向相同；②分别尝试完成下列动作：试着拿起笔写一个句子，把课本或锤子递给另一个同学，把网球投入2 m远的垃圾桶中，在操场较低单杠上做几个引体向上动作，和没有束绑五指的同学试试打打乒乓球；③松开带子，再重复上述动作；④请学生描述活动感受和体会，分析并回答“为什么说对握拇指是灵长类动物的一种重要适应性特征”的问题[5]。上述活动体验，可以使学生很快处于一种主动、积极的情境氛围中，满足学生求知乐趣的内在需求，从而有利于激发其好奇心和学习动机，促进认知活动走向深入。

2.3 聚焦问题，引导学生深度探究 现代教学论认为，学习发生的根本条件在于问题，深度学习需要有教育价值问题的引导。“学起于思，思起于疑，疑解于问”，好问题是深度学习的启动器和动力源，好问题才能引导学生在高阶思维中较为持久地追寻具体知识所蕴含的思想与方法，以及问题解决的核心策略。什么是好问题？这本身就是非常值得探讨的一个好问题。好问题往往首先是现实问题，现实问题不是那种套用规则和方法就能够解决的良构领域(well-structured domain)的问题，而是结构分散、规则冗杂的劣构领域(ill-structured domain)的问题[1]。要解决劣构领域的问题，需要学生不仅要掌握知识与方法，还需要学生灵活运用所学的知识与方法创造性地解决问题，这恰恰就是深度学习的本质特征之一。

例如，在学习“生物多样性的保护”时，首先向学生呈现两则真实的案例：①1998年3月，美国鱼类与野生生物保护管理局将11只墨西哥灰狼放归到亚利桑那州的森林中。这种灰狼于20年前已经在这个区域灭绝。依据濒危物种条例，牛仔们禁止杀害这些放归的灰狼。然而，当地法律规定，如果这些灰狼伤害家畜，牛仔们仍可以将它们杀死。②1995年，一群灰狼在加拿大被捕获，然后被引入黄石国家公园。一段时间后，灰狼的数目迅速增长，而且咬死了许多奶牛。1997年12月，美国众议院法庭裁定这些灰狼必须立即迁出黄石国家公园。然而，一些社团对此裁定不服，继续上诉，而灰狼未来的家至今仍未定夺。 再组织学生思考问题：①假设你是案例一中描述的一个牛仔，对1998年的放归项目，你将提出哪些疑议？②在案例一中，请提出你支持放归项目的观点和论据。③在案例二中，请描述科学家在灰狼未来住所的选择中扮演怎样的角色。④请你分别扮演案例一、二中一只灰狼向法官申诉[5]。

心理学理论认为，个体生来就有学习的本能，个体都有探求未知疑惑、解决认知失衡的本能。真实的、情境化的问题能够驱动学生的好奇心，发展学生的高阶思维能力，指引学生的思想之舟驶向知识海洋的深处，走向智慧世界的彼岸。

2.4 注重评价，引导学生深度反思 近几十年来，国际教育评价理念发生了两次重大转向，即从“对学习的评价”(assessment of learning)转向“为了学习的评价”(assessment for learning)，再从“为了学习的评价”进一步转向“评价即学习”(assessment as learning)。“评价即学习”理念认为，评价不再只是针对学习的结果，更要体现在学习过程中；评价本身也是一种学习，评价本身就是学生发展元认知的过程，应更加关注高层次能力的评价；课堂教学中应注重发挥学生作为评价主体的作用，组织学生进行自我评价与监控，教师的作用主要是评价的设计者和辅助者[6]。

相较于纸笔测试等终结性评价，过程性评价才是日常教学评价的主要手段，它不仅是学习过程的有机组成部分，而且也是真实情境中的重要因素，所以在日常教学中教师需要将教学评价持续性和适时性地嵌合在教学进程中。教师应尽可能让学生承担过程性评价的主体作用，让他们运用自我评价和相互评价的方法，监控学习进程，选择认知策略，反思成长业绩。

深度学习需要教师在评价过程中重点关注学生元认知能力和思维品质的发展，回应性教学策略是重要选择之一。大量研究表明，“学生学习的重要收获来源于经常向学生提供有关他们学习的反馈，尤其是当反馈包含了可以引导学生不断努力的具体意见时。当反馈关注学生的学习过程而非最终成果时，反馈就会极大地促进学生学习”[1]。

例如，在学习“免疫调节”时，教师组织以“消灭还是保存天花病毒”为主题的辩论会。首先，呈现背景资料：“1980年，世界卫生组织(WHO)宣布了人类取得的一项举世瞩目的胜利，即天花已经完全消除出人类社会。现在世界上天花病毒样本只存在于两个实验室，一个在美国，一个在俄罗斯。现在科学家必须做出决定，是消灭还是继续保存这两个实验室中的天花病毒。[5]”然后，由学生按照自己持有的观点分组，准备辩论材料，进行正方和反方辩论。最后，安排学生根据辩论会现场表现进行自评和互评。这场辩论会含有两个阶段的评价活动：首先需要对消灭还是保存天花病毒这项重大科研决定和社会公共安全卫生决策进行反复权衡与评价，其次需要对辩论会现场自己和其他同学的表现进行对比评价。

再如，在进行“用绿叶中色素提取和分离”实验教学时，首先让学生分组自行选择实验课题和设计实验方案，有的小组以“光合作用真的离不开叶绿素吗”为探究课题，选择红苋菜、红枫作为实验材料；有的小组以“植物叶片在生长过程中色素种类和含量会变化吗”为研究课题，选择了不同叶龄菠菜叶作为实验材料；有的小组对“不同植物叶片所含色素种类和含量有区别吗”的问题颇感兴趣，于是他们选择了菠菜叶、蚕豆叶和苋菜叶等作为实验对象；有的小组确立“绿叶为什么变黄”为探究课题，选择菠菜的绿叶、黄叶作为实验材料，等等。在学生实验过程中，教师可用摄像机或手机拍摄和采集学生创新或不当的实验方法和操作过程，作为分析评价内容。通过电脑和投影仪向全班学生展示所拍摄的实验过程录像，组织评价和探讨下列实验操作是否恰当：例如，在充分研磨叶片之后，立即加入CaCO3，把10 mL无水乙醇一次性加入研钵进行研磨，沿铅笔线连续多次画滤液细线，用100 mL量筒而未用10 mL量筒量取无水乙醇，层析时让层析液没及滤纸条上的滤液细线等等。通过回应性教学策略和过程性评价的运用，有效促进了学生的深度学习。