基于深度学习理论的“生态系统的稳定性”教学

丁 婷

(江苏省无锡市辅仁高级中学 无锡 214123)

创新型人才能够在不断学习的基础上构建新的知识体系，从而解决生活或工作应用情境中所遇到的新问题。这种对问题的解决、知识的整合与创新、个体的高阶思维与关键能力以及通过合作产生集体智慧的诉求，是相互孤立的陈述性知识和脱离情境的程序性知识无法满足的[1]。当前教育实践正在积极探索如何培养学生的核心素养，深度学习正是回应时代诉求、指向核心素养的学习过程。

所谓深度学习，就是指在教师引领下，学生围绕具有挑战性的学习主题，积极参与、体验并获得发展的有意义的学习过程。在这个过程中，学生掌握学科的核心知识，理解学习的过程，把握学科的本质及思想方法，形成积极的内在学习动机、高级的社会性情感、正确的价值观[2]。

教师在教学过程中如何有效地促进学生的深度学习呢？本文将从“联想与结构”“活动与体验”“本质与变式”“价值与评价”这四个深度学习的特征出发，谈谈如何开展“生态系统的稳定性”(高中生物学必修3)一节的教学实践。

1 联想与结构： 实现经验与知识的相互转化

深度学习提倡调动以往的经验来参与当下的学习，将当下的学习内容与已有的经验建立起结构性的关联，从而使知识转化为与学生个体有关联的、能够操作和思考的内容。

“生态系统的稳定性”是“稳态与环境”模块中阐述稳态知识链条的最后一环。笔者提前2个月组织班内学生分组，把“设计并制作生态缸，观察其稳定性”作为本学期的探究课题，确立课题小组组长并合理分工，查阅资料，开展实践探究，探究结果将在本节的课堂教学中汇报。通过初中生物学课的学习，学生已经初步了解生态系统的组成成分和食物链，初步形成了生物与环境是一个统一整体的观点。这种经验和前概念能够为课题研究的设计和实施提供支持，促使他们主动地从已有的认知结构中提取有用的信息，并且主动地去搜集相关信息来自主完善知识结构。经历探究课题，再通过高中课堂教学进一步学习生态系统的结构和三大功能，学生不断地把生活经验和新知识融入到自己的认知结构中，而这些新的知识可以指导他们及时对制作的生态缸进行人工干预。

2 活动与体验： 发展学生的高阶思维能力

“活动与体验”是深度学习的核心特征，“活动”是指以学生为主体的主动活动，“体验”是指学生全身心投入活动时的内在体验。高阶思维能力主要由问题求解、决策、批判性思维、创造性思维四大能力构成[3]。实现深度学习教学目标最有效方法之一是将活动与体验与课程教学整合起来，实现个体在不断学习的过程中从浅层学习的水平逐渐发展到深度学习的水平。认同生态系统稳定性的重要性，关注人类活动对生态系统稳定性的影响等是本节的教学目标之一。但是宏观的生态系统内部的调节所产生的影响具有较长的滞后性，并不能很快通过各种指标测量出来，而且学生难以体验人类活动怎样对生态系统施加影响。让学生制作一个微型生态系统，进行连续观察，可以体验生态系统的自我调节过程。在制作的过程中，学生小组需要对生态缸进行规划设计： 选什么材质的容器、加入哪些生物、每种生物加多少、提供哪些非生物因素、观察哪些指标等，小组成员必须通过交流讨论、分析资料，才能得到较为合理的方案。方案制定好之后，各组自行购置生态缸、采集动植物材料，制作好后要每周定时观察、拍照和如实记录，并写观察日记，然后整理材料、撰写课题报告、制作展示课件。在这样的过程中，培养学生实事求是的科研素养、相互协作的团队合作意识。在观察的过程中，很多小组会发现一些问题，如水质泛绿、鱼类在很短时间内死亡，面对这些问题，学生需要不断反思、咨询或查阅可能的原因，并通过一定途径进行人工干预，培养了学生自我反思、解决问题的能力。

3 本质与变式： 对学习内容进行深度加工

深度学习提倡通过学生的主体活动去把握本质。针对本节内容的知识点，教师可以结合学生实验研究及课题汇报的内容，提炼出与本节教学内容相关的问题，引导学生思考讨论，用亲身的实践解决问题。

例如，学生往往会误以为生态系统的结构就是指生产者、消费者、分解者和非生物的物质和能量四种成分。但是生态系统各种成分之间具有复杂的关系，如果只是四种成分的简单拼凑，并不足以构成稳定的生态系统。所以教师可以联系学生研究，引导学生思考： 为什么不同小组养的乌龟，有的活着有的死了？有没有考虑放养的龟的食性？蕨类植物喜好阴生，有小组暴露在强光下，能养活吗[4]？

再如，某小组在分析失败原因时总结到： 本组生态缸中生产者种类和数量太少，消费者数量又太多，保证不了生物的物质和能量需求；消费者品种单一，无法构成完整的食物链，能量流动无法正常进行。教师可以结合这一分析，顺势引导学生归纳放置生物时，要考虑哪些因素才能实现能量流动和物质循环的正常进行，同时提出抵抗力稳定性和恢复力稳定性的概念。有些小组的生态缸进行了人工干预，如加入饵料、土质，增加生物种类，这些都是增强抵抗力稳定性的措施。有小组在汇报中提到水质的变化，由浑浊变为清澈，这是生态系统自我调节能力的重要体现。教师可就此让学生讨论太湖蓝藻暴发的原因，体会生态系统的自我调节能力是有一定限度的，然后鼓励学生利用所学的生态系统的知识提出治理措施，如投放食用蓝藻的鱼类，并就其数量变化讨论生态系统的负反馈调节。

4 价值与评价： 用生命课堂引领“人”的成长

学习性评价是深度学习的有效路径，其主要目的是为了改善表现和促进学习，提高学生的学习能力、实践能力和创新能力，从而指向深度学习[5]。

本课题中组织“设计并制作生态缸，观察其稳定性”的探究性实践活动不仅是培养学生问题解决能力的有效方式，而且正是一种学习性评价方法。这是一个真实性的、有挑战性的、需要学生有效地使用知识和技巧解决的问题，甚至需要学生创造性使用知识解决的问题。在观察生态缸的过程中，针对出现的问题，教师要鼓励学生分析原因、反思设计、寻求解决方法，同时设计评价表，指导学生从多方面评价自身和团队的科学素养。小组汇报课应该是学习性评价丰富的课堂，是学生相互学习、思维碰撞的过程。教师还要关注学生在课堂上的表现，及时给予鼓励，调动起学生学习的主观能动性，使学生看到自己的优点和不足。同时教师要适时地升华主题，帮助学生真正认识到人们建构生态系统只能模拟自然生态系统原有的种间关系，只有尊重大自然已有的错综复杂的关系，科学规划好生物的种类和比例，才能实现生态系统结构和功能的基本稳定，维持可持续发展。总之，教师不再只是单纯的知识的传递者，而是要发挥自己的教育智慧，引起学生的学习愿望，引导学生的学习活动，启发学生去思考和体会教学材料所蕴含的复杂而丰富的思想和情感内容，培养有思维深度、情感深度、教育深度的人。

(基金项目： 江苏省教育科学规划领导小组办公室“十二五”重点自筹课题“‘生物科学探究基地’模型建构与整体推进研究”，No.B-b/2013/02/119)