指向促进沉浸体验的中学生物学教学

李 健 曹云龙

（1.南京师范大学附属中学树人学校 江苏南京 210036）

（2.南京市江北新区教育发展中心 江苏南京 210044）

随着认知理论的不断发展，人们越来越认识到，在认知过程中认知主体的认识产生于认知主体对环境的感知以及与环境的交融，即人们是通过自己的身体感受来认识周围世界的。教学过程需要实现认知主体、认知对象、环境三者之间的交互作用（图1），才能有效地促进学习真正的发生，使学生实现身心整体发展。这样学生在面临解决现实问题的挑战时，能够真正实现在新环境下有效迁移知识和能力。

学生只有在学习情境和学习活动中实现了沉浸体验，才能真正地实现深度学习，深刻理解认识对象，并建立良好的知识结构，从而能较好地迁移运用，提升解决实际问题的能力。因此，教师需要通过各种途径创设能促进学生沉浸体验的情境和学习活动。

那么，在中学生物学教学中，教师应如何促进学生的沉浸体验？对于那些能够通过亲自动手实验获得的结论，教师需要在教材实验的基础上，让学生充分经历实验，尤其是通过实验解决实际问题的过程；对于无法身临现实环境或者缺乏相应感性知识时，需要设置模拟实境，利用角色扮演或者实物模拟活动引起学生对认知对象的感同身受或者引发心理模拟和想象，从而调动学习者身体部位的参与、体验，使学生能身临其境似地看到、听到和触摸到，建构学生主体体验式学习过程，促进沉浸体验。

1 联系生活生产实际，充分挖掘和改造实验，促进学生的沉浸体验

生物学是一门实验科学，特别强调通过自身的体验、感受上升到理性认识的过程。在此过程中，学生能获得结论，建构概念，形成观念和提升能力。教师要注意结合现实世界中的真实问题，充分挖掘现有教材中的实验，丰富实验内容，再设计实验的方法、手段和材料，利用合理的课堂程序和教学策略，引导学生充分合作、交流，使学生经历实验过程，感受和体验真实的实验现象，调动学生尝试通过多种思维方式如分析、归纳和推理，获得实验结论，促进沉浸体验。

例如，在“观察植物细胞质壁分离和复原”实验中，教师可以再设计实验。首先，学生在洋葱表皮细胞的临时装片上分别滴加蔗糖溶液、清水，观察质壁分离和复原现象，从而认识到原生质层的半透膜性。然后，学生观察添加了硝酸钾溶液后洋葱表皮细胞发生的质壁分离和自动复原现象，并尝试解释其原因。在引导学生准确说出原因后，教师提供大豆叶片，引导学生继续实验，并通过对比发现：洋葱表皮细胞液泡对蔗糖几乎不吸收，而大豆叶片细胞则能吸收蔗糖。最后，教师引导学生思考：在物质通过方面，生物膜和半透膜的不同点是什么？你能总结出生物膜功能上有什么特点吗？学生反思实验现象，对比实验结果，准确得出实验结论，从而深刻理解选择透过性膜的功能特点。这时，教师追问：有人认为，植物受到一些环境条件胁迫时，保卫细胞周围渗透压发生变化导致气孔关闭。如何验证这样的推论？教师可引导学生设计、实施如下实验方案：配制质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液；取菠菜叶表皮细胞观察气孔状态；制作带有保卫细胞叶片表皮细胞临时装片，并观察气孔状态的变化；用蔗糖溶液替代临时装片中的清水，并观察气孔状态的变化；再用清水替代蔗糖溶液并观察气孔状态的变化；讨论实验现象，得出结论。

2 基于角色扮演促进沉浸体验

生物学的内容涉及到生物世界的宏观与微观方面，学生无法身临其境地感受每一个内容。因此，教师可通过各种途径精心创设情境，引导学生在情境中通过角色扮演，以促进认知主体和环境之间的深度交互，从而促进学生的沉浸体验，使学生深刻理解生物学的规律和原理。

例如，“生态系统的能量流动模型的建构”是生物学教学中的重点和难点。学生学习这部分内容后，才能深刻理解生命系统维持稳定的基本规律，并建立物质和能量观。教师还要注意引导学生尝试运用能量传递、转化原理解决生活生产中的问题。但是，这部分内容和学生现实生活距离较远，教师需要帮助学生建构抽象难懂的能量流动模型，才能使学生深刻理解能量流动的基本过程和规律。

在教学中，教师可利用角色扮演组织教学。全班学生分为两组，10位学生扮演狼种群，剩下的扮演鹿种群。每人事先领取一个装有玻璃球纸杯。教师事先在游戏区域的地面上散落大量的玻璃球。游戏按照如下规则进行：“鹿”不断需要在地上捡起黄豆装入杯子中，狼需要伺机去捕获鹿，狼成功“捕获”鹿之后，“鹿”要将自己杯子中的豆子3/4倒在地面，而将剩下的1/4倒入“狼”的杯子中。一段时间之后，只有杯子里黄豆数量超过事先标注在杯子上警戒线的狼和鹿才能“存活”，而其他的都被认定“死亡”。然后，统计狼和鹿所含有的能量，凡是高于一定数量的狼就能用一定数量的黄豆换取印有狼崽图像的纸片以表示产生了后代，鹿也是如此。换取之后，每只狼和鹿所含有的黄豆要保持在警戒线之上。在学生完成上述活动之后，教师提出问题串：黄豆代表什么？为什么鹿被捕杀后，不是所有能量都传递给狼，那些没有进入狼体内的能量主要流向何处？狼获取的能量主要用于哪些方面？学生分小组反思游戏，用名词概括游戏过程中的能量的去向，建构生态系统能量流动概念模型。以此为基础，学生能很好地分析赛达伯格湖能量流动图，计算能量传递效率，总结归纳能量传递规律。

3 巧设模拟活动促进沉浸体验

在生物学教学中，教师还可以有效唤起学生自身的想象，促进学生产生沉浸体验。心理学的研究发现，模仿是促进想象能力提升的一种重要手段。因此，教师可以设计有效的模拟活动，促进学生在活动中可视化思维，促进学生将自身的心理经验和模拟活动中的体验、感受产生相互作用，产生沉浸体验。

例如，“DNA的分子结构”一节中，学生常常难以深刻理解“DNA分子结构特点及其多样性和特异性的原因”。针对这一教学难点问题，每三个学生为一个小组，教师发给学生事先准备的A和B 2个信封。在A信封中装有模拟DNA骨架的两根绳子和10对用钢丝夹和标签纸制成的碱基对模型，B信封中装有4张分别写有A、T、G和C符号的标签，引导学生认识到绳子代表脱氧核糖和磷酸形成的骨架，成对的空白的标签纸代表的是尚不确定的碱基对。首先，各组分工合作，利用绳子和标签纸制做双链模型；再在B信封中10次随机抽样，以确定写在标签纸上的10对碱基对；然后，试着将双链旋转1周，模拟DNA片段的1个螺旋。通过这一过程，学生能“看见”他们自己总结的DNA的特点。当学生制作好模型并确定好每组模型中的碱基对顺序后，比较本组和其他各组碱基对，会发现几乎没有碱基序列一样的模型。于是，学生便能深入理解DNA结构多样性和特异性的原因。

4 结语

在当今核心素养教育的大背景下，各个学科越来越注重学生的体验和感受，注重创设有效的情境，通过学生和环境的交互过程对认知本身产生作用。因此，在教学过程中，教师要采用各种方法将学生认知、身体、环境融为一体，创设情境，有效调动学生的身体感知，促进学生对知识的理解和建构和情感体验。教师要注意课堂活动的生成性，促进师生共同的创造和生成发展，不断生成意义。另外，教师需要充分尊重学生的差异、独特性和身体上的自由，才能更好地激发学生身体潜能，使学生能沉浸体验、主动建构知识，实现深度学习。