促进深度学习的高中生物学PBL教学模式应用研究——以“种群的数量特征”为例

曹 杰 朱伟华 孙海明

（北华大学理学院 吉林吉林 132013）

2019年，《国务院办公厅关于新时代推进普通高中育人方式改革的指导意见》中指出要坚决扭转片面应试教育的倾向，在课堂教学中培养学生的学习能力，促进学生对各学科基础知识、基本技能和方法的掌握，积极探索基于情境、问题导向的互动式等课堂教学。《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》为发展学生的生物学学科核心素养，对教学过程和教学内容作出了明确要求。基于问题的教学模式（Problem-based learning，PBL）以问题为导向，为学生提供交流讨论、协作探究的机会，注重培养学生解决问题的能力、提升学生的合作意识，有助于育人方式的变革。深度学习注重学生对知识的理解、整合联系、批判思考、迁移应用、作出计划和解决问题的学习。二者与高中生物学课程标准中的过程要求不约而同。基于此，PBL教学模式有望实现学生的深度学习，因此，本研究利用PBL教学模式在高中生物学教学中开展促进深度学习的教学改革与实践，为教育改革提供研究视角和方向。

1 促进深度学习的高中生物学PBL教学模式流程设计及优势

本研究主要参考Barrows的PBL教学流程、Jensen和Nickelsen的深度学习路线，融合二者的优势，以高中生物学课堂教学的实际为基准、结合高中生物学课程标准，设计促进深度学习的PBL教学模式流程，加深学生的深度学习水平。

总体教学流程包括课前、课中（课堂教学）和课后3个阶段。课前阶段包括学生自主学习和教师课前准备。自主学习对应营造积极的学习文化，即学生对知识进行初步加工。课前准备主要包括准备教材、教具以及划分学习小组，其中学习小组的划分遵循“组间同质，组内异质，优势互补”的原则，使每个小组中都包含不同层次的学生，以相互取长补短，实现高效协作。课中阶段包括5个环节，如图1所示。其中，“小组合作，探究问题”和“提出方案，解决问题”是实现对知识深度加工的关键环节，经过第五环节教师的归纳总结，学生完成知识体系的构建。课后主要是对课中学习的“评价与反思”，包括学生自评、互评和教师评价，对应深度学习路线中的学习评价。

图1 基于深度学习的PBL教学模式流程图

教学立足于课堂教学实际，更加符合多数学生现有的学习条件，以使PBL教学模式能够顺利地开展。

2 促进高中生物学深度学习的PBL教学模式案例设计

本研究中PBL教学模式下问题的设置倾向于将良构问题与劣构问题相结合，即设置与生活实际相联系的、值得探讨的、有价值的或开放性的问题，为学生创设良好的情境条件，启发学生深入思考。下面将以“种群的数量特征”一节课为例进行教学设计，开展教学研究。

2.1 教材分析

“种群的数量特征”是2019年人教版《选择性必修2·生物与环境》第一章第一节的内容。本节课的主要内容分为种群密度的调查方法和种群的数量特征。其中，如何使用样方法和标志重捕法是教师应该带领学生突破的难点，且调查方法的掌握有利于培养学生的探究能力，为后面相关内容的学习打下坚实基础。

2.2 学情分析

学生学习必修1和必修2后，已经对宏观角度的种群概念有所了解。教师在此基础上，加深对种群概念的讲解，学生由此更加深入了解种群的概念内涵。学生具备了一定的知识基础和生活经验，本节课中出生率、死亡率等内容与生活密切相关，更有利于知识与现实生活的联系，有助于学生对本节知识点的掌握、消化、迁移和运用。

2.3 教学目标

①说出种群、种群密度的内涵；列举种群的特征；明晰种群密度和其它数量特征之间的关系；

②学会采用样方法和标志重捕法调查种群密度；

③小组设计实验，掌握实验方法，体会调查种群密度的探究过程；

④通过学习种群相关特征，树立起生态环保意识，爱护大自然。

2.4 教学重难点

①教学重点：种群的数量特征和它们之间的关系，调查种群密度的方法。

②教学难点：样方法和标志重捕法的原理。

2.5 教学过程

2.5.1 课前准备

为使PBL教学模式能够在课堂教学中顺利开展，学生课前自主学习的过程不可或缺。本节课上，学生通过预习教材并结合导学案，设计测量校园植物种群密度的方法及初步方案。

教师在PBL教学中处于主导地位，因此在课前需进行充分的准备。本节课教师需要准备五子棋或不同颜色的豆子等作为教具，设计问题、撰写教案并制作课件。

2.5.2 创设情境，导入新课

良好的教学情境往往能集中学生的注意力，激发学生的学习兴趣，引导学生设身处地思考问题。教师首先播放蝗虫泛滥的视频，简要概述蝗灾及其危害。学生观看视频后，教师带领学生回顾种群的定义并提问：一片农田中的所有蝗虫和一片农田中的所有稻蝗哪个属于种群？学生回答后，教师从种群的概念要素出发深入剖析种群的定义，并在此举例让学生判断，以加深学生对种群的理解。教师继续展示大熊猫和老鼠的图片，让学生畅所欲言比较二者的区别，进而导入新课“种群的数量特征”。教师从生活实际出发，引导学生关注自然问题，唤起学生的社会责任意识；带领学生回顾旧知，引起学生学习兴趣，将学生顺利引入到课堂学习中。

2.5.3 教师引导，提出问题

PBL教学模式是围绕问题展开的。这些问题往往具有一定的探究价值及意义，关乎着整堂课的连贯性以及整节课的学习任务是否聚焦，因此核心问题的设置至关重要。教师首先提出核心问题：“在生活中，相关研究人员会考虑这样的一些问题：如何测量濒危动物的种群密度呢？农业中如何控制类似蝗虫这样的害虫数量使作物高产呢？有哪些因素会影响种群的数量呢？”随后，教师讲解相关知识并设计相应的教学活动将问题分解。活动①假设你现在是一名小小护林员，你需要估算一片林地中双子叶植物的种群密度，请结合课本第五页，使用样方法设计具体方案测量种群密度，并思考样方法的适用范围及优缺点。活动②对于草原中的鹿、绵羊等动物种群密度的调查也可使用样方法吗？还可以选择什么方法？学生听教师讲解并思考各部分问题。教师提出核心问题，使学生明确学习目标，抓住学习重点，主动思考质疑。

2.5.4 小组合作，探究问题

小组沟通协作的过程有助于学生深入思考，实现知识的意义建构。教师在此环节中的主要任务是提供实验工具、巡视指导、组织课堂纪律。学生小组分别探讨教学活动中的问题，深入思考。学生深入生活实际，在思考讨论中促进推理探究、解决问题能力的提升。

2.5.5 提出方案，解决问题

方案的提出凝结了小组成员的智慧，体现了学生深入交流思考的过程。教师根据学生的回答，补充种群密度的调查方法。对于活动①，学生小组根据活动顺序派代表展示样方法的设计方案，其他同学进行评价；对于活动②，小组派代表讲解模拟的实验步骤及推测出的计算方法。教师在学生讲解完毕后给予补充，展示资料并结合生活实例引导学生探究影响种群密度的因素。

2.5.6 归纳总结，拓展问题

教师依据提出的核心问题，拓展问题：如果你是防治害虫的专家，根据本节课所学内容，你会采用什么方法来预防和防止害虫爆发呢？学生结合实际进行最后的探讨，及时消化与吸收知识，灵活应用知识。教师布置课后作业让学生在校园中实施样方法的方案。据此，教师帮助学生梳理知识，使学生自主建构自己的知识体系，发展发散思维，将其应用于实际生活之中。

2.5.7 课后评价与反思

学生在课后通过自评和互评的方式评价自己在本节课中的表现及学习状态，及时总结经验、反思不足。教师通过课堂观察法对各小组的表现进行评价，并将评价结果向学生公布，给予学生肯定和鼓励，促进学生身心健康的发展。

3 案例分析

本节课主要围绕种群密度的调查方法展开教学活动，让学生通过设计样方法的调查方案和模拟标志重捕法的探究过程，探索种群密度的影响因素来完成本节课的教学目标。本案例中的问题及教学活动的设计采用先总后分的设计思路，让学生在课堂中逐级解决问题，实现对问题的批判思考、推理分析。在课后进行实践检验，能够及时地将知识迁移运用，使学生能够更好地掌握所学知识，加深对知识的理解与记忆，实现深度学习。

本研究利用PBL教学模式的优势，将深度学习的关键环节融入PBL教学模式中，设计促进深度学习的PBL教学模式流程，优化了PBL教学模式的环节，使其在高中生物学中得到了较好的应用，能够促进学生的深度学习水平，适用于学生核心素养的培养。