基于本土情境和模型构建的深度学习

叶慧　朱晓燕

关键词：本土情境；模型构建；深度学习；高阶思维

文章编号：1003-7586（2024）01-0080-03 中图分类号：G633.91 文献标识码：B

《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称“课程标准”）的基本理念“教学过程重实践”，强调学生学习的过程是主动参与的过程，让学生积极参与动手和动脑的活动，通过探究性学习活动或完成工程学任务，加深对生物学概念的理解，提升应用知识的能力，培养创新精神，进而能用科学的观点、知识、思路和方法，探讨或解决现实生活中的某些问题。深度学习提倡建立知识间联系，引导真实情境下的主动探究，在知识建构过程中发展学生高阶思维。课程标准的这一理念与深度学习理论不谋而合。深度学习是落实核心素养目标的有效途径，本文基于课程标准并参考深度学习实践理论，以人教版高中生物学教材选择性必修2第3章第1节“生态系统的结构”的教学为例，尝试创设本土情境，设计驱动问题来促进概念理解，培养分析、评价、创造等高阶思维。

1基于课标和学情，确定教学思路和教学目标

课程标准指出，学生需能够“阐明生态系统由生产者、消费者和分解者等生物因素以及阳光、空气、水等非生物因素组成，各组分紧密联系使生态系统成为具有一定结构和功能的统一体”和“讨论某一生态系统中生产者和消费者通过食物链和食物网联系在一起形成复杂的营养结构”。在知识方面，学生通过初中阶段和人教版高中生物学教材选择性必修2前两章知识的学习，对种群、群落和生态系统概念及类型也有了一定的了解，但对于生态系统结构的认识大多停留在对各组分名称、作用的简单识记水平，没有建立起各组分间的联系，形成整体。在能力方面，学生已经具备相对较强的探究、分析和解决问题的能力，具有一定的生物学学科素养。基于课标要求和学情，本节课程教学以分析武夷山燕子窠生态茶园中生物与生物、生物与非生物环境的关系为主线，通过创设一系列真实问题情境，引导学生自主思考和主动参与讨论，通过新的学习活动修正、完善原有概念，构建生态系统结构模型，促进深度学习，培养高阶思维能力。学习本章节，学生应能够通过分析武夷山燕子窠生态茶园中生物与生物、生物与非生物环境的关系，建立生态系统的概念。通过对几个典型生态系统的组成成分进行分析、比较、归类，概括各组成成分的作用及相互关系，建构生态系统的结构模型，培养高阶思维能力。

2以特色的本土生活情境贯穿，设置驱动问题组织教学，指向学科核心素养

教师利用学生熟悉的生活来创设情境，笔者结合福建省南平市当地的社会生产和生活实际，利用武夷山燕子窠生态茶园创设情境，利用情境素材设置驱动问题，引导学生在分析、讨论、归纳等过程中促进对概念的深度理解，并在解决问题时提升科学思维。

2.1创设熟悉的情境，导入新课

武夷岩茶是闽北的特产之一，2021年习近平总书记考察燕子窠生态茶园，随着媒体的报道，燕子窠知名度提高，生态茶园成为大众关注的热点。结合这一特色，教师以武夷山燕子窠生态茶园为例，播放武夷山燕子窠生态茶园视频，并提供武夷山燕子窠生态茶园的文字材料。从学生熟悉的本土情境入手，容易引发情感共鸣，唤醒学生的主体意识和社会责任感，有助于实现知识性和价值性相统一，落实学科核心素养。

2.2问题驱动，初步建构概念

基于生态茶园情境，教师组织学生探讨以下问题：①武夷山燕子窠生态茶园里有哪些生物？②生态茶园中生物之间存在什么关系？③哪些生态因素保证了武夷岩茶的高品质？④燕子窠生态茶园是一个生态系统，你认为生态系统具备哪些特征？我们可以如何给生态系统一个较为准确严谨的概念界定？问题层层递进，环环相扣，从生物种类一种间关系一生物与环境的关系一生态系统的概念，引导学生思考并解决问题，从而建构概念。从学生熟悉的情境人手，创设问题，激发学生的学习欲望，回顾“种间关系”，认识生态系统中生物之间的联系，分析生物与非生物环境之间的关系，经过分析与综合，归纳概括形成生态系统概念，培养归纳总结的能力。

接着，教师针对生态系统的组成成分和营养结构提出问题：⑤生物的生存离不开能量，生产者、消费者、分解者是如何获得物質和能量的？学生依据初中阶段所学知识和阅读教材中内容，思考总结生物获取物质和能量的来源。⑥按照不同种类生物的营养方式，以及它们在生态系统中的作用，如何将燕子窠生态茶园生态系统中的生物进行归类？引导学生从对生态系统的贡献的角度，进行生态组分归类。这样可以使学生认识到生态系统的成分分类是按生物在生态系统中的功能或作用分类，而不是按物种分类。学生通过分析与归纳，将生态茶园的生物归类，如表1所示。⑦分析燕子窠生态茶园生态系统中生产者和消费者的食物关系，你能画出多少条食物链？与小组内同学画出的食物链进行比较分析，共同完善该生态系统的食物链和食物网。学生独立思考，画出食物链和食物网，经过小组内交流，完善食物网，每个小组展示食物网，全班同学经过对比分析讨论，补充完善食物网，如图1所示。教师结合这个食物网，引导学生归纳营养级的概念。⑧仔细观察该食物网，举例说明生物的营养级是固定的吗？为什么一个物种可能占据一个或多个营养级？学生通过观察发现蛙和蛇在不同食物链中，分别占据不同的营养级，这取决于从什么渠道获取能量。通过以上问题串的分析，初步落实分析生态系统的结构和归纳生态系统的组分这一教学重点。

2.3比较归纳，构建生态系统结构模型

在分析燕子窠生态茶园生态系统结构模型的基础上，引导学生比较分析荒漠生态系统和池塘生态系统，归纳两个生态系统的组成成分及各组分之间的关系，画出食物链与食物网，进一步理解生态系统中生物之间及生物与非生物之间的关系，总结生态系统营养结构。接着，引导学生比较分析3个生态系统，参照一般系统的结构模式图，建构生态系统的结构模型。

以情境问题作为主线进行生物学教学时，不仅将其作为线索将教学内容串联起来，还可作为概念结构化的内在线索，引导学生逐步构建相应的概念体系。在总结过程中引导学生回顾生态系统的组成成分、生态系统的营养结构、组成成分与营养结构的内在联系、生态系统各组分之间的内在联系，从而形成生态系统的概念，构建生态系统的结构模型，阐明生态系统是一个统一的整体，突破本章节的重难点。完善本章节知识结构，建构生态系统的结构模型，培养建模能力，体会科学知识是不断发展和修正的。

2.4设计分层作业进行学习评价促进总结提升

教师通过设置不同的课后作业，包括基础性作业、实践性作业和拓展性作业，引导学生完成个性化的作业，进一步提升高阶思维能力。基础性作业，如，生态系统的结构相关概念辨析与检测；实践性作业，如，设计制作一个生态瓶（缸），观察其稳定性，该活动不仅是对本节课所学知识的应用，还可服务于全章的教学；拓展性作业，如，最新人工生态系统资料的查找与分析等。学生通过完成作业对自我学习效果进行评价，及时发现和解决学习问题，进一步实现概念的巩固和内化，并且在概念迁移和应用的过程中获得相关能力的发展。例如：完成基础性作业，学生检测自己是否掌握生态系统的组成成分及各成分之间的联系，巩固学习内容；与基础性作业相比，实践性作业和拓展性作业更加注重对学生能力发展的作用。完成实践性作业，学生动脑动手，提高解决实际问题的能力和实践能力。完成拓展性作业，学生应用课堂上习得的概念和技能解决新情境中的问题，从而发展分析、综合、探究等能力和相关的社会责任。

课程设计以落实高中生物学学科核心素养为核心，运用问题情境和模型构建等方式展开教学。设计驱动问题，以问题为引领，引导学生分析讨论，在解决问题的过程中构建知识网络。在构建模型过程中，学生发现、思考并解决问题，加深了对生态系统的结构的理解。整节课学生主动参与，由简到难，层层递进，学生逐步完成深度学习，发展分析、综合、评价、创新等高阶思维能力。