深度学习视域下生物支架式教学的研究

【摘要】在进行深度学习时，学习者可以充分发挥主观能动性学习知识，这有利于学习者形成批判性思维和创造性思维。为了让学生进入深度学习状态，高中生物学教师可以尝试开展支架式教学，通过科学的学习支架引导学生逐层深入地学习生物学知识。文章分析了在高中生物学课堂上，基于学生发展特点、根据学生知识结构、聚焦学生核心素养开展支架式教学的策略。【关键词】深度学习；支架式教学；高中生物学要让学生在学习高中生物学知识时进入深度学习状态，教师需要让学生主动地参与学习，积极地构建知识体系，批判性地思考、分析，迁移运用所学知识。为了达到这一目标，高中生物学教师可以尝试开展支架式教学，通过给学生提供合适的学习支架，引导学生内化生物学知识，逐步构建科学的知识体系，实现自我提升和全面发展。一、基于学生发展特点开展支架式教学开展支架式教学的核心在于将教学内容拆解后，根据教学内容的特点给学生提供不同的学习支架，让学生具备清晰的学习思路。因此，教师应充分考虑学生的认知发展特点，依据学生的最近发展区、遵循递进原则、根据学生的提升目标提供学习支架，引导学生进行深度学习。（一）依据最近发展区提供学习支架最近发展区理论认为，学生的发展水平包含实际发展水平和潜在发展水平，这两个水平之间的区域则为最近发展区。为了引导学生进行深度学习，在设计学习支架时，教师应分析学生的实际发展水平，找到学生的潜在发展水平，分析学生在发展过程中可能遇到的问题，据此调整支架，以有效引导学生沿着支架发展。分析实验现象的难度相对较小，这也是处于大多数学生最近发展区的内容之一，教师可以在引导学生分析实验现象时开展支架式教学，先借助难度较低的学习内容帮助学生迅速建立对相关知识的初步认知，再逐步引导学生进行深度学习［1］。比如在教授人教版高中生物学必修1第5章第4节“光合作用与能量转化”时，教师可以依据学生的最近发展区提供学习支架，让学生通过分析经典实验进入深度学习状态。在讲解基本知识后，教师可以带领学生分析一些经典实验，包括范·海尔蒙特实验、普里斯特利实验、萨克斯经典实验，让学生了解这些经典实验的实验过程和实验现象，明确光合作用的反应物（二氧化碳和水）和生成物（有机物），并通过对反应前后物质变化的分析初步认识光合作用的功能。接下来，教师可以带领学生分析恩吉尔曼水棉实验，让学生弄明白植物发生光合作用的地方（绿色叶片）。由此可见，教师可以在开展教学时，先引导学生通过分析难度较低的实验理解理论知识。此后，教师可以带领学生分析难度更高的实验，让学生对理论知识进行进一步思考。由此，学生会逐步掌握生物学知识。（二）遵循递进原则提供学习支架为了引导学生进行深度学习，教师提供学习支架时应遵循递进原则，让学生逐层深入地学习生物学知识、掌握有效学习的方法。这就要求教师在提供学习支架前深入分析教学内容，确保自己给学生提供的学习支架具有关联性和递进性，以有效引导学生由浅入深地思考、探索，让学生自然而然地进入深度学习状态。比如在讲解人教版高中生物学必修1第4章第2节“主动运输与胞吞、胞吐”时，教师就应当通过学习支架引导学生由浅入深地学习相关知识。首先，教师可以引导学生回顾细胞膜的构成和结构特征，让学生了解细胞进行主动运输与胞吞、胞吐的基础。其次，教师可以提出“物质的跨膜运输方式有几种”“人红细胞中K+的跨膜运输是顺浓度梯度还是逆浓度梯度的呢”等问题，引导学生回顾与被动运输相关的知识，并对跨膜运输方式产生更加立体的理解。最后，教师可以提出“细胞如何实现逆浓度梯度的跨膜运输呢”“能量以及糖蛋白在不同跨膜运输中起到什么作用呢”等问题引导学生深入思考细胞中主动运输与胞吞、胞吐的实例，让学生对比不同跨膜运输方式，从而了解不同跨膜运输方式对能量以及载体蛋白的需求，由浅入深地建构知识体系。由此可见，教师可以通过层层递进的问题支架，引导学生循序渐进地学习知识，让学生扎实掌握相关生物学知识，构建科学的知识体系。（三）根据提升目标提供学习支架为了让学生的深度学习充分发挥作用，教师还应该根据学生的提升目标提供学习支架，并在学生学习的后期逐渐淡化学习支架对学生思维的影响，避免学生对学习支架形成依赖，促使学生实现自我提升。比如在讲解人教版高中生物学必修2第4章第1节“基因指导蛋白质的合成”时，教师就可以通过教学活动让学生先实现知识学习目标，再实现能力发展目标。首先，教师可以创设情境引入新知，并具体讲解知识让学生逐步形成知识体系，再引导学生进行对比分析，让学生明确基因对蛋白质合成的影响。其次，教师可以鼓励学生组成学习小组，分别扮演DNA、mRNA、tRNA、rRNA，演绎蛋白质的合成过程。在这个演绎活动中，学生需要迁移运用所学知识，而且需要和同学沟通、合作，他们的能力会得到有效锻炼。最后，教师需要带领学生总结课堂教学内容，以深化学生的认知，巩固教学成果。由此可见，教师在提供学习支架时，可以先指导学生学习知识，再指导学生进行迁移运用，帮助学生在课堂上扎实掌握知识、逐步发展能力，从而实现提升目标。二、根据学生知识结构开展支架式教学开展支架式教学时，教师需要给学生提供直观、立体的学习支架。因此，教师在设计学习支架时就要考虑清楚如何引导学生将新知识与已有的知识建立联系。为达到这样的目标，教师可以设计多种类型的学习支架，满足不同学生的学习需求。（一）提供体验支架，解决生活问题生物学科包含大量与学生实际生活息息相关的知识内容，为了引导学生结合生活经验学习知识，教师可以提出生活问题，给学生提供体验支架，引导学生由此进行深度学习。比如在讲解人教版高中生物学选择性必修1第4章第3节“免疫失调”时，教师可以引导学生利用所学的生物学知识分析季节性频发的扁桃体炎、病毒或者细菌感染导致的病症。为了加强学习支架的真实性，教师可以给出某患者的血常规检查结果和抗原检测结果，然后引导学生分析该检测结果中患者中性粒细胞和淋巴细胞的变化比例，由此判断该疾病是细菌还是病毒感染导致的。在学生确定该疾病是病毒感染导致的以后，教师可以继续引导学生分析抗原检测结果，让学生明确该患者感染的病毒的类型。至此，学生会掌握运用所学内容分析自己体内正在发生的免疫战争的方法，从而切实体会到自己体内各类细胞的作用。由此可见，教师可以联系学生的实际生活提供学习支架，以强化学生的应用意识和应用能力，促使学生深入分析生物学现象，从而扎实掌握生物学知识。（二）提供对话支架，引导厘清逻辑教师还可以通过提供对话支架引导学生厘清生物学知识的逻辑关系，构建科学且完整的知识体系［2］。比如在讲解人教版高中生物学选择性必修1第5章第1节“植物生长素”时，教师可以借助对话引导学生分析科学家们通过实验了解生长素作用的过程。在课堂上，教师可以先讲解达尔文实验，然后向学生提问：“分析达尔文实验中的对照组后，你们得出了什么结论呢？”在教师的引导下，学生会发现，单侧光照和胚芽鞘的尖端是胚芽鞘出现向光性弯曲的必要条件。接下来，教师可以讲解鲍森·詹森、拜尔、温特的实验，并提出问题：“这些科学家做实验时控制了什么变量呢？”在分析这一问题时，学生会逐步理解科学家们弄明白生长素是一种胚芽鞘尖端分泌的化学物质的推论过程。由此可见，教师可以通过对话引导学生将生物学知识与自然现象联系起来，让学生有效参与课堂教学，并逐步厘清生物学知识之间的关系。（三）提供模型支架，建构科学体系在带领学生学习一些较为复杂的生物学知识时，教师还可以给学生提供模型支架，让学生直观地了解复杂自然现象发生的结构基础，从而顺利掌握相关知识。比如在讲解人教版高中生物学必修1第3章第2节“细胞器之间的分工合作”时，教师就可以给学生提供模型支架，帮助学生顺利记住相关知识。首先，教师可以引导学生梳理植物细胞中的细胞器，并带领学生比较植物细胞和动物细胞中的细胞器。其次，教师可以拿出自己制作好的动物细胞模型，然后带领学生据此分析动物细胞中细胞器之间的分工与合作。最后，教师可以拿出动手制作细胞模型的材料，鼓励学生自己动手，用橡皮泥、纸和胶带制作“细胞器”，然后将这些“细胞器”放入用塑料壳和纸盒制作的“细胞壁”和“细胞膜”中，由此得到实物模型。由此可见，教师可以将实物模型作为引导学生进行深度学习的支架，让学生基于模型分析动物细胞中细胞器的分工与合作，并鼓励学生自己动手制作模型，让学生对细胞的结构和细胞器的功能有更深刻的理解。三、聚焦学生核心素养开展支架式教学培养学生的核心素养是学科教育的重要目标。在开展支架式教学时，教师也需要从培养学生核心素养的目标出发，找准使用学习支架的发力点。（一）鼓励学生进行科学探究在高中生物学教学中，教师应该指导学生进行科学探究，让学生逐步掌握科学探究的基本思路和方法，从而有效发展学生的科学探究能力。比如在讲解人教版高中生物学选择性必修2第1章第1节“种群的数量特征”后，为了让学生切实理解种群密度等概念、掌握统计种群密度的方法，教师可以鼓励学生进行课外实验探究，并以此为引导学生进行深度学习的支撑点。在讲解基本概念后，教师可以要求学生组成学习小组，利用课余时间统计学校附近公园的草地内蒲公英的种群密度。在学生进行这一课外探究时，教师需要提醒学生遵循随机取样原则，在确定样方后采用五点取样法或者等距取样法取样、计数并做好记录。在学生得到实验数据后，教师则应该引导学生在小组内合作分析数据，确保学生得出科学的实验结论。由此可见，为了让学生扎实掌握生物学知识、发展科学探究能力，教师可以指导学生完成课外实验，让学生在完成实验的过程中应用所学生物学知识，并逐步掌握科学探究的基本思路和方法。（二）培养学生责任意识教师提供的支架不仅可以成为学生学习知识、形成知识体系的基础，同时也可以成为学生迁移运用、发展能力的基点。在教授与学生实际生活联系十分紧密的知识时，教师可以给学生提供与实际问题相关的支架，以推动学生进行探究，让学生迁移应用生物学知识，同时逐步形成责任意识。比如在讲解人教版高中生物学选择性必修2第4章第2节“生物多样性及其保护”时，教师可以结合教材内容以及实际生活情况提出问题，指导学生在分析问题的过程中迁移应用所学知识，作出理性判断和解释。教师可以要求学生讨论生态系统稳定的意义，然后从正反两个方面分别论述生态系统变化对自然环境产生的影响。在学生讨论的过程中，教师可以适时引入实际生活中的案例，比如东北虎栖息地被破坏导致东北虎的生存愈发艰难等反面案例，以及国家生态工程建设等正面案例。由此，学生会逐步明晰生态系统稳定对生物多样性的重要性，并形