吳志強(qiáng)

摘要以“基因在染色體上”一節(jié)課的教學(xué)為例，嘗試將深度學(xué)習(xí)引入生物學(xué)教學(xué)中，直至學(xué)科核心素養(yǎng)的培育。在真實的生物學(xué)情境中提出問題進(jìn)行情境設(shè)疑，在事實材料的相關(guān)性中綜合分析進(jìn)行推理論證，在辨別假說真假中求證求真進(jìn)行推斷預(yù)判，在學(xué)習(xí)行為證據(jù)中推理判斷進(jìn)行評價分析。

關(guān)鍵詞 深度學(xué)習(xí) 核心素養(yǎng) 基因在染色體上 情景教學(xué) 過程性評價

中圖分類號 G633.91

文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

20世紀(jì)50年代馬頓和薩喬提出的深度學(xué)習(xí)，對應(yīng)認(rèn)知水平重心在應(yīng)用、分析、綜合和評價上，重視對事物所包含的各種信息按照一定邏輯進(jìn)行整合，有理有據(jù)的討論、推理、遷移，將舊知識重新構(gòu)建自己知識體系的一種學(xué)習(xí)理論。這種理論與《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡稱《新課標(biāo)》）中科學(xué)思維和科學(xué)探究生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)在能力層次提出的要求保持高度一致。學(xué)生通過深度學(xué)習(xí)習(xí)得學(xué)科內(nèi)容后，能將知識遷移到現(xiàn)實情境中解決問題所需具備的學(xué)科核心素養(yǎng)及與人協(xié)作、實踐創(chuàng)新等能力。因此，深度學(xué)習(xí)是轉(zhuǎn)變育人方式，落實立德樹人，指向生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)教學(xué)的重要途徑。

“基因在染色體上”一節(jié)課的傳統(tǒng)教學(xué)容易停留在淺層學(xué)習(xí)層面上，學(xué)生在學(xué)習(xí)薩頓假說的基礎(chǔ)上闡述摩爾根的實驗過程，接受知識的過程是一個死板的、缺乏生命力以及科學(xué)思維和探究能力的過程。學(xué)生被動地接受“滿堂灌”，不能區(qū)分科學(xué)史實驗中的事實和推理，無法建立邏輯關(guān)聯(lián)，論證能力更是無從談起。因此，學(xué)生很難在這種教學(xué)中收獲核心素養(yǎng)應(yīng)有的提升。建構(gòu)主義理論強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主動性，認(rèn)為學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者基于原有的知識經(jīng)驗生成、建構(gòu)、理解的過程。學(xué)生經(jīng)歷了從提出多種假說到否定多數(shù)假說再肯定某種假說的過程，充分地提升了自己的科學(xué)研究能力?！缎抡n標(biāo)》提出的概念教學(xué)不是傳統(tǒng)概念中的定義，概念應(yīng)包括概念本身的表述形式、概念的內(nèi)涵與外延、概念的模型建構(gòu)、概念的獲得方法等。基于深度學(xué)習(xí)理論，教師嘗試將紅眼、白眼果蠅帶進(jìn)課堂，創(chuàng)設(shè)真實情景，再現(xiàn)摩爾根的研究歷程，引導(dǎo)學(xué)生積極探究、設(shè)計實驗方案證明基因在染色體上，逐步加深學(xué)生對“基因在染色體上”的理解，促進(jìn)學(xué)生自主建構(gòu)該概念。

1情境設(shè)疑：在真實的生物學(xué)情境中提出問題在傳統(tǒng)的“知識性傳授”教學(xué)模式中，學(xué)習(xí)重點(diǎn)內(nèi)容是對陳述性知識的講解，忽視知識所處的情景載體，割裂了學(xué)科知識在現(xiàn)實生活中的具體體現(xiàn)?；谡鎸嵣飳W(xué)問題的學(xué)習(xí)很好的避免的這些弊端，將知識蘊(yùn)含在真實、具體的情景中。在學(xué)生對情景的討論、思考和解釋中，完成了對知識和技能的掌握，并發(fā)展了科學(xué)思維、生命觀念等學(xué)科核心素養(yǎng)。真實的生物學(xué)問題可以來源于學(xué)生實驗、科學(xué)論文文獻(xiàn)、對生活中現(xiàn)象的觀察等。

在開展“基因在染色體上”教學(xué)時，教師可以設(shè)置兩個學(xué)生實驗來創(chuàng)設(shè)問題情境，即將白眼雄果蠅與雌性紅眼果蠅交配得到F（1實驗一），F(xiàn)1代紅眼雌果蠅與紅眼雄果蠅相互交配得到F（2實驗二）。實驗一結(jié)果顯示F1代全是紅眼，實驗二結(jié)果數(shù)據(jù)統(tǒng)計中各組數(shù)據(jù)不一。針對這兩個試驗情境，教師引導(dǎo)學(xué)生思考并發(fā)現(xiàn)問題：實驗一中的紅眼和白眼這對相對性狀的顯隱性如何？如何繼續(xù)驗證你的想法？實驗二中的白眼性狀為什么只出現(xiàn)于雄性果蠅中？紅眼與白眼的比例是多少？是否符合孟德爾的遺傳定律？哪個基因是隱性基因？白眼性狀存在的性別有什么特點(diǎn)？教師引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)紅白眼基因的遺傳與性狀的相關(guān)性，聯(lián)系學(xué)生已有的性別決定知識，使學(xué)生將基因與染色體建立聯(lián)系。

分析自己動手實驗得到的實驗結(jié)果后發(fā)現(xiàn)的問題一定是學(xué)生腦海中時刻思考的問題，容易促進(jìn)學(xué)生的思考、討論、論證和推理。論證推理是深度學(xué)習(xí)的重要環(huán)節(jié)，要求學(xué)生運(yùn)用實證去對某一論點(diǎn)或結(jié)論佐證的思維過程和語言組織表達(dá)形式，論證過程常常包含一個或多個推理。由于論證是用論據(jù)去論證結(jié)論，很多時候論據(jù)的真實性本身又需要論證，因此，教師在教學(xué)中選擇真實情景就尤顯重要。

2推理論證：在事實材料的相關(guān)性中綜合分析

深度學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)活動與體驗之后對學(xué)習(xí)內(nèi)容本質(zhì)的深度加工，需要學(xué)生對已有事實進(jìn)行推理、論證得出相應(yīng)的結(jié)論或假說。推理論證就是從已知信息得出新信息的思維過程，這是培育生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的極佳途徑。

在“基因在染色體上”的學(xué)習(xí)時，結(jié)合果蠅的染色體圖解，教師指出果蠅的性別決定方式。由基因決定生物的性狀，性染色體組成決定果蠅的性別。性狀與性別相關(guān)聯(lián)則側(cè)意味著基因與染色體也具有一定的關(guān)聯(lián)性（圖1）。在學(xué)生建立起基因與染色體的聯(lián)系后，教師可以繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)基因和染色體的4種平行關(guān)系，通過思考和討論，學(xué)生利用類比推理，做出“基因在染色體上”的假說。教師追問：果蠅的紅白眼基因究竟在性染色體的什么部位上呢？根據(jù)圖1中的展示，利用演繹推理，學(xué)生繼續(xù)得出推論，即白眼基因只位于Y染色體上（假說①），白眼基因只位于X染色體上（假說②），白眼基因位于X和Y染色體的同源區(qū)段（假說③）。

科學(xué)思維強(qiáng)調(diào)識別、揭露和反駁錯誤的推理和論證。一個推理論證的結(jié)論或推論是否正確，主要是從推理形式本身是否有效、前提是否真實和能否正確預(yù)測出新的事實或證據(jù)進(jìn)行驗證。上述的3個假說不可能都正確，提出假說后，學(xué)生接下來的任務(wù)就是尋找證據(jù)去證實或證偽。假說①不能解釋實驗一、二中F1、F2代的實驗現(xiàn)象，也就是前提是假命題，因此假說①被否定。再利用演繹推理，利用假說②、③的結(jié)論來解釋實驗一和實驗二的現(xiàn)象。推理發(fā)現(xiàn)，這兩種假說都能解釋兩個實驗結(jié)果（圖2、圖3），這意味著假說②、③都沒有被否定，即現(xiàn)有前提是真命題，邏輯推理形式有效，辨證真?zhèn)蔚木椭皇Ｏ履芊耦A(yù)測新的事實作為證據(jù)。

3推斷預(yù)判：在辨別假說真假中求證求真

批判性思維是一種質(zhì)疑、批判和拷問的思維，更關(guān)注的是評價各種推理和論證能力，要求給出一種判斷或結(jié)論的理由，并通過分析、評價自己和他人的推理或論證，來設(shè)計更好的推理或論證。這需要學(xué)生能對隱含在真實情景中的學(xué)科知識和原理進(jìn)行揭示和假定，并對這些假定的合理性進(jìn)行科學(xué)批判后，做出合理的辯護(hù)。在深度學(xué)習(xí)中，為了更好地發(fā)展和培育學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，教師學(xué)生置身在真實情境中、開放的任務(wù)活動中，解決各種陌生而復(fù)雜的問題中，不斷深度的思考和討論、批判和質(zhì)疑、總結(jié)和反思，最終在打破常規(guī)中重構(gòu)新的知識體系。假說②、3究竟哪個是真命題？最關(guān)鍵的就是哪種假說能預(yù)測另一些實驗結(jié)果。教師此時引導(dǎo)學(xué)生思考：設(shè)計哪種實驗進(jìn)行預(yù)測合適？檢測的親本果蠅如何選擇？不同假說對實驗預(yù)測的結(jié)果是否相同？......教師一步一步地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行遺傳實驗的設(shè)計、結(jié)果預(yù)測及其分析。

學(xué)生在理解、遷移和分析后，不難發(fā)現(xiàn)：測交有兩種組合，即白眼雌性果蠅與F1紅眼雄性果蠅或白眼雄性果蠅與F1紅眼雌性果蠅。但是，在當(dāng)前的實驗基礎(chǔ)上根本就沒有白眼雌性果蠅，因此，只能選擇白眼雄性果蠅與F1紅眼雌性果蠅進(jìn)行測交。很快，有學(xué)生發(fā)現(xiàn)，如果選擇白眼雄性果蠅與F1紅眼雌性果蠅進(jìn)行測交，假說2和假說3出現(xiàn)的結(jié)果都是紅眼♀∶紅眼♂∶白眼♀∶白眼♂=1∶1∶1∶1。有學(xué)生質(zhì)疑這個實驗?zāi)芊襁_(dá)到預(yù)期的檢測效果。繼續(xù)通過討論，學(xué)生發(fā)現(xiàn)其中推理的邏輯，一旦出現(xiàn)預(yù)測的結(jié)果，不管假說2和假說3哪個正確，都不影響得出控制紅、白眼性狀的基因在染色體上的結(jié)論（圖4）。

在深度學(xué)習(xí)的影響下，學(xué)生僅僅得出“基因在染色體上”的結(jié)論，并不能滿足學(xué)習(xí)需求，他們更渴望去解決之前提出的假說究竟誰是真命題誰是假命題，自發(fā)地繼續(xù)設(shè)計新的實驗去尋找證據(jù)。在上述演繹推理之后，進(jìn)行實踐檢驗。將白眼雄性果蠅與F1紅眼雌性果蠅進(jìn)行測交（實驗三），并在實驗三中獲得的白眼雌性果蠅與野生型紅眼雄性果蠅進(jìn)行雜交（實驗四）。小組實驗結(jié)果數(shù)據(jù)最終表明假說2正確，假說3錯誤。這種研究將白眼基因與X染色體聯(lián)系起來，從而證明了基因在染色體上。

當(dāng)學(xué)生得到“基因在染色體上”結(jié)論后，教師可以帶領(lǐng)學(xué)生回顧科學(xué)史，重新梳理科學(xué)史的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。從1903年薩頓提出“基因在染色體上”的假說，1904年摩爾根開始用果蠅做胚胎學(xué)研究，1908年斯蒂文斯發(fā)現(xiàn)果蠅的性染色體為XY型，1910年摩爾根利用偶然發(fā)現(xiàn)的一只白眼雄果蠅進(jìn)行實驗，一直到1916年摩爾根的學(xué)生布里奇斯進(jìn)行果蠅雜交實驗和細(xì)胞學(xué)觀察，無可辯駁地證明了基因在染色體上。梳理這段科學(xué)史時，教師引導(dǎo)學(xué)生比較自己在尋找的解決辦法與科學(xué)史中的異同之處，評價各自采取措施的效果，指出在百年的探索中每位科學(xué)家所做工作的價值。

通過這樣的深度學(xué)習(xí)之后，學(xué)生驚訝發(fā)現(xiàn)他們短時間內(nèi)的探索，與100多年前美國的遺傳學(xué)家薩頓和美國的生物學(xué)家摩爾根所做的研究如出一轍。教師帶領(lǐng)學(xué)生在科學(xué)史中找到學(xué)習(xí)內(nèi)容的聯(lián)系，塑造尊重歷史、善于省察、理性思辨的學(xué)習(xí)文化。

4評價分析：在學(xué)習(xí)行為證據(jù)中推理判斷

任何教學(xué)的設(shè)計都需要考慮學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，即評價分析，它是促進(jìn)學(xué)生指向核心素養(yǎng)學(xué)習(xí)的具體體現(xiàn)，是學(xué)生在深度學(xué)習(xí)某一內(nèi)容后進(jìn)行理性探索、融會貫通，能夠根據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)對某一新事件的真?zhèn)魏脡?、事件背后價值等進(jìn)行推理和判斷。

在深度學(xué)習(xí)中，教師的評價應(yīng)該更多地關(guān)注學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)有沒有得到提升，提升幅度有多大，有哪些具體的依據(jù)等。因此，教師做好過程性評價就是一個理想的選擇，關(guān)注學(xué)生在真實情景下所表現(xiàn)出具體技能和素養(yǎng)，包括呈現(xiàn)具有生物學(xué)原理的真實情景，設(shè)計、實施并解決問題的能力，與同學(xué)和諧相處、順利溝通、協(xié)同合作完成既定任務(wù)等。因此，深度學(xué)習(xí)的課堂上，教師要確保學(xué)生在習(xí)得專長、解決問題和高階思維等構(gòu)成上深層次理解和構(gòu)建知識體系，在評價目標(biāo)、評價任務(wù)、評價標(biāo)準(zhǔn)和評價方式上做好評價設(shè)計。評價目標(biāo)的設(shè)計應(yīng)該對標(biāo)生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的4個維度進(jìn)行質(zhì)量的描述，評價任務(wù)盡量在真實情景中給定學(xué)生具體問題去解決，并根據(jù)可能出現(xiàn)的答案，擬定相應(yīng)的評價標(biāo)準(zhǔn)。評價的方式應(yīng)該多元化，既要有體現(xiàn)學(xué)科教學(xué)知識性的學(xué)案設(shè)計，也可以有課堂觀察等過程性評價，還可以有實驗方案的設(shè)計、調(diào)查報告的撰寫、師生訪談的開展、課后問卷的設(shè)計與實施等。

例如，在上述的教學(xué)案例中，學(xué)生學(xué)習(xí)完成之后，有沒有達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，即在基因和染色體的相關(guān)事實基礎(chǔ)上，能不能利用科學(xué)思維、科學(xué)探究等素養(yǎng)來闡明基因在染色體上;能否從基因和染色體兩者關(guān)系對孟德爾遺傳規(guī)律作出科學(xué)的解釋;結(jié)合學(xué)生自己的實驗探究活動與科學(xué)史的學(xué)習(xí)，有沒有產(chǎn)生對科學(xué)的熱愛，對科學(xué)研究過程中需要的既要做到尊重事實，又要具有敢于質(zhì)疑的批判性科學(xué)精神有認(rèn)同和內(nèi)化等（過程性評價設(shè)計詳見表1）。

評價需要教師對各項各類信息進(jìn)行收集、整理、分析、判斷，然后再根據(jù)這些證據(jù)對應(yīng)評價表，給每位學(xué)生核定評價結(jié)果。這種評價結(jié)果可以作為學(xué)生的學(xué)業(yè)質(zhì)量水平的評價依據(jù)之一，也可以用于指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)習(xí)慣、學(xué)習(xí)思維品質(zhì)以及教師教學(xué)方式的改進(jìn)等。

新一輪課程改革強(qiáng)調(diào)立德樹人根本任務(wù)，更具體細(xì)化的表現(xiàn)在核心素養(yǎng)的發(fā)展上。深度學(xué)習(xí)優(yōu)勢將高階思維作為培養(yǎng)目標(biāo)，以培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)為不懈追求。因此，指向核心素養(yǎng)的生物學(xué)深度學(xué)習(xí)符合學(xué)生學(xué)習(xí)的認(rèn)知規(guī)律，切合國家在轉(zhuǎn)變育人方式下的課堂教學(xué)。

參考文獻(xiàn)：

孫懷寬.在生物學(xué)概念教學(xué)中促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的探索[J].中學(xué)生物教學(xué)，2021，（4）：4-7.