PBL教學模式在生物教學中的應用

杜變變 李胤寧 杜娟娟

【摘要】PBL教學模式以小組合作的方式，學生在教師的引導下提出問題并嘗試解決問題，同時幫助學生建構知識體系，明確新舊知識點的邏輯關系。文章以“生態系統的能量流動”一節為例進行教學設計，探討如何在生物教學中滲透PBL教學模式。通過問題的逐級遞進，在分析和解決問題中驅動學生深度學習，提高學生的合作探究能力，培養生物學核心素養。

【關鍵詞】生物教學；PBL教學模式；應用；生態系統的能量流動

【中圖分類號】G633.91【文獻標志碼】A【文章編號】1004—0463（2022）10—0111—04

PBL（Problem-Based-Learning）教學模式，也稱基于問題的學習、問題導向式教學。學生在真實的問題情境中，以小組合作方式提出問題并尋找解決問題的途徑和方法，此過程可以幫助學生構建知識體系，同時發展學生合作學習和解決問題的能力。近年來，PBL教學模式雖在生物學教學中有所應用，但當前課堂PBL教學模式的應用仍存在不少問題：首先，PBL教學模式強調以學生為主體，在生物教學中發現問題和提出問題仍以教師為主。長期的固化教學，教師已習慣對生物學現象及規律進行詳細講授，以期完成知識體系的全面覆蓋，對于生物學學科思想缺少深度挖掘。其次，教師忽視學生的個體差異，問題的難度與深度缺乏設計性和層次性，學生在學習過程中缺乏思維碰撞，參與課堂的積極性不高。最后，問題的設計存在隨意性，沒有圍繞核心概念進行整體設計，影響學生的思維進階發展。

根據Barrows倡導的PBL教學理論，將PBL教學流程分為組織小組、開始一個新問題、后續行動、展示成果、解決問題后的反思等五個環節[1]。在這五個環節的基礎上，再結合生物學科，設計如圖1所示的促進深度學習的PBL教學模式流程：

1.創設問題情境。深度學習強調以問題為導向，將已有知識遷移到真實情境中解決問題。教師設計真實的問題情境，形成問題主題，激發學生學習的主動性，引發學生的高階思維，從而促進學生的深度學習。核心問題蘊含學科思維促進學生深度思考，引導學生探索學科基本內容。問題的設計可以具有開放性和創造性，沒有準確的答案，但這些問題需圍繞主題，要引發學生思考，引起學生的認知沖突，最終激發、促進學生解決問題。教師通過創設問題情境，通過情境間的環環相扣，層層遞進，可以為學生內化知識搭建支架，完成核心問題設計之后，可以設計角色使學生充分、迅速地融入問題中，幫助學生構建概念體系，促進學生對核心概念的深度學習。

在課堂開始時，教師播放《魯濱孫漂流記》影視片段，并提出問題：假設你像魯濱孫那樣流落在一個荒島，可以食用的只有15kg玉米和一只母雞，哪種方式可以使自己在荒島存活的時間最長？教師提問不同層次的學生，學生陳述選擇方案1或者方案2的理由，教師公布正確答案，學生思考為什么選擇先吃雞后吃玉米？設置此問題的目的在于人吃雞得到雞的物質，同時獲得能量，能量是抽象的，但能量以物質為載體，充分理解能量的流動離不開有機物這個載體，從而分析總結能量流動的基本模式，因此這個問題的設計是必要的。

2.設計深度學習任務。PBL教學模式從問題入手，以不同的問題為主線，以學生的小組合作學習和教師的引導啟發為主要形式。在問題的驅動下，教師要注意對學生進行科學思維的培養與提升，引導學生思考解決問題的知識經驗以及思想方法，從而滲透生物學學科素養。教師圍繞核心問題，以“呈現問題——解決問題——生成新問題——探究新問題”的方式，結合學習內容特點和學生發展空間，初步設計具有深度學習特征的學習任務，讓學生深入知識背后的理性認知、感性態度和學科思想。通過設計不同形式的深度學習活動，促進學生對所學知識進行深度加工，并構建知識體系，展示知識體系蘊含的學科思想。在合作交流完成任務的過程中，達到對知識的深層理解[2]。

在創設《荒島余生》這一情境后，教師引導學生從“玉米——雞——人”這一條食物鏈中發現問題：玉米的能量來源于什么？如何輸入到玉米體內？這些能量的去向有哪些？通過設置的問題串，學生以小組的形式交流，教師引導學習小組完成上述問題的探究之后總結：流向每一個營養級的能量去向大體相同，讓學生用概念圖的形式建立生產者的能量流動模型。通過同樣的問題，建立初級消費者和次級消費者的能量流動模型，學生通過模型構建，體驗知識的形成過程，系統分析每個營養級的能量去向。學生完成上述任務后，教師繼續提問：為什么營養級的能量越往后會越少？從而引導學生以賽達伯格湖為例定量分析能量流動的去向，學生繼續以小組為單位，通過計算得出能量傳遞的效率為10%～20%以及能量流動是單向流動、逐級遞減的。教師以問題串的形式驅動課堂，問題設計是逐步遞進的，學生通過自主學習和合作探究等學習任務成為探索、解決問題的主體，教師成為引導者。在整個學習過程中，體現了生態學、系統觀的學科思想，這也是“穩態與環境”模塊中重點體現的學科思想[3]。

3.構建知識體系。深度學習強調建立新舊知識的邏輯聯系，最終同化新知識，完成意義構建，并較好地理解核心概念，是學生形成正確的生命觀念的基礎。圍繞核心概念，通過問題情境和學生活動，在學習過程中獲得感性體驗，通過高階思維，構建知識體系，逐步凝練生物學思想。本節課以教師設置的問題串為線索，基于學情分析和創建課堂思維的基本理念，以“光合作用”和“呼吸作用”為經驗基礎，確定了以情境問題驅動的學生自主學習、小組合作構建能量流動模型的教學策略。在互動活動中，教師以單元主題為主線，學生主動構建知識結構，然后擴建、填充知識內容，最后從少而精的框架中獲取知識。學生通過觀察、猜想和反思交流完成構建知識體系，促進學生的深度學習。學生圍繞“能量流動”這個核心概念，以概念圖或思維導圖的形式，總結能量流動的過程、特點和意義，促進學生深度理解生態系統的功能（如圖2）。

4.構建多元評價體系。評價體系作為PBL教學模式的基本要素之一，應發揮激勵學生更深層次學習的功能。學生參與課堂活動，教師不斷觀察學生，并對學生的學習動態和思維加工過程的觀察結果進行及時反饋，學生根據反饋結果對自己的學習過程和學習方法進行調整和改進，把問題思維提升到一定的高度，形成一定的認知策略，最終實現深度學習。

例如，在某小組匯報調查農田生態系統的能量流動的過程這一環節時，教師可以設計合作小組評價表，和其他組成員對該小組的表現進行評價，同時教師也要關注課堂上其他小組成員的課堂表現，及時調整課堂方向和氛圍，啟發學生去完成調查報告的正確撰寫并領會調查報告的深刻內涵，為以后社會實踐的開展奠定基礎。

為了幫助學生深度理解生態系統能量流動的規律和特點，教師圍繞深度學習目標，設計相應的深度學習活動，并為深度學習活動制訂評價內容（如下表），以此關注學生的思維動態。學生根據教師的反饋結果，深度思考在本節課學習的過程與方式是否有效，今后是否采取同樣的方式進行此類型課的學習。

由于PBL的學習方式比較靈活，尤其是對于小組合作探究的學習，主要采用的評價方法有傳統單元測試、口頭闡述、書面報告、概念圖以及實踐過程考核等多種方式。除此之外，深度學習并不只是為了促進學生的高級認知和培養學生的高階思維，最終的目的指向立德樹人。因此，生物學習最終的評價應該重視學生的激勵性評價，以呈現對生命的感悟和教育的評價訴求。其教學評價以學生的實際學習情況與問題探究難易為出發點，讓學生在生物學習的過程中，建立起生物學科帶來的社會責任感。

在學習完本節內容后，針對我校周圍農田種植及管理的一些環節，教師設計實際情境：收獲后的作物秸稈處理。方案1：直接焚燒，草木灰還田。方案2；用秸稈制作有機肥。方案3：將秸稈粉碎后，可以做蘑菇和木耳等菌類的生長載體。學生結合能量流動的規律及特點，分組討論該如何選擇？利用了何種原理？學生也可以根據實際生活，提出與能量流動有關的實例并分析。學生在主動探索的過程中，以知識為出發點，增強對生物學知識的理解與應用，教師對學生的觀點進行鼓勵性評價。最后利用課堂滲透社會經濟和生態環境的可持續發展的社會責任感教育，從而實現構建生命成長的深度學習課堂。

5.推進學后反思。深度學習還強調對學習過程的構建反思[4]。學生解決問題之后，通過教師和同學的評價，結合在此次學習中的自我感受，反思問題解決的整個過程。除了反思，深度學習要完成知識廣度和深度的學習，不僅要在課堂培養，還要將學到的知識應用到生活情境中，將深度學習的學習方式內化，把深度學習、內化反思、批判遷移作為一種習慣，做到有選擇地內化知識，完成知識的拓展延伸。在拓展延伸環節，學生可以就問題情境中生成的新問題或者新知識展開進一步的探究，也可以由教師針對學生的方案或者實踐操作提出新的問題。

為了幫助學生完成知識內化，教師布置課后學習任務“如何提高xx地區農業生態系統的能量流動效率的對策”，學生課后建立學習小組，合理分工合作，查閱資料，設計并完成調查問卷，完成調查報告。在完成調查報告的過程中，學生通過真實的實踐走訪，展示該地區農業生態系統的能量流動效率，并提出解決策略，甚至在農業生產中進行推廣。

總之，在生物教學中應用PBL教學模式，可以促進學生的深度學習。學生通過圍繞核心主題設計的層層問題，以自主學習或合作探究的方式發現問題、解決問題；教師充當引導者和促進者的角色，設計深度學習活動，引導學生在深度學習活動中，利用生物學思想解決問題，逐步深化科學思維，培養學生核心素養。

[1]Barrows，H.S.& Kelson.A.Problem-Based Learning：A Total Approach to Education [M].SIU School of Medicine，Department of Medical Education Springfield，Illinois，1998.

[2]俞麗萍.深度學習視野下課堂互動的優化策略[J].生物學教學，2016（02）：22-23.

[3]張偉.指向學生深度學習的高中生物學“研學課堂”的構建[J].生物學教學，2018（12）：18-20.

[4]朱曉燕，張罡，解凱彬.深度學習理論在發展學生生物學科核心素養中的實踐[J].生物學教學，2019（04）：21-23.

（本文系2020年度甘肅省“十三五”教育科學規劃課題“促進深度學習的高中生物單元主題教學的實踐與研究”的階段性研究成果，課題立項號：GS[2020]GHB2665）

編輯：張昀