马萨莱姆翻转新模式视角下的生物学深度学习

张 妍 丁奕然 司风玲

(重庆师范大学生命科学学院 401331)

自翻转课堂模式引入国内后，经历了高潮热议、积极应用与反省思考等多个阶段，现在国内对翻转课堂的思考与运用则体现得相对理智与冷静了许多。现代研究表明，翻转课堂是通过分解知识内化的难度，以促进知识体系渐进的内化[1]。这点在科学教育中体现得十分明显，就研究者之前的论述中不难发现，翻转课堂应用于生物学教学过程可以较好地契合新课程标准理念[2]。然而，目前的教学中常将塔尔伯特(Talbert)翻转课堂的模式固化，即理解运用为课前的视频自学吸收与课中的互动探究、检测评价。该模式的操作过程中并未真正实现教学结构序列的翻转，所以在一定程度上并不能真正实现深度学习[3]。同时，翻转课堂在国内生物学教育中运用至今还停留于理论知识的认知层面，较少深入涉及到实验属性的科学本质层面以及学生本体的能力获取层面。

为此，本文采用翻转教学结构序列的新模式——马萨莱姆(Ramsey Musallam)翻转模式[4]，对其操作步骤与特性进行相应的论述，并将该模式应用到高中“酶的特性”实验教学中，将酶的专一性、高效性和作用于温和条件三大特性分别融入该模式“探索―翻转-应用”的实验教学过程中，旨在帮助学生分解知识内化难度的同时，获取科学探究的基本能力，明晰生物学科的实验属性。

1 马萨莱姆的翻转课堂新模式简介

马萨莱姆开发的“探索―翻转―应用”新模式与塔尔伯特的翻转课堂模式相比，有更加尊重学生的主体地位，并提倡采用更精简的手段实现视频教学的两层考虑。其操作流程如下：①教师在上一节课的后半部分抛出一个问题，让学生进行探讨解决，教师在该过程并不给出正确或唯一的答案，通过学生的思维发散实现探索过程；②在课外让学生观看视频或自学教材知识，结合一些先行组织者材料进行翻转学习，然后提交视频反馈以及探索过程中问题的解决方案；③在下一节课的前半部分进行所学的概念测试，以及相关知识的情境迁移以解决新问题，以实现应用环节。

2 马萨莱姆模式下的实验教学课例

马萨莱姆已经应用该模式在教授学生进行课堂学习，但是国内较少关注并运用，笔者运用该模式进行“酶的特性”的实验教学。在教学过程中，不仅分解了学生知识内化的难度，更成功实现了学生对生物学理科属性与科学本质的回归。

2.1 学段联动、引问而探：“专一性” 前一节课上由教师给出先行组织者材料：不同酶类在消化系统的各器官中分布各不相同，口腔中存在唾液淀粉酶、胃中存在胃蛋白酶，小肠中的酶的种类有很多等。结合初高中的生物学段联动，展示出初中消化系统知识点：食物中的淀粉在口腔中初步消化，蛋白质在胃中初步分解，蛋白质、脂肪和淀粉等在小肠中进一步消化。让学生根据这些材料大胆猜测酶是否存在一种特性，大多数学生均会联想到“酶具有专一性”来解释食物消化的过程。之后教师提出问题，让学生自主设计实验验证这一特性。

教师仅给出可能用到的实验器材与用品，让学生分小组从中筛选所需要的仪器与试剂，自主设计验证实验。给出实验的试剂包括碘液、可溶性淀粉、蔗糖酶、淀粉酶、斐林试剂、牛奶、蛋白酶和双缩脲试剂，这些试剂中明显含有干扰选项。教师在此过程中并不给出答案，而是关注学生分组设计的思维过程以及最终结果，看看学生能不能自己排除干扰项，依据控制变量与对照实验的实验基本原则进行实验设计。

2.2 实验深入、关联而启：“高效性” 让学生带着上一节课设计的实验结果，观看“探究酶的高效性”的视频，分析自己小组的设计思路是否正确。视频中的实验操作如下：①设置3支相同的试管，装入相同体积、相同浓度的过氧化氢溶液，分别编号为1号、2号和3号；②在1号试管中加入蒸馏水，2号试管中加入等量的猪肝研磨液溶液，3号试管中加入等量氯化铁溶液；③混合均匀后，仔细观察3支试管的气泡产生情况；④在实验操作过程中着重讲解控制变量和对照组的设置，并告诉学生因变量、自变量与无关变量的概念。

学生观看视频过后，教师留下思考题：视频中的实验因素中哪些是自变量？哪些是因变量？哪些是无关变量？上节课中小组设计验证酶的专一性是否存在问题？其能否得出预期的实验效果？同时，学生将这些问题的答案用纸质作答的方式向教师提交，让教师明确该视频深入实验教学的过程，是否能够让学生明确实验设计的主要原则，以及学生能否根据该视频自主完善之前专一性的验证实验。

2.3 探究迁移、应用而评：“作用于温和条件” 在下一节课的前半部分，教师根据学生观看的视频的情况，给出验证酶的专一性实验正解，让学生再次明确其中的干扰项(为什么不能采用碘液、蛋白质的分解进行实验)有哪些？自变量、因变量、无关变量、实验组和对照组分别是什么？并在学生回答这些问题的基础上，让学生理解科学探究的基本方法就是“提出问题―作出假设―实验验证―得出结论”。最后，在让学生根据所学内容与知识，分组探究温度与pH对酶活力的影响。

在学生得出“酶作用于温和条件下”这一结论后，绘制出“酶的特性”的概念图，让学生完善知识体系。给出学生某年广东省高考试题第29题第1问：根据题目中胃蛋白酶、胰蛋白酶与木瓜蛋白酶在不同pH值下的活性不同，让学生了解各种酶具备自身的化学特征。并让学生理解工业生产中为何使用木瓜蛋白酶类较多的原因，正是因为其在不同pH之下的活性变化并不是很大，具有较宽的活性范围，所以才经常被用作生产中的添加剂。此过程让学生明确自己的探究过程可应用于实际，让其感受到生命科学的进展方兴未艾、在生产生活中应用大有可为。

3 马萨莱姆翻转课堂新模式的反思

3.1 难度分解与层级关联 由于马萨莱姆翻转课堂的模式在认知负荷上对学生的要求明显不同于以往的教学模式，所以在整个教学过程中应当注意难度的分解与层级的关联。渐进地设置难度梯度、抛出问题，并能够让学生在自己的能力范围内、通过教学引导解决问题。如上文案例将“酶的特性”的三点，分解散布于各个教学环节中。学生在第一节课上解决问题时可能失败，但是第二个环节的视频则良好地让学生关联起来解决第一个问题，进而去明晰学科的实验属性与科学本质。该教学过程是将所学的知识内容进行结构解析，分布到其所需要执行的各个环节中，然后将各个环节间形成递进的关系，以促进学生对知识体系内化过程的进阶以及对学科思想与科学本质的进阶，甚至达成对自身能力提升的进阶。学习过程中不仅仅是对知识的学习，也是对实验设计的对照原则与控制变量原则的学习，更是对科学探究活动方法的理解，从而最终实现深度学习。

3.2 主线设计与本质深入 马萨莱姆的翻转课堂在教学过程中，由于其从上一节课的课上一直持续到下一节课的课上，整个教学环节中的间隔相较之前的塔尔伯特翻转课堂更多、更长，所以其更易导致知识点零散、混乱的情况发生[3]。因而在整个教学过程中更应当突出体现出一条教学主线，并深入到学生对学习能力提升与科学本质理解中，以打破翻转课堂存在的很少涉及能力培养与情感获得的局限。如上文所述的整个教学过程需要绘制概念图，明确整个知识体系的架构。此外，也可以酶的特性为主线，采用科学探究的一般方法为暗线，对其实验学科本质进行深入理解[5]。整个过程实现了深度学习，将主线贯穿于翻转课堂执行的始终，深化了教学的层次。