聚焦真实问题 促进深度学习——以“被子植物的有性生殖”教学为例

陈秀萍|浙江省衢州华茂外国语学校

《义务教育初中科学课程标准（2011 年版）》（以下简称“《课程标准》”）指出，科学学科核心素养是学生在学习科学课程的过程中，逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的价值观念、必备品格和关键能力，其属性决定了它需要依赖深度学习来驱动和推进。深度学习也称深层学习，是一种以理解为导向、以理解深度为表征的学习，旨在追求对学生更高思维能力的培养。它的目的是使学习者能够批判性地获得知识和思想，并将这些要素融入已有的认知结构，从而创建具有一定内在联系的知识体系，并将已有知识迁移到新的学习和生活环境中，用以分析问题、解决问题[1]。下面，笔者以“被子植物的有性生殖”教学为例，谈谈促进深度学习的教学策略。

一、基于真实问题，引发深度学习

建构主义理论认为，要让学生运用所学知识解决真实生活中的问题，学习与应用的情境就必须具有真实性。因此，教师应当基于生活中的真实问题创设情境，情境内容要与学生的生活密切相关，这样才能引导学生对“为什么学习这些知识”以及“如何学习这些知识”等问题形成正确的意义理解，激发强烈的求知欲望。

如在这节课的引入环节，笔者就向学生提出了自己在生活中遇到的真实问题：“我家院子里的桃树春天满树桃花，可最终却没结几个桃子。为什么我家的桃树只开花不结果？”再以此引导学生进行逆向分析：“桃树要经历哪些过程才能最终结出桃子？可能是哪个或哪些环节出了问题，导致桃树只开花不结果？”

选择学生熟悉的身边人（老师）生活中遇到的真实问题，是因为师生之间容易产生情感共鸣，这会促使学生形成更强烈的学习内驱力。要达成深度学习，关键是学生得形成积极的内在学习动机，而真实且有意义的问题情境往往能激发学生的学习兴趣。在解决真实问题的过程中，学生逐步将科学知识与实际生活有效融合，并通过新旧知识间的联系建立系统完整的知识结构，进而在质疑、逻辑、分析的过程中完成对知识的深度理解。

二、助推深度学习，落实核心素养

科学学科核心素养是科学课程育人价值的集中体现，包括科学观念、科学思维、探究实践以及态度责任四个方面。因此，深度学习之深，要落实在科学学科核心素养的四个维度。

（一）真实体验，形成科学观念

“科学观念”是通过科学课程的学习形成的对科学事物的本质及规律等的认识，是科学概念、规律、原理等在头脑中的提炼和升华。义务教育阶段涉及结构与功能、稳定与变化、进化与适应等观念。温·哈伦《科学教育的原则和大概念》一书的“序言”中指出：“科学教育不应该是传授给孩子支离破碎的抽象理论和事实，而是应当选择一些重要的科学观念，帮助孩子们建立一个完整的对世界的认识。”可见，培养学生树立“少而精”的科学观念，有利于促进学生对科学本质的理解。因此，深度学习需要教师创设体验式的学习情境与学习支架，为学生提供视觉、听觉、触觉等尽可能丰富的感官体验，甚至引发镜像神经元对已有知识与经验的再现，从而促进学生对科学观念的深度理解。

这节课涉及的科学观念是：结构与功能。学生在日常生活中见过蜜蜂在鲜艳芬芳的花丛中采蜜，也知道不同种类的花具有不同的形态结构，但是对于这些花的结构与功能之间的关系，很多学生往往只见树木不见森林，并没有从“结构与功能”的高度来审视二者间的关联，其经验和知识尚处于碎片化的状态。基于这一认识，笔者引导学生自主阅读，调动多种感官去真实体验，促进其对“结构与功能”科学观念的深度理解。

【案例1】笔者让学生阅读课本插图，自主回答传粉的定义与传粉方式，并思考哪种传粉方式更普遍。学生通过自主阅读，提取出有效信息，并思考被子植物桃树开出美丽芬芳的花朵可供人们欣赏，而传粉则对植物自身来说有着重要的意义，从而初步建立起植物的结构和功能之间的联系。

【案例2】笔者课前准备多组百合花和芦苇花，将真实且具有典型特点的花朵带进课堂。学生用眼睛看、用鼻子闻、用手指触摸感知百合花和芦苇花，深刻感知百合花鲜艳的颜色、芳香的气味以及“大且有黏性”的花粉，理解百合花的上述结构有利于吸引昆虫帮助花朵实现传粉，而芦苇花既没有鲜艳的颜色也没有香味，因此难以吸引昆虫帮助其传粉，一般借助风实现传粉，从而进一步理解结构与功能的关系。看一看、闻一闻、摸一摸、想一想，有助于学生形成真切的感性认知。

【案例3】学生通过观察多组虫媒花和风媒花的图片，自主归纳出虫媒花和风媒花各自典型的结构特点都有利于实现传粉的功能（如图1），进一步形成生物“结构与功能相适应”的科学观念。在此过程中，学生也提升了总结归纳能力。

图1“虫媒花”与“风媒花”各自典型的结构特点与其功能相适应

（二）巧制学具，开展探究实践

《课程标准》指出，探究实践有助于学生在了解和探索自然、获得科学知识、解决科学问题的过程中形成信息意识，以及提出问题、作出假设、制订计划、搜集证据、处理信息、建构解释、表达交流和反思评价的能力，这是在科学课程学习中形成的学习能力。杜威认为，书本知识具有不可教性，不能直接进行传授，而需要让学习者亲历一个复杂的过程。因此，为了促进学生的深度体悟，教师必须开展有效能的学习活动，即以学生为中心，从而有效促进学生实践素养和思维能力的发展。

在这节课中，“被子植物的受精过程”不易观察也无法用实验完成，是一个教学难点。虽然借助动画和视频可以比较形象地呈现这个过程，但是学生仅仅看一看、听一听，并不能深入理解被子植物的受精过程。基于上述分析，笔者带领学生用卡纸剪出简易学具（图略），让学生利用自制学具“亲历”被子植物的受精过程，加深对知识的深度理解。

【案例4】课前用不同颜色的卡纸剪出不同的形状，分别模拟被子植物的子房、胚珠、卵细胞等结构，达成对知识的表征化和具象化。各小组成员利用自制学具动手操作，合作模拟被子植物的整个受精过程：传粉后，花粉受到柱头分泌黏液的刺激，萌发形成花粉管；花粉管沿着花柱向子房生长；花粉管内有精子；子房内的胚珠中有卵细胞，当花粉管到达胚珠时，花粉管里的精子就会与卵细胞结合，形成受精卵。这个模拟过程形象直观地展现了被子植物的受精过程。学生在实践的过程中完成对知识的“自我加工”，促进了对知识的深度理解。

（三）外显思维，发展科学思维

科学思维是指以科学的视角，去认识客观事物的本质属性、内在规律及相互关系。它体现在：以经验事实为基础建构模型的抽象概括过程；分析与综合、比较与分类、推理与论证等思维方法在科学中的应用；基于证据与逻辑，提出自己的见解，或对不同观点、结论和方案进行质疑和批判、检验和修正，进而提出创造性的见解和方案。科学教学应让学生经历真实任务的学习，教师要引导学生建模解释、推理论证、实践验证、问题解决、批判质疑，促进学生科学思维的发展[2]。若要实现这样的深度学习，教师就要抓住“学习过程中的思维外显”这一关键策略。

在这节课中，由于子房发育成果实的周期长且不易观察，因此果实和种子的形成既是这节课的重点也是难点。基于此，笔者创设情境引导学生经历真实的科学活动：利用自制学具模拟被子植物受精后发生的变化过程；亲自解剖桃子果实，并由外到内解读果实的结构；基于桃子果实结构自主建构“子房→果实”的思维模型，使学生在学习过程中将内隐的思维显性化；利用思维模型分析花生子房与果实各结构之间的关系，从而实现深度学习。

【案例5】学生观察“桃花受精后的变化过程”动画模拟视频并总结：桃花受精后，花瓣、雄蕊、柱头和花柱逐渐凋落，只剩下子房，子房逐渐发育成果实。接着，学生利用自制学具模拟上述过程，学生所用自制学具的花柱和子房是独立的两个部分，通过移除花瓣、雄蕊、柱头和花柱来模拟花朵的其他结构逐渐凋落后，只剩下子房。用自制学具模拟，可以更直观地呈现桃花受精后发生的变化，将抽象的理论知识直观化、形象化、过程化。

【案例6】课前准备好桃子和解剖刀，小组合作解剖桃子，并由外到内自主解读桃子各部分的结构名称。在亲身经历层层解剖桃子的过程中，学生加深了对桃子果实各结构的认知。在此基础上，学生完成导学任务单，并逆向分析这些结构分别是由子房的什么结构发育而来的，据此将子房的结构与果实的结构一一对应起来。最后，学生对子房结构与果实结构之间的对应关系进行抽象和概括，进一步自主建构起由外到内的“子房→果实”思维模型（如图2，见下页）。

图2“子房→果实”思维模型

在这个学习过程中，教师尤其要关注学生思维方法的形成过程。上述“子房→果实”思维模型作为思维方法的一种图文表达系统，正是将思维过程显性化的有效载体。学生在建构“子房→果实”思维模型的过程中，进一步厘清思路、提炼方法，建构问题解决的基本模型，扩大了思维容量，发展了科学思维，促进了深度学习的有效发生。

【案例7】课前为学生准备好花生，各小组成员各自层层剥开花生，并相互指认花生的各个结构，利用自主建构的“子房→果实”思维模型由外到内将子房结构与果实结构一一对应。在这个过程中，学生不仅加深了对思维模型的认识与理解，而且提高了运用模型分析、解释问题的能力。

（四）感悟价值，培养态度责任

《课程标准》指出，态度责任是在认识科学本质及规律，理解科学、技术、社会、环境关系的基础上，逐渐形成的对科学和技术应有的正确态度和社会责任，具有学习科学和探索自然的内在动力，严谨认真和持之以恒的探索精神，独立思考和敢于质疑的创新精神，以及保护环境、推动可持续发展的责任感。它主要包括科学态度和社会责任等要素。

科学来源于生活也应用于生活，在这节课中，笔者以“我家的桃树为何只开花不结果”这一真实问题为出发点，引导学生运用所学的科学知识来解决实际生活中的问题，学生在自主建构、迁移运用的过程中达成了对知识的深度理解。学生在总结这节课的内容“桃子的一生要经历开花、传粉、受精、果实和种子的形成等过程”后，就会很自然地推测出“可能是传粉阶段出现了问题，因为天气状况很容易影响传粉的效率”，并据此提出可行性的解决方案“采用人工授粉的方法”，达到了这节课首尾呼应的效果。同时，通过这节课的学习，学生意识到植物从开花到结果要经历一个漫长而艰难的过程，为此，无数的科学家、农民都付出了艰辛的努力。笔者再适当拓展，让学生认识到粮食紧缺仍是当前人类面临的重要问题之一，然后介绍为世界粮食供给作出伟大贡献的“杂交水稻之父”袁隆平的事迹，让学生在感佩于袁老投身科学、淡泊名利的情怀时，树立科学技术是第一生产力的观念，并引导学生积极响应国家“节约粮食”的政策号召，在日常生活中践行“光盘行动”，培养“丰产与节粮”的态度责任。

三、小结

这节课是基于实际生活中的真实问题“如何解决我家桃树只开花不结果”开展的，学生在分析、解决这个实际问题的过程中自主建构“被子植物有性生殖”的传粉、受精、结果等科学知识。笔者创设真实情境，为学生提供视觉、嗅觉、触觉等感官的真实体验。这种体验式的学习情境和学习支架，有效地促进了学生对“结构与功能”科学观念的深度理解。在这节课中，指向四个维度的科学核心素养相互依存，共同构成了一个完整的体系。笔者认为，深度学习之“深”，在于深刻理解科学观念、深化发展科学思维、深入开展探究实践以及深切感悟态度责任，从而使教学指向学生核心素养的发展。