PBL教学模式在生物教学中的应用

杜变变 李胤宁 杜娟娟

【摘要】PBL教学模式以小组合作的方式，学生在教师的引导下提出问题并尝试解决问题，同时帮助学生建构知识体系，明确新旧知识点的逻辑关系。文章以“生态系统的能量流动”一节为例进行教学设计，探讨如何在生物教学中渗透PBL教学模式。通过问题的逐级递进，在分析和解决问题中驱动学生深度学习，提高学生的合作探究能力，培养生物学核心素养。

【关键词】生物教学；PBL教学模式；应用；生态系统的能量流动

【中图分类号】G633.91【文献标志码】A【文章编号】1004—0463（2022）10—0111—04

PBL（Problem-Based-Learning）教学模式，也称基于问题的学习、问题导向式教学。学生在真实的问题情境中，以小组合作方式提出问题并寻找解决问题的途径和方法，此过程可以帮助学生构建知识体系，同时发展学生合作学习和解决问题的能力。近年来，PBL教学模式虽在生物学教学中有所应用，但当前课堂PBL教学模式的应用仍存在不少问题：首先，PBL教学模式强调以学生为主体，在生物教学中发现问题和提出问题仍以教师为主。长期的固化教学，教师已习惯对生物学现象及规律进行详细讲授，以期完成知识体系的全面覆盖，对于生物学学科思想缺少深度挖掘。其次，教师忽视学生的个体差异，问题的难度与深度缺乏设计性和层次性，学生在学习过程中缺乏思维碰撞，参与课堂的积极性不高。最后，问题的设计存在随意性，没有围绕核心概念进行整体设计，影响学生的思维进阶发展。

根据Barrows倡导的PBL教学理论，将PBL教学流程分为组织小组、开始一个新问题、后续行动、展示成果、解决问题后的反思等五个环节[1]。在这五个环节的基础上，再结合生物学科，设计如图1所示的促进深度学习的PBL教学模式流程：

1.创设问题情境。深度学习强调以问题为导向，将已有知识迁移到真实情境中解决问题。教师设计真实的问题情境，形成问题主题，激发学生学习的主动性，引发学生的高阶思维，从而促进学生的深度学习。核心问题蕴含学科思维促进学生深度思考，引导学生探索学科基本内容。问题的设计可以具有开放性和创造性，没有准确的答案，但这些问题需围绕主题，要引发学生思考，引起学生的认知冲突，最终激发、促进学生解决问题。教师通过创设问题情境，通过情境间的环环相扣，层层递进，可以为学生内化知识搭建支架，完成核心问题设计之后，可以设计角色使学生充分、迅速地融入问题中，帮助学生构建概念体系，促进学生对核心概念的深度学习。

在课堂开始时，教师播放《鲁滨孙漂流记》影视片段，并提出问题：假设你像鲁滨孙那样流落在一个荒岛，可以食用的只有15kg玉米和一只母雞，哪种方式可以使自己在荒岛存活的时间最长？教师提问不同层次的学生，学生陈述选择方案1或者方案2的理由，教师公布正确答案，学生思考为什么选择先吃鸡后吃玉米？设置此问题的目的在于人吃鸡得到鸡的物质，同时获得能量，能量是抽象的，但能量以物质为载体，充分理解能量的流动离不开有机物这个载体，从而分析总结能量流动的基本模式，因此这个问题的设计是必要的。

2.设计深度学习任务。PBL教学模式从问题入手，以不同的问题为主线，以学生的小组合作学习和教师的引导启发为主要形式。在问题的驱动下，教师要注意对学生进行科学思维的培养与提升，引导学生思考解决问题的知识经验以及思想方法，从而渗透生物学学科素养。教师围绕核心问题，以“呈现问题——解决问题——生成新问题——探究新问题”的方式，结合学习内容特点和学生发展空间，初步设计具有深度学习特征的学习任务，让学生深入知识背后的理性认知、感性态度和学科思想。通过设计不同形式的深度学习活动，促进学生对所学知识进行深度加工，并构建知识体系，展示知识体系蕴含的学科思想。在合作交流完成任务的过程中，达到对知识的深层理解[2]。

在创设《荒岛余生》这一情境后，教师引导学生从“玉米——鸡——人”这一条食物链中发现问题：玉米的能量来源于什么？如何输入到玉米体内？这些能量的去向有哪些？通过设置的问题串，学生以小组的形式交流，教师引导学习小组完成上述问题的探究之后总结：流向每一个营养级的能量去向大体相同，让学生用概念图的形式建立生产者的能量流动模型。通过同样的问题，建立初级消费者和次级消费者的能量流动模型，学生通过模型构建，体验知识的形成过程，系统分析每个营养级的能量去向。学生完成上述任务后，教师继续提问：为什么营养级的能量越往后会越少？从而引导学生以赛达伯格湖为例定量分析能量流动的去向，学生继续以小组为单位，通过计算得出能量传递的效率为10%～20%以及能量流动是单向流动、逐级递减的。教师以问题串的形式驱动课堂，问题设计是逐步递进的，学生通过自主学习和合作探究等学习任务成为探索、解决问题的主体，教师成为引导者。在整个学习过程中，体现了生态学、系统观的学科思想，这也是“稳态与环境”模块中重点体现的学科思想[3]。

3.构建知识体系。深度学习强调建立新旧知识的逻辑联系，最终同化新知识，完成意义构建，并较好地理解核心概念，是学生形成正确的生命观念的基础。围绕核心概念，通过问题情境和学生活动，在学习过程中获得感性体验，通过高阶思维，构建知识体系，逐步凝练生物学思想。本节课以教师设置的问题串为线索，基于学情分析和创建课堂思维的基本理念，以“光合作用”和“呼吸作用”为经验基础，确定了以情境问题驱动的学生自主学习、小组合作构建能量流动模型的教学策略。在互动活动中，教师以单元主题为主线，学生主动构建知识结构，然后扩建、填充知识内容，最后从少而精的框架中获取知识。学生通过观察、猜想和反思交流完成构建知识体系，促进学生的深度学习。学生围绕“能量流动”这个核心概念，以概念图或思维导图的形式，总结能量流动的过程、特点和意义，促进学生深度理解生态系统的功能（如图2）。

4.构建多元评价体系。评价体系作为PBL教学模式的基本要素之一，应发挥激励学生更深层次学习的功能。学生参与课堂活动，教师不断观察学生，并对学生的学习动态和思维加工过程的观察结果进行及时反馈，学生根据反馈结果对自己的学习过程和学习方法进行调整和改进，把问题思维提升到一定的高度，形成一定的认知策略，最终实现深度学习。

例如，在某小组汇报调查农田生态系统的能量流动的过程这一环节时，教师可以设计合作小组评价表，和其他组成员对该小组的表现进行评价，同时教师也要关注课堂上其他小组成员的课堂表现，及时调整课堂方向和氛围，启发学生去完成调查报告的正确撰写并领会调查报告的深刻内涵，为以后社会实践的开展奠定基础。

为了帮助学生深度理解生态系统能量流动的规律和特点，教师围绕深度学习目标，设计相应的深度学习活动，并为深度学习活动制订评价内容（如下表），以此关注学生的思维动态。学生根据教师的反馈结果，深度思考在本节课学习的过程与方式是否有效，今后是否采取同样的方式进行此类型课的学习。

由于PBL的学习方式比较灵活，尤其是对于小组合作探究的学习，主要采用的评价方法有传统单元测试、口头阐述、书面报告、概念图以及实践过程考核等多种方式。除此之外，深度学习并不只是为了促进学生的高级认知和培养学生的高阶思维，最终的目的指向立德树人。因此，生物学习最终的评价应该重视学生的激励性评价，以呈现对生命的感悟和教育的评价诉求。其教学评价以学生的实际学习情况与问题探究难易为出发点，让学生在生物学习的过程中，建立起生物学科带来的社会责任感。

在学习完本节内容后，针对我校周围农田种植及管理的一些环节，教师设计实际情境：收获后的作物秸秆处理。方案1：直接焚烧，草木灰还田。方案2；用秸秆制作有机肥。方案3：将秸秆粉碎后，可以做蘑菇和木耳等菌类的生长载体。学生结合能量流动的规律及特点，分组讨论该如何选择？利用了何种原理？学生也可以根据实际生活，提出与能量流動有关的实例并分析。学生在主动探索的过程中，以知识为出发点，增强对生物学知识的理解与应用，教师对学生的观点进行鼓励性评价。最后利用课堂渗透社会经济和生态环境的可持续发展的社会责任感教育，从而实现构建生命成长的深度学习课堂。

5.推进学后反思。深度学习还强调对学习过程的构建反思[4]。学生解决问题之后，通过教师和同学的评价，结合在此次学习中的自我感受，反思问题解决的整个过程。除了反思，深度学习要完成知识广度和深度的学习，不仅要在课堂培养，还要将学到的知识应用到生活情境中，将深度学习的学习方式内化，把深度学习、内化反思、批判迁移作为一种习惯，做到有选择地内化知识，完成知识的拓展延伸。在拓展延伸环节，学生可以就问题情境中生成的新问题或者新知识展开进一步的探究，也可以由教师针对学生的方案或者实践操作提出新的问题。

为了帮助学生完成知识内化，教师布置课后学习任务“如何提高xx地区农业生态系统的能量流动效率的对策”，学生课后建立学习小组，合理分工合作，查阅资料，设计并完成调查问卷，完成调查报告。在完成调查报告的过程中，学生通过真实的实践走访，展示该地区农业生态系统的能量流动效率，并提出解决策略，甚至在农业生产中进行推广。

总之，在生物教学中应用PBL教学模式，可以促进学生的深度学习。学生通过围绕核心主题设计的层层问题，以自主学习或合作探究的方式发现问题、解决问题；教师充当引导者和促进者的角色，设计深度学习活动，引导学生在深度学习活动中，利用生物学思想解决问题，逐步深化科学思维，培养学生核心素养。

[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]俞丽萍.深度学习视野下课堂互动的优化策略[J].生物学教学，2016（02）：22-23.

[3]张伟.指向学生深度学习的高中生物学“研学课堂”的构建[J].生物学教学，2018（12）：18-20.

[4]朱晓燕，张罡，解凯彬.深度学习理论在发展学生生物学科核心素养中的实践[J].生物学教学，2019（04）：21-23.

（本文系2020年度甘肃省“十三五”教育科学规划课题“促进深度学习的高中生物单元主题教学的实践与研究”的阶段性研究成果，课题立项号：GS[2020]GHB2665）

编辑：张昀