基于“具身创造式学习”模式，培养生物学核心素养

张阳阳 1986年12月 女 辽宁省朝阳市 汉族 大学本科 中小学一级教师 高中生物教育方向

摘要：本文利用教学实践的行动研究法将“具身创造式学习”模式应用到高中生物学教学中，以“水和无机盐平衡的调节”一节为例，通过“创设生活化情境，融合学科核心知识；构建递进式模型，体验具身实践活动；解决实践性问题，落实学科能力活动；完善系统化概念，培养学科认识方式”四条路径，带领学生亲身参与知识的形成、迁移与应用的过程，培养学生核心素养。

关键词：具身创造式学习  学习模式  实践研究

《普通高中生物学课程标准》（2017年版2020年修订）指出，高中生物学课程高度关注学生学习过程中的实践经历，强调学生学习的过程是主动参与的过程，让学生积极参与动手和动脑的活动，通过探究性学习或完成工程学任务，加深对生物学概念的理解，提升应用知识的能力，培养创新精神，进而能用科学的观点、知识、思路和方法，探讨或解决现实生活中的某些问题[1]。学生的学习方式潜移默化的影响着学生在真实的学习环境中的学习体验、学习兴趣、学习效果。与传统的接受式学习相比，“具身创造式学习”模式有利于实现学生亲身参与知识的提取、形成、转化和迁移的过程，变被动接受知识为主动获取知识，有利于愉悦学习体验、提高学习兴趣、增强学习效果，培养学生核心素养。本文以人教版《生物学·选择性必修1》第3章第3节水和无机盐平衡的调节为例，落地“具身创造式学习”模式。

1.基于具身认知理论的创造式学习

1.1具身认知理论的基本观点

具身认知理论认为，认知并非仅是大脑主导的内部心理活动的表征，也是身体经验作用的结果；受身体结构、感官及其工作机制的影响，强调通过强化生理体验激活心理认知。由身体、认知以及环境三者所构成的认知系统通过自组织的生成与涌现形成认知，认知主体在已有的知识和经验的基础上，与多变的真实环境交互作用而产生的创造性和有机性。

具身认知理论的基本观点可以概括为以下三个方面（图1）：第一，认知的涉身性（即具身性）与主体性。认知体现认知主体的思维活动，依赖于身体上生理结构和活动形式。第二，认知的情境性。认知是身体与多变的真实环境相互作用的结果。第三，认知的生成性。认知是环境作用下的生成和发展[2]。

1.2“具身创造式学习”模式

“具身创造式学习”模式将具身认知理论和深度学习理论相融合，是教师引导下、学生为主体的新型学习模式，是一种强调身体实践、理解迁移的学习方式。在这种学习方式中，学生依托学科核心知识，以具身实践活动为载体，将学科能力活动外显化，促进学科认识方式的形成，进而达到将学科核心知识深度理解和迁移的最终目标（图2）。

2.“具身创造式学习”模式在高中生物学教学中的实践应用

2.1创设生活化情境，融合学科核心知识

生活化情境就是利用与学生日常生活密切相关的、常见的现象来创设教学情境，由于与学生密切相关，学生比较熟悉，可以增加学生的亲切感。但这些知识对学生而言，通常只是其表面现象，而不知其深层原因。教师创设真实的生活化情境之后，鼓励学生运用现有的学科核心知识解释情境中出现的现象，激发学生对生物学与生活关系的探究的兴趣和主动性。

在“水和无机盐平衡的调节”一节中，教师创设真实的生活化情境：酣畅淋漓地运动过后，口渴想喝水，喝哪种水呢？理由是什么？结合生活经验说一说影响细胞外液渗透压变化的因素有哪些？人体内水和Na+的来源和去路有哪些？而这都与尿液有关，于是，利用视频回顾尿液的形成过程，思考：尿液形成的基本步骤、比较终尿与原尿成分的不同并分析原因。学生尝试归纳得出结论：人体水和无机盐的平衡的实现是通过调节尿量和尿的成分完成的。

生活化情境来自学生的亲身经历，“运动过后口渴想喝水”的真实体验驱动学生探究其中的原因，结合初中学习过的“尿液的形成过程”以及高中学习过的“内环境的理化性质”等学科核心知识，学生运用生物学核心知识深入解释生活中常见现象的原因，让知识学有所用。

2.2构建递进式模型，体验具身实践活动

模型与建模是培养科学思维过程中非常重要路径之一。人们通常为了某种特定目的而对认识对象进行一种简化的、概括性的描述，我们将其称之为模型。通过逐步递进式模型建构的具身实践活动，用可视化的方式将学生的内部认知结构逐步呈现出来，学生可以不断完善知识结构，实现对生物学核心知识的提取、理解、运用和迁移。

在讨论“口渴喝水”行为性调节机制时，鼓励学生运用已经学习过的神经调节的知识，利用白板构建“口渴后主动饮水行为的反射弧”模型（图3）。当运动后大量出汗时，人体细胞外液的渗透压升高，位于下丘脑的渗透压感受器接收刺激并通过传入神经传递到大脑皮层产生渴觉；兴奋再通过传出神经作用于效应器，引起肌肉收缩主动饮水，使细胞外液渗透压下降，恢复细胞外液渗透压平衡。此时，尿量如何变化？结合尿液形成过程分析原因，基于图4总结抗利尿激素作用的分子机制。构建“血浆渗透压、抗利尿激素与尿量的关系”数学模型。然后，学生在白板上补充完善神经调节和体液调节共同作用下的水平衡调节的模型（图5）。

学生是课堂的主体，从符合学生认知水平的学情出发，先利用已有知识构建神经调节的反射弧模型，复习巩固旧知的同时，为新知的加入做好铺垫，循序渐进的学习方式有利于学生顺应旧知、同化新知。学生尝试从机制图中提取相关信息，深入挖掘抗利尿激素作用的分子机制，从个体水平到分子水平的具身体验，一方面培养学生获取信息和规范表达的能力，另一方面可以帮助学生更加全面、深入的理解水和无机盐平衡的调节机制。

2.3 解决实践性问题，落实学科能力活动

学科能力活动的落实包括学习理解、应用实践等类型。学习理解类学科能力活动需要结合实践性问题，辨识记忆、提取知识、概括关联、说明论证，完成对知识的理解与巩固的过程。应用实践类学科能力活动需要分析新情境下的新问题，尝试解释、推理预测、简单设计，完成对新情境下知识的应用与实践的过程。

如果运动过后，一次性大量饮水，引发血浆中钠含量下降，机体该如何调节？引入醛固酮分泌过程示意图（图6），再次利用“尿液形成”的原理，提供给学生醛固酮作用的分子机制空白模型，分组讨论填补空白，完成醛固酮对集合管细胞作用机制细胞模型的全面构建（图7），补充并完善“水和无机盐平衡调节”模型，并阐述醛固酮作用的分子机制。

面对“运动后口渴饮水”的情境出现的新问题，引发新的实践性思考。学生首先辨识新情境，提取人体中钠的来源和去向以及已经学习过的水和无机盐平衡调节的知识，展开关联分析，提取有效信息，落实学科理解类学科能力活动。接下来，从醛固酮促进肾小管、集合管对钠的重吸收的作用出发，尝试推理预测，简单设计填充空白模型，小组合作完成醛固酮作用机制模型图构建。在这一过程中，具身实践问题解决的过程，体验知识的迁移与深化的过程，落实应用实践类学科能力活动。

2.4完善系统化概念，培养学科认识方式

学科核心知识的系统化有利于学科认识方式的形成，从生物学学科认识的角度出发，基于高中生物学核心素养的培育，以旧概念为锚点，利用生活化情境，衍生出新问题；利用具身实践活动，形成新概念；新旧概念关联，形成系统化概念网络，进一步，促进学科核心知识的理解和迁移。

“水和无机盐平衡的调节”由神经调节和体液调节共同参与完成，可以分为水平衡的调节和无机盐平衡的调节（图8）。当饮水或失水异常引起细胞外液渗透压异常时，人体通过神经调节和体液调节共同作用的方式完成水平衡的调节，使细胞外液渗透压恢复动态平衡。当血浆中的钠含量异常时，球旁细胞接受刺激分泌肾素，肾素将血管紧张素原激活为血管紧张素Ⅰ，转换酶将其转换成血管紧张素Ⅱ，作用于肾上腺皮质影响醛固酮的分泌，进而影响肾小管、集合管重吸收Na+（水）、排出K+，最终调节血钠的平衡。总之，人体在神经调节和体液调节的共同作用下，通过影响尿量和尿的成分变化实现调节水平衡和无机盐平衡。

通过完善系统化概念，将认识从宏观现象深入到微观分子机制，从单一神经调节到神经调节和体液调节的共同作用，符合生物学学科从简单到复杂、从宏观到微观的认识方式，在完善概念体系的同时，潜移默化的培养学生学科认识方式。

总之，“具身创造式学习”模式的应用通过创设生活化情境、构建递进式模型、解决实践性问题、完善系统化概念等一系列具身实践活动，实现学科核心知识、具身实践活动、学科能力活动、学科认识方式四要素的构建，强化学生学习过程中的实践体验。学生通过积极参与模型构建活动，主动提取旧知、获取新知，完善知识结构体系，加深对生物学概念的理解，进而能基于生物学科认识方式运用生物学科核心知识，探讨或解决现实生活中的具体问题，实现核心素养的提升，培养创新精神。

主要参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准：2017年版2020年修订[M].北京：人民教育出版社，2020.2

[2]胡桂平.具身认知理论对生物学科教育的启示[J].生物学教学，2013，38（6）：9-11.

[3]吴举宏.普通高中拓展创新学程：生物学③稳态与调节[M].南京：江苏凤凰教育出版社，2022.82-84.