基于DOK理论促进学生深度学习的实践探索

张殿彩

［摘 要］文章首先分析了DOK理论，然后论述“被动运输”教学案例，指明教师可设计不同思维层级的学习任务群、学习活动群来推动学生的深度学习，以期为高中生物教师促进学生深度学习提供思路。

［关键词］DOK理论；深度学习；被动运输

［中图分类号］    G633.91        ［文献标识码］    A        ［文章编号］    1674-6058（2023）23-0076-03

深度學习是以发展学生核心素养为目标的学习，是基于理解的学习，是以问题解决为目的的学习。如何促进学生深度学习，是当前课堂教学改革中一线教师面临的难题。美国教育评价专家诺曼·韦伯提出的“知识深度模型”（简称“DOK理论”）成为美国K-12教育领域推动学生深度学习、培养学生高阶思维的重要教学设计工具。本文以“被动运输”教学为例，指明可基于DOK理论设计不同思维层级的学习任务群、学习活动群来推动学生的深度学习，以期为高中生物教师促进学生深度学习提供思路。

一、DOK理论分析

DOK 理论将学生的认知水平划分为回忆/复述（DOK1）、技能/概念（DOK2）、策略性思维（DOK3）、拓展性思维（DOK4）四个层级（见表1）。其中DOK3、DOK4被认为是深度学习层面的基本能力。需要指出的是，与DOK层级关联的深度学习指的是思维的复杂程度，而不是知识的难度。学生的思维活动是一个由简单到复杂的过程，学生掌握的知识技能不断增多，其认知水平和思维能力也在不断提高，也就有了从浅层学习到深度学习的过渡。而DOK理论的四个层级为课堂教学中学生由浅层学习向深度学习迈进的阶段划分提供了理论借鉴。将DOK理论应用于课堂教学中，通过启动不同层级的学习活动，可推动学生从低阶思维迈向高阶思维，实现深度学习。

二、基于DOK理论促进学生深度学习的教学探索

（一）基于DOK理论的教学设计思路

基于 DOK 理论促进学生深度学习的教学，指向学生学科核心素养的培养，需要教师立足真实的情境，设计具有挑战性的思维层级不同的学习任务群和学习活动群。因此具体教学设计思路是：立足学科核心素养目标进行教学设计—基于知识、能力，依据DOK4（或DOK3）设计具有挑战性的大任务—依托DOK理论的四个层级细化教学目标并将其转化成可评价的学习目标—基于大任务设计学习任务，引导学生开展相应的学习活动，并将评价贯穿教学实践始终。

“被动运输”是人教版（2019）高中生物学必修1第4章的内容，本节包含高中生物学第一个真正意义上的探究实践活动，是培养学生科学思维和科学探究能力的好素材。通过分析课程标准的内容，明确了两个次位概念中“举例说明”的内容均是为了“阐明质膜具有选择透过性”，本节对应的各概念之间的关系如图1所示。本节分2课时完成教学，第１课时的内容涵盖渗透作用发生的条件、水分进出动物细胞的原理和植物细胞吸水和失水的实验探究，第2课时对第1课时探究实践的结果进行分析、拓展，引发对被动运输的探究，建构被动运输的概念。

（二）基于DOK理论的教学设计

教师依托DOK理论分析本节的学习目标，设计相应的学习活动，引导学生进行深度学习。本节与DOK理论对应的学习活动设计如表2所示。

（三）基于DOK理论的教学实践

深度学习是指在教师的引领下，学生积极完成具有挑战性的学习任务，并体验成功、获得终身发展的有意义的学习过程。要引导学生进行深度学习，教师要基于DOK理论给学生提供具有挑战性的任务，并实现“高难度”和“高速度”教学，促使学生合作探究，发展学科核心素养。

1.直观演示实验，激发探索兴趣（DOK1水平）

教师播放简化的小液流法测定植物水势的实验视频：将洋葱表皮组织分别放在0.3 g/mL（甲）和0.15 g/mL（乙）的蔗糖溶液中，一段时间后向甲、乙蔗糖溶液中滴加一滴0.1%的甲烯蓝，接着各取一滴甲、乙蔗糖溶液分别滴入0.3 g /mL（丙）的蔗糖溶液和0.15 g/mL（丁）的蔗糖溶液中，观察液滴在丙、丁蔗糖溶液中的变化。

策略分析：深度学习强调“联想与结构”，既要唤醒学生的已有经验，让新知识的学习具备生长的根基，又要把具有难度的学习与学生的已有经验进行联结。因此，教师在进行情境创设或新课导入时，可以将设计的起点定在DOK1水平上，借助学生熟悉的情境引发学生深度思考。如本节课展示的小液流实验，实验过程及实验现象简洁、直观，“液滴上升/下降说明了什么？”学生在好奇心的驱使下开始分析实验现象，进入本节课的科学探究，教师乘机引导学生提出自己的推测或假设。

2.合作探究，亲历探索实践（DOK2、DOK3水平）

本节课的“探究·实践”栏目中展示的是高中生物学的第一个探究性实验。学生模仿教材实验进行实验操作、记录实验结果属于DOK1水平，但是设计探究实验方案，并与小组成员交流、改进实验方案属于DOK3水平。学生要完成DOK3水平的任务有一定的难度，教师可设置梯度问题作为支架引领学生思考探究：①如何直观观察细胞的失水和吸水？②细胞在什么环境中会失水，又在什么环境中会吸水？③该实验是否需要对照组？教师要注重学生的“活动与体验”，以小组合作的方式引导学生进行实践探究，引领学生亲历“模仿实验—设计改进实验—记录实验结果—分析实验结论”的过程。本节课中，验证推测并解释实验现象，对学生来说思维跨度较大，教师应适当设置问题串引导学生思考。

问题1：观察渗透现象，总结发生渗透作用的必备条件是什么。

问题2：如何理解动物细胞是一个渗透系统？

问题3：运用类比推理对“质壁分离”实验现象做出解释。

策略分析：对于属于DOK1和DOK2 水平的学习活动，教师应给予学生充足的时间，并引导学生自主完成。学生只有亲身经历知识的发现、发展过程，成为学习活动的主体，才能全身心地体验知识的内涵和意义，才能体会科学探究的本质。而对于属于DOK3水平的学习活动，如实验结果的分析、实验现象的解释等，教师可设置问题串引导学生思考，帮助学生实现从“获取知识”到“应用知识”的转变。

3.分析科學史中的实验，构建被动运输概念（DOK3水平）

科学史是引领学生深度学习的重要载体，教师展示科学史中的实验结果（如图2），设计问题串引导学生进行分析并尝试提出自己的问题，如人工膜和生物膜的结构有哪些不同？通透性相同的物质在人工膜和生物膜上是通过什么方式进出的？水分子在人工膜和生物膜上的通透性不同，可能是什么原因？尝试提出你的假设。

在学生讨论、分享自己设计的实验方案之后，教师引入科学史资料，引导学生对比自己设计的实验和科学史中的实验，结合科学家真实的实验结果，得出结论“水分子进出生物膜需要借助蛋白质”，并构建被动运输的概念。

科学史资料：1988年至1991年间，科学家彼得·阿格雷在分离纯化红细胞膜上的蛋白质时，发现跨膜蛋白A在吸水能力很强的细胞中含量特别高。彼得·阿格雷为了研究跨膜蛋白A的功能，选用细胞膜中缺乏A蛋白的非洲爪蟾卵母细胞进行实验（见表3）

策略分析：属于DOK 3水平的学习活动，需要学生具备相应的知识结构以及逻辑推理能力，能分析实验结果并提出自己的问题或假设，需要学生进行多步思维。问题串的设置为学生的思考指明方向，并能引领学生设计实验验证自己的假设。本环节的设计既能利用科学史发展学生的科学思维，又能借助科学史给学生提供科学探究的机会。

4.联系实践，拓展思考（DOK4水平）

教师给学生布置真实学习任务：某滨海城市，欲沿海滨线开发规划休闲公园，该区土壤盐碱化严重，植被绿化有一定困难，请尝试通过与同学合作探究，为该公园的绿化选择若干耐盐碱的植物。

策略分析：学科核心素养的实质是把所学的学科知识及技能应用于解决实际生活中的问题的能力和品格。真实的学习任务可以引领学生将课本知识应用在生产实践中，而在知识应用过程中学生又必将发现新的问题，由此既能促进学生进行深度学习，又能有效培养学生的学科核心素养。

三、教学思考

深度学习的过程就是“让学习真正发生”。教师的引导作用体现在将难以理解的概念转化为一系列学生凭借现有能力能够独立完成的活动，使学生能够在活动中探究、理解、应用生物学概念，发展学科核心素养。本次教学，教师基于DOK理论考虑学习目标如何与学习内容达成一致，思考如何遵循学生的认知规律设计具有挑战性的任务，以培养学生的科学思维并及时得到教学反馈，从而引领学生的认知水平达到DOK4层级。教师设计了阶梯式的教学活动，并按照“观察现象—提出问题—做出推测—进行探究—得出结论—应用迁移”流程，让学生在体验中对生物学原理与生活实践之间的关系有一定的认识。与传统的教学模式相比，基于DOK理论的教学以学科知识为载体，以DOK4级的学习目标为引领，培养学生的高阶思维。教师对学生的学习活动进行DOK层级划分，也是在对自己的教学活动设计进行评价。在课堂上直观地看到学生的活动完成情况，及时得到教学反馈，有利于教师实现教学评一致性。本次教学的尝试和实践有助于教师的课堂教学从“知识教学”转向“素养教学”。可以说，基于DOK理论的教学实践是促进学生深度学习的一种有效途径。

［   参   考   文   献   ］

［1］  韦伯，张雨强.判断评价与课程标准一致性的若干问题［J］.比较教育研究，2011（12）：83-89.

［2］  谢幼如，黎佳.智能时代基于深度学习的课堂教学设计［J］.电化教育研究，2020（5）：73-80.

［3］  叶冬连，胡国庆，叶鹏飞.面向核心素养发展的课堂深度学习设计与实践：基于知识深度模型的视角［J］.现代教育技术，2019（12）：35-40.

［4］  黄爱霞.小液流法测定植物水势的原理及注意事项［J］.中学生物教学，2011（12）：32.

（责任编辑 黄春香）