基于“深度思維”的高中生物學(xué)課堂教學(xué)模式構(gòu)建*

張 偉 （江蘇省如東高級中學(xué) 江蘇如東 226400）

思維能力、 思維品質(zhì)和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)是素質(zhì)教育的核心， 思維品質(zhì)提升和思維能力訓(xùn)練的主陣地毫無疑問在課堂， 教師在課堂教學(xué)中應(yīng)將深度思維貫穿于教學(xué)的每一個環(huán)節(jié)。

1 基于深度思維的課堂教學(xué)模式探索的緣起

觀察當(dāng)下部分課堂， 教師過于注重教學(xué)方法的新穎和現(xiàn)代教育手段的推陳出新， 一味追求課堂流程的順暢和學(xué)生的參與率，重形式而輕效果。甚至一些比賽課， 教師刻意回避學(xué)生的深度思維訓(xùn)練，課堂看似一帆風(fēng)順，但是這樣的課學(xué)生的能力得到真正發(fā)展了嗎？是真正的好課嗎？與當(dāng)下核心素養(yǎng)培養(yǎng)的理念吻合嗎？由此，開始探索構(gòu)建基于“深度思維”的課堂教學(xué)模式。

2 基于深度思維的課堂教學(xué)模式探索的意義

通過問卷調(diào)查部分教師和學(xué)生， 發(fā)現(xiàn)生物學(xué)應(yīng)以記憶為主的觀念仍然大有市場， 這與當(dāng)下高中生物學(xué)核心素養(yǎng)培養(yǎng)的理念大相徑庭。 培養(yǎng)學(xué)生的深度思維是落實核心素養(yǎng)的有效途徑， 科學(xué)探究需要深度思維， 例如觀察類實驗需要關(guān)注細(xì)節(jié)探究， 探究類實驗需要遵循科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程完成實驗。生命觀念的形成需要深度思維，例如神經(jīng)調(diào)節(jié)需從靜息電位產(chǎn)生的離子基礎(chǔ)、 動作電位產(chǎn)生的原因等角度分析； 內(nèi)環(huán)境與穩(wěn)態(tài)應(yīng)該從物質(zhì)的角度、平衡的角度來深入解讀。社會責(zé)任的培養(yǎng)需要深度思維， 例如酒后駕車的危害需要從神經(jīng)調(diào)節(jié)入手； 焚燒秸稈的危害需要從物質(zhì)循環(huán)的角度展開。科學(xué)思維的形成需要深度思維，例如基因工程需要深入知識內(nèi)部，對各種情況進(jìn)行辨析，學(xué)生才能真正領(lǐng)悟基因工程的精髓； 細(xì)胞工程和胚胎工程，需要深入分析原理和操作要點，才能掌握科學(xué)技術(shù)的本質(zhì)屬性。

3 高中生物學(xué)課堂教學(xué)中激發(fā)深度思維的策略

3.1 通過深度對話激發(fā)深度思維 多維的互動對話是激發(fā)學(xué)生深度思維的有效手段， 主要策略有：①合作學(xué)習(xí)和展示過程中的生生深度對話，通常使用在重、難點突破上，在科學(xué)分組的前提下，精心設(shè)計討論題，然后進(jìn)行質(zhì)疑互動，最終達(dá)到突破難點的效果；②展示和總結(jié)階段的師生對話，通常使用在習(xí)題講評、 小組展示或在小組活動后的總結(jié)階段， 教師根據(jù)學(xué)生的典型錯誤或者小組活動中出現(xiàn)的問題，進(jìn)行設(shè)問或追問激發(fā)深度思維，師生對話時允許其他學(xué)生進(jìn)行補(bǔ)充和再次提問。

3.2 通過問題導(dǎo)學(xué)激發(fā)深度思維 問題導(dǎo)學(xué)是激發(fā)學(xué)生深度思維的有效措施， 可在課前編制導(dǎo)學(xué)案， 以問題的形式設(shè)計活動內(nèi)容， 可編制問題串，問題的內(nèi)容可以是基礎(chǔ)問題的綜合，可以是日常生活問題的解決， 也可以是知識與最新科技成果的關(guān)聯(lián)。 課堂上首先讓學(xué)生圍繞問題在自主學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)之上進(jìn)行合作攻關(guān)， 展示環(huán)節(jié)可根據(jù)學(xué)生問題解決的情況提出新的問題進(jìn)行思維拓展，最后可設(shè)計有一定難度的問題進(jìn)行拓展延伸等。

3.3 通過合作探究激發(fā)深度思維 合作探究能讓學(xué)生像科研人員一樣， 在學(xué)習(xí)過程中主動地發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，還能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。首先營造情境激發(fā)學(xué)生的探究欲望， 接著按照探究的一般步驟使學(xué)生沿著科學(xué)家探究的足跡經(jīng)歷探究過程，并體悟科學(xué)家的思維過程，最后得出探究結(jié)論。 例如，在光合作用的發(fā)現(xiàn)過程、生長素的發(fā)現(xiàn)過程，以及DNA 是主要的遺傳物質(zhì)等內(nèi)容的教學(xué)中，使用合作探究會取得意想不到的效果。

3.4 通過展示交流激發(fā)深度思維 展示交流分為組內(nèi)展示和班級展示2 種。 組內(nèi)展示由學(xué)習(xí)組長組織，主要解決基礎(chǔ)性問題，通過小組討論可形成一些含金量較高、 代表學(xué)生深度思維水平的生成性問題，有利于教師把握教學(xué)方向，對于組內(nèi)展示未能解決的問題則進(jìn)行班級展示。 班級展示由教師組織， 各小組選派代表展示小組學(xué)習(xí)成果并提出小組困惑，其他小組進(jìn)行解惑或質(zhì)疑，對于班級展示仍然無法解決的問題， 教師應(yīng)及時進(jìn)行恰當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)并調(diào)整思維方向。

4 基于深度思維的課堂教學(xué)模式在生物學(xué)教學(xué)中的運用

基于深度思維的課堂教學(xué)模式以發(fā)展學(xué)生思維為目的，課堂以學(xué)生為主體，遵循學(xué)生的發(fā)展規(guī)律，尊重學(xué)生差異，以自主學(xué)習(xí)、小組活動、自主展示、問題導(dǎo)學(xué)和拓展延伸為手段，注重課堂氛圍的營造，以多元評價為保障，以學(xué)生全面發(fā)展為終極目標(biāo)。

以人教版高中生物學(xué)必修3 第4 章第2 節(jié)“種群數(shù)量的變化”新授課為例，基于深度思維的課堂教學(xué)模式的教學(xué)流程如圖1 所示。

圖1 基于深度思維的課堂教學(xué)框架圖

4.1 情境導(dǎo)入，引發(fā)思考 高質(zhì)量的情境能激發(fā)學(xué)生的思考， 引發(fā)情感共鳴， 是深度思維的誘發(fā)劑。情境的選取一般就學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)而定，可以是新聞、故事、生活熱點或最新科技等，使學(xué)生意識到學(xué)習(xí)本節(jié)課的必要性， 進(jìn)而調(diào)動其學(xué)習(xí)積極性。情境也要有一定的思維量，使學(xué)生帶著問題和求知欲進(jìn)入下一階段的學(xué)習(xí)。

在“種群數(shù)量的變化”一課中，設(shè)計了2 個問題情境，通過短片的形式展示。

情境1：互花米草曾被認(rèn)為是保護(hù)沙灘和河堤的最佳植物， 但是因為互花米草的超強(qiáng)繁殖能力危害了其他物種的生存， 許多國家將其列為入侵物種。

情境2：長江江豚是淡水豚類，被稱為微笑天使， 目前僅存1 000 余頭。 2014年農(nóng)業(yè)部將其升級為國家一級保護(hù)動物。

提出問題： 怎樣從種群數(shù)量角度進(jìn)行有害物種的防治和瀕危物種的保護(hù)？ 筆者所在的地區(qū)濱江臨海，學(xué)生對互花米草和長江江豚很熟悉，但對于它們的危害和瀕危并不清楚， 通過情境強(qiáng)烈激發(fā)了學(xué)生的探究欲望。

4.2 分塊活動， 知識完善 該環(huán)節(jié)以學(xué)生為主體，使學(xué)生在小組合作探究中完善知識，產(chǎn)生新的困惑并逐漸將思維引向深入。 教師將知識歸類并制定導(dǎo)學(xué)案，在課前發(fā)給學(xué)生，讓學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標(biāo)和重難點，自主思考導(dǎo)學(xué)案，并帶著問題進(jìn)入課堂參與討論， 自主學(xué)習(xí)內(nèi)容的設(shè)計要源于教材而高于教材， 使學(xué)生意識到要認(rèn)真看書并積極思考才能在分塊活動時參與討論。

在“種群數(shù)量的變化”一課中，設(shè)計了3 個活動。

活動1：構(gòu)建種群數(shù)量變化的數(shù)學(xué)模型。 設(shè)計了1 個情境和4 個問題。

情境3：營養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況下，某種細(xì)菌每20 min 通過分裂繁殖1 代，將1 個細(xì)菌接種在該條件下培養(yǎng)。問題串如下：①描述細(xì)菌種群數(shù)量的變化規(guī)律。 ②構(gòu)建細(xì)菌種群數(shù)量變化的數(shù)學(xué)方程式。 ③構(gòu)建細(xì)菌種群數(shù)量變化的曲線圖。 ④總結(jié)數(shù)學(xué)模型構(gòu)建的一般方法。

活動2：分析種群數(shù)量變化的“J”型和“S”型數(shù)學(xué)模型。 設(shè)計了2 個情境和5 個問題。

情境4：1859年，一位英國人來澳大利亞定居時帶來了24 只野兔。一個世紀(jì)之后，這24 只野兔的后代竟達(dá)6 億多只。問題如下：①根據(jù)模型構(gòu)建的一般方法構(gòu)建模型。

情境5：生態(tài)學(xué)家高斯在0.5 mL 培養(yǎng)液中放入5 個草履蟲， 發(fā)現(xiàn)第5 天后草履蟲基本維持在375 個左右。 問題串如下：①根據(jù)模型構(gòu)建的一般方法構(gòu)建模型。 ②構(gòu)建種群增長速率變化的數(shù)學(xué)模型。 ③從種群數(shù)量增長規(guī)律等角度對海洋捕撈提出合理化的建議。 ④種群數(shù)量將永遠(yuǎn)維持相對穩(wěn)定嗎？

活動3：運用種群數(shù)量增長的模型分析問題。設(shè)計了2 個問題： ①請運用種群數(shù)量增長模型分析互花米草的防控舉措。 ②請運用種群數(shù)量增長模型分析長江江豚的保護(hù)舉措。

4.3 自主展示，網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 該環(huán)節(jié)是活動后的成果展示，經(jīng)過環(huán)節(jié)2，小組成員都帶著自己的思考進(jìn)入該環(huán)節(jié)。在小組展示時，允許本組成員進(jìn)行補(bǔ)充，也鼓勵其他小組的學(xué)生不斷追問甚至爭論，教師要適時地提醒，并判斷問題的價值，引導(dǎo)學(xué)生思維的方向。 通過該環(huán)節(jié)， 學(xué)生的思維真正走向深入，不斷產(chǎn)生新的問題，構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)。

在“種群數(shù)量的變化”一課中，每個活動結(jié)束后都及時進(jìn)行自主展示， 學(xué)生會有激烈的思維碰撞， 尤其活動2 和活動3 之后的展示。 針對活動2，學(xué)生提出了下述問題：①如果進(jìn)行害蟲的防治和瀕危物種的保護(hù)，應(yīng)將它們保持在“S”型曲線的哪一點？ ②如果在K 值怎樣進(jìn)行捕撈？ 針對活動3，學(xué)生提出了下述問題：①如果是家鼠和大熊貓怎樣進(jìn)行防治和保護(hù)？ ②怎么知道長江江豚的種群數(shù)量的大小？ ③如果將互花米草全部去除對海岸線會有影響嗎？在思考同伴所提問題的同時，課堂教學(xué)也達(dá)到高潮，學(xué)生都沉浸在深度思維中，這時教師可將學(xué)生感興趣的問題通過師生、 生生互動逐一解決。

4.4 問題導(dǎo)學(xué)， 思維深入 通過上述3 個環(huán)節(jié)，學(xué)生已掌握絕大多數(shù)的知識， 但畢竟學(xué)生能力有限，這時教師可在學(xué)生已掌握知識的基礎(chǔ)上，針對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況編制新的深層次問題， 可以是問題串，也可以是已有知識的拓展或變式。

在“種群數(shù)量的變化”一課中，針對活動2 設(shè)計了如下2 個問題串：

問題串1：①當(dāng)λ＞1、λ=1 時，種群的數(shù)量變化都呈“J”型嗎？②“J”型和“S”型曲線的增長率和增長速率曲線分別應(yīng)如何畫？

圖2 小球藻種群增長速率隨時間變化的曲線

問題串2： ①圖2 是某實驗小組測得的一定體積培養(yǎng)液中小球藻種群增長速率隨時間變化的曲線。 請將該模型轉(zhuǎn)換成小球藻種群數(shù)量變化的數(shù)學(xué)模型。②某細(xì)菌種群隨時間延續(xù)營養(yǎng)物耗盡，由于突變的原因出現(xiàn)了新菌株， 它們能利用原來菌種產(chǎn)生的有害代謝廢物。 請構(gòu)建該細(xì)菌種群數(shù)量變化的數(shù)學(xué)模型。

學(xué)生對以上2 個問題串產(chǎn)生了濃厚的興趣，課堂氣氛再次活躍。 通過合作探究、小組展示、組間爭論和師生互動，這些問題得到了圓滿的解決，學(xué)生對問題的認(rèn)識也達(dá)到了新的高度。

4.5 拓展延伸，聯(lián)系生活 拓展延伸是對本節(jié)課知識的升華， 可以通過問題的形式與日常生活聯(lián)系，激發(fā)學(xué)生課后探究的欲望。可以是教材知識的拓展， 使學(xué)生的思維走向深入； 也可以是習(xí)題鞏固，使學(xué)生在訓(xùn)練中鞏固知識。避免使用陳舊的習(xí)題，采用改編或者原創(chuàng)習(xí)題，鼓勵學(xué)生在黑板上作答，在學(xué)生自主講解和互評后教師進(jìn)行精析，可即時進(jìn)行變式或根據(jù)學(xué)生的錯誤設(shè)計二次訓(xùn)練。

在“種群數(shù)量的變化”一課中，拓展延伸了如下問題：釀酒時酵母菌的種群數(shù)量是怎樣變化的？能用曲線的形式表示嗎？

教師原創(chuàng)了5 道課堂即時訓(xùn)練題和15 道課后訓(xùn)練題，即時訓(xùn)練題如下：

原創(chuàng)題1：下列有關(guān)種群“J”型增長的敘述，正確的是（C）。

A.“J”型增長的種群生存條件是有限的

B.“J”型增長的種群都有K 值

C.“J”型增長的種群個體數(shù)一定不斷增加

D.自然界中絕大多數(shù)種群呈“J”型增長

原創(chuàng)題2：下列有關(guān)種群“S”型增長的敘述，錯誤的是（D）。

A.種群生存的資源和空間是有限的

B.達(dá)到K 值時種群的出生率與死亡率相等

C.K/2 值時種群的增長速率達(dá)到最大

D.同一種群的K 值是固定不變的

原創(chuàng)題3：圖3 表示某物種遷入新環(huán)境后，種群增長速率隨時間變化的曲線。 經(jīng)調(diào)查，在第10年時該種群數(shù)量為200 只， 估算該種群在此環(huán)境中的環(huán)境容納量約為（D）。

圖3 某物種種群增長速率隨時間變化曲線

A.100 只 B.200 只 C.300 只 D.400 只

原創(chuàng)題4：近年來，我國在許多海域?qū)嵭小胺拘轁O制度”，其目的是（B）。

A.定期檢修漁船和捕魚機(jī)械，節(jié)省漁船所用燃料

B.控制被捕魚的大小和數(shù)量，實現(xiàn)漁業(yè)可持續(xù)發(fā)展

C.實施分區(qū)管理，避免漁事糾紛，平衡各方利益

D.防止海洋出現(xiàn)“赤潮”或降低海水污染的程度

原創(chuàng)題5：（多選）某地烏鴉連續(xù)10年的種群數(shù)量增長情況如圖4 所示， 后一年的種群數(shù)量是前一年的λ 倍，下列分析正確的是（B、C）。

A.第6年以前烏鴉種群數(shù)量呈“S”型曲線增長

B.第3年的烏鴉種群數(shù)量最大

C.第5年的烏鴉種群數(shù)量多于第7年

D.第3年的烏鴉種群增長速率最大

5 基于深度思維的課堂教學(xué)模式的實踐反思

5.1 準(zhǔn)確定位師生關(guān)系是前提 深度思維的前提是確立合理的師生關(guān)系，營造良好的課堂氛圍，開拓學(xué)生的思維從而實現(xiàn)思維的碰撞。 還要確立學(xué)生的主體地位， 使學(xué)生在自主和合作學(xué)習(xí)中構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)。教師是課堂的組織者、引導(dǎo)者和促進(jìn)者，調(diào)控課堂對教師提出了更高的要求，對于一些“偏”和“怪”的問題要及時糾正并引導(dǎo)正確的方向。 例如在“種群數(shù)量的變化”一課中，當(dāng)學(xué)生提出“家鼠為什么不在K/2 時防治”“‘J’型為什么一直增長”等討論價值不大的問題時，教師應(yīng)迅速答疑后引入新的問題。

5.2 學(xué)生思維品質(zhì)的培養(yǎng)是關(guān)鍵 在課堂中，要培養(yǎng)學(xué)生的辯證思維， 培養(yǎng)學(xué)生用發(fā)展的眼光看問題，對具體問題要一分為二地看。例如生物技術(shù)的安全性和倫理問題、 運用現(xiàn)代生物進(jìn)化理論解釋某些現(xiàn)象，以及環(huán)境污染的治理，都需要學(xué)生有這樣的思維品質(zhì)。要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，鼓勵學(xué)生質(zhì)疑問難，肯定學(xué)生挑戰(zhàn)權(quán)威的精神，例如在課堂中多安排合作探究、自主展示等環(huán)節(jié)，鼓勵組內(nèi)互助和組間評價。還要培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維，在問題導(dǎo)學(xué)時，鼓勵學(xué)生從不同的角度分析問題，教師要多引導(dǎo)，多使用“怎么樣”“為什么”等語言，激發(fā)學(xué)生的深度思維。

5.3 多種教學(xué)手段的合理運用是保證 傳統(tǒng)課堂中“教師講學(xué)生聽、教師寫學(xué)生記”的模式無法激發(fā)深度思維， 要給學(xué)生充足的預(yù)習(xí)和準(zhǔn)備時間去思考。課堂教學(xué)中運用小組合作探究的方式，經(jīng)過團(tuán)體互補(bǔ)，學(xué)生的思維會更加開闊，教師對于學(xué)生的靈光一現(xiàn)要及時追問并正確引導(dǎo)， 使學(xué)生的思維不斷走向深入。多運用知識網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建方式，讓學(xué)生的思維在互動中不斷的碰撞， 在組間辯論中進(jìn)一步深化。注重知識的歸納，更要關(guān)注知識演繹的過程， 使學(xué)生沿著科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程完成知識的演繹，同時采取問題導(dǎo)向，根據(jù)學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)設(shè)置路障，使學(xué)生始終處于深度思維中。

5.4 多元評價機(jī)制是根本 教師要尊重學(xué)生的個體差異， 通過多元的評價促進(jìn)每一位學(xué)生的全面發(fā)展，要注重過程性評價，注重對學(xué)生參與度和思維度的評價，對于學(xué)生的積極性要給予肯定，表揚勇于展示、樂于合作和善于探究的學(xué)生。同時還可以安排學(xué)生自評和學(xué)生互評， 使學(xué)生在評價中不斷地完善自我，在評價中不斷地享受進(jìn)步。

基于“深度思維”的課堂教學(xué)模式使教學(xué)走向?qū)嵭В箤W(xué)生思維品質(zhì)提升并走向深入，同時教學(xué)模式對教師的要求也更高了。作為一線教師，只有多實踐、多反思，扎根課堂并改革課堂，才能構(gòu)建充滿思維張力的課堂，為學(xué)生的終身發(fā)展奠基，落實核心素養(yǎng)的同時開辟出課堂教學(xué)新天地。