細(xì)論基于深度學(xué)習(xí)背景下高中生物模型構(gòu)建與應(yīng)用

摘 要：在我國(guó)大力提倡素質(zhì)教育大環(huán)境下，提升學(xué)生綜合素質(zhì)、促使學(xué)生全面發(fā)展的新型教學(xué)管理策略，成為教育模式改革的主流趨勢(shì)。深度學(xué)習(xí)不僅有效提升學(xué)生學(xué)習(xí)能力，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生對(duì)待問(wèn)題的批判性思維，與高中生物模型構(gòu)建教學(xué)手段結(jié)合相得益彰。本文旨在全面分析基于深度學(xué)習(xí)背景下，開(kāi)展高中生物模型構(gòu)建的有效措施，為高中生物教學(xué)模式改革、提升學(xué)科教學(xué)質(zhì)量貢獻(xiàn)綿薄之力。

關(guān)鍵詞：深度學(xué)習(xí);高中生物;模型構(gòu)建;應(yīng)用

體現(xiàn)深度學(xué)習(xí)重要意義的表現(xiàn)形式，主要在于培養(yǎng)學(xué)生深入思考的能力與激發(fā)學(xué)生批判性思維。基于深度學(xué)習(xí)背景下，高中生物模型構(gòu)建應(yīng)主動(dòng)迎合深度學(xué)習(xí)核心思想，重視生物學(xué)科模型建立，對(duì)培育學(xué)生邏輯思維、挖掘?qū)W生深入思考主觀能動(dòng)性起積極作用。

一、深度學(xué)習(xí)的實(shí)際意義與重要價(jià)值

深度學(xué)習(xí)重視學(xué)生以審慎的觀點(diǎn)看待問(wèn)題、帶有批判精神地對(duì)待學(xué)習(xí)，通過(guò)將信息處理結(jié)果融入腦海中現(xiàn)有知識(shí)體系架構(gòu)，最終融會(huì)貫通應(yīng)用于相應(yīng)情境解決實(shí)際問(wèn)題，鍛造出學(xué)生深厚的學(xué)習(xí)能力。學(xué)生擁有深度學(xué)習(xí)的能力，是積累科學(xué)素養(yǎng)、發(fā)掘創(chuàng)新精神的必要條件，而批判性思維是學(xué)生開(kāi)啟深度學(xué)習(xí)的基本要素。在我國(guó)大力推進(jìn)素質(zhì)教育的大環(huán)境下，基于高中生物學(xué)科核心素養(yǎng)教學(xué)背景，以培養(yǎng)學(xué)生深度學(xué)習(xí)能力為基礎(chǔ)，推進(jìn)新時(shí)代教學(xué)模式改革[1]。

二、深度學(xué)習(xí)路線核心概要

（一）開(kāi)展深度學(xué)習(xí)的必要條件

批判性思維實(shí)質(zhì)是指人類針對(duì)不斷發(fā)展的事物，依據(jù)自身現(xiàn)有思維高度與閱歷，開(kāi)展重新審視、思考的過(guò)程。批判性思維是在對(duì)相關(guān)事件中含有信息初步認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，根據(jù)自我認(rèn)知能力與內(nèi)在情感特質(zhì)獲取全新判斷結(jié)果。依照有關(guān)學(xué)者專家的深入研究，批判性思維可分為六大組成部分，分別是：思維品質(zhì)、思考材料、自我審視、思考過(guò)程、思維認(rèn)知與思考目的。自我審視是擁有批判性思維的“上層建筑”，具體展現(xiàn)批判性思維的實(shí)際意義與反思價(jià)值。培養(yǎng)學(xué)生自我審視精神，是打造結(jié)合批判性思維深度學(xué)習(xí)路線的焦點(diǎn)問(wèn)題。

（二）融合批判性思維的深度學(xué)習(xí)路線

1.設(shè)計(jì)深度學(xué)習(xí)方案

為保證實(shí)際教學(xué)工作中深度學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)的質(zhì)量與效率，學(xué)科教師應(yīng)預(yù)先做好課程評(píng)估工作，結(jié)合不同學(xué)生實(shí)際需求與能力，制訂適宜的教學(xué)目標(biāo)。有關(guān)任課教師可通過(guò)設(shè)置教學(xué)情境的形式，快速準(zhǔn)確帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)，明確思考目的與大致知識(shí)體系架構(gòu)。利用情境教學(xué)中設(shè)計(jì)問(wèn)題的方式，協(xié)助教師與學(xué)生共同收集可供學(xué)習(xí)進(jìn)程后期展開(kāi)批判性思維的可用資料。

2.刻畫(huà)擁有批判性思維的深度學(xué)習(xí)路線

若使學(xué)生帶有批判性眼光看待問(wèn)題，任課教師需采取有效措施，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生思維活躍性、激活學(xué)生運(yùn)用知識(shí)儲(chǔ)備的主觀能動(dòng)性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)學(xué)生能夠依據(jù)自身獨(dú)有的一套批判性思維系統(tǒng)，對(duì)任課教師相關(guān)教學(xué)手段營(yíng)造的情境自主開(kāi)展感知與辨析。經(jīng)過(guò)調(diào)動(dòng)腦海中已學(xué)過(guò)、關(guān)聯(lián)性強(qiáng)的知識(shí)內(nèi)容，學(xué)生能夠進(jìn)一步深刻分析新知識(shí)與已有知識(shí)體系的聯(lián)系與空缺部分;充分調(diào)用學(xué)生對(duì)信息的評(píng)價(jià)機(jī)制，促使學(xué)生將絕大部分注意力轉(zhuǎn)移至高級(jí)別信息處理加工環(huán)節(jié)，優(yōu)化課程相應(yīng)知識(shí)體系，深刻理解授課教師教授的新知識(shí)，實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)的最終目的[2]。

三、深度學(xué)習(xí)背景下高中生物模型構(gòu)建的實(shí)際應(yīng)用

（一）建立生物概念模型，促進(jìn)學(xué)生邏輯思維能力發(fā)展

1.建立生物概念模型的實(shí)質(zhì)內(nèi)涵與重要意義

建立概念模型的主要目的，是為加深學(xué)生對(duì)課本知識(shí)體系中繁雜生物概念的印象，協(xié)助學(xué)生深入理解有關(guān)條目概念與蘊(yùn)含的實(shí)際內(nèi)涵，進(jìn)而令學(xué)生對(duì)相關(guān)生物概念的理解上升一個(gè)新臺(tái)階，取代勉強(qiáng)記憶下對(duì)抽象概念的泛泛而談。任課教師通過(guò)與學(xué)生共同構(gòu)建生物概念模型，協(xié)助學(xué)生認(rèn)清概念內(nèi)包含的知識(shí)本質(zhì)、抓住課堂教學(xué)的核心內(nèi)容，訓(xùn)練學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬎季S能力。從生物基礎(chǔ)概念學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)出發(fā)，激發(fā)學(xué)生開(kāi)展深度學(xué)習(xí)的潛力。高中階段生物教學(xué)概念模型建立的主要手段，可依靠知識(shí)架構(gòu)圖深度學(xué)習(xí)相應(yīng)生物學(xué)科概念。概念圖能夠簡(jiǎn)潔明了地展現(xiàn)不同章節(jié)知識(shí)點(diǎn)關(guān)聯(lián)性，體現(xiàn)高中生物學(xué)習(xí)循序漸進(jìn)的過(guò)程。同時(shí)有關(guān)任課教師可運(yùn)用提問(wèn)的形式，將知識(shí)串聯(lián)結(jié)構(gòu)下部分重要概念故意空缺，考查學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的連貫性與掌握程度。

2.建立高中生物概念模型，促進(jìn)學(xué)生邏輯思維能力的實(shí)例分析

高中生物知識(shí)體系相對(duì)龐雜，涉及概念性理論知識(shí)點(diǎn)眾多，如何通過(guò)建立概念模型，兼顧學(xué)生深度學(xué)習(xí)與扎實(shí)基礎(chǔ)的雙重學(xué)習(xí)需求，是高中階段概念模型建立的首要目標(biāo)。針對(duì)上述概念模型建立理念，縱觀高中生物課本中重要知識(shí)點(diǎn)，能夠采用繪制知識(shí)架構(gòu)圖，展現(xiàn)建立概念模型優(yōu)勢(shì)的生物知識(shí)點(diǎn)眾多。例如：人教版高中生物必修二第七章中涉及的達(dá)爾文自然選擇學(xué)說(shuō)，任課教師根據(jù)自然選擇學(xué)說(shuō)的核心要點(diǎn)構(gòu)建相應(yīng)的概念解釋模型，由三個(gè)自然生物界存在事實(shí)：生物過(guò)度繁殖傾向、物種個(gè)體數(shù)保持穩(wěn)定、資源有限，推斷出一個(gè)結(jié)論：生物個(gè)體間存有生存斗爭(zhēng)。按照此種邏輯清晰的形式，建立概念解釋模型。相關(guān)任課教師使用此種生物模型建立方式，將每一階段教學(xué)進(jìn)程內(nèi)重要知識(shí)點(diǎn)向?qū)W生充分展示。學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中不僅通過(guò)最高效的學(xué)習(xí)方法，快速學(xué)習(xí)新知識(shí)，并且該種學(xué)習(xí)方式塑造學(xué)生深入思考、抓住問(wèn)題核心的學(xué)習(xí)能力，對(duì)學(xué)生綜合素養(yǎng)全面發(fā)展有所助益[3]。

（二）建立生物物理模型，給予學(xué)生抽象知識(shí)的直觀表現(xiàn)

1.建立生物物理模型的實(shí)質(zhì)內(nèi)涵與重要意義

物理模型建立主要是指使用具有鮮明特色，能夠給予觀者深刻印象的客觀事物塑造的相應(yīng)模型。物理模型依靠與需要展現(xiàn)的客觀事物擁有類似或一致的狀態(tài)變量，在學(xué)生接受新知識(shí)的重要階段，為學(xué)生帶來(lái)最激烈的視覺(jué)沖擊。使用物理模型營(yíng)造簡(jiǎn)潔、明快的課堂氣氛，學(xué)生可經(jīng)由模型走進(jìn)直觀的生物科學(xué)世界探尋真理。任課教師利用建立物理模型手段開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)，是希冀將艱深的生物知識(shí)化繁為簡(jiǎn)，協(xié)助學(xué)生扎實(shí)理論基礎(chǔ)。學(xué)生走進(jìn)由物理模型塑造的生物世界，展現(xiàn)學(xué)習(xí)進(jìn)程中由淺及深的鉆研過(guò)程。深刻貫徹深度學(xué)習(xí)的教育理念，協(xié)助學(xué)生積累基于生物學(xué)科的核心素養(yǎng)[4]。

2.建立高中生物物理模型，給予學(xué)生抽象知識(shí)直觀表現(xiàn)的實(shí)例分析

建立物理模型不僅是直觀展現(xiàn)知識(shí)核心的有力措施，建立過(guò)程也是檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)掌握程度、是否具有獨(dú)特見(jiàn)地的良好方式。因此高中生物課程實(shí)際教學(xué)工作中，任課教師常選擇與學(xué)生互動(dòng)，共同完成物理模型塑造過(guò)程的教學(xué)手段展開(kāi)課堂教學(xué)。以人教版高中生物必修一第三章重點(diǎn)內(nèi)容：“分子的結(jié)構(gòu)”為例。制作真核細(xì)胞模型是課程要求的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，任課教師可組織學(xué)生前往生物實(shí)驗(yàn)室，親身體驗(yàn)建立真核細(xì)胞模型的具體過(guò)程。教師在課前向同學(xué)介紹此次實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)安排，令學(xué)生明確教學(xué)目標(biāo)與計(jì)劃：制作動(dòng)植物細(xì)胞模型;引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)室提供的相關(guān)實(shí)驗(yàn)材料與細(xì)胞結(jié)構(gòu)剖析圖片，思考制作真核細(xì)胞結(jié)構(gòu)某部分的適宜原料。實(shí)驗(yàn)原料可由橡皮泥、膠水、雙面膠、小刀、水果、蔬菜等組成，分別可用于制作細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞器或細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)。經(jīng)過(guò)開(kāi)展制作真核細(xì)胞模型實(shí)驗(yàn)，充分鍛煉學(xué)生實(shí)踐能力，檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)日常課堂學(xué)習(xí)理論知識(shí)的理解程度與應(yīng)用能力，全面錘煉學(xué)生基于生物學(xué)科的核心素養(yǎng)。以踐行深度學(xué)習(xí)路線的形式，打造新型高中生物課程教學(xué)模式。

（三）建立生物數(shù)學(xué)模型，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)縝密的邏輯思維

1.建立生物數(shù)學(xué)模型的重要意義與實(shí)際內(nèi)涵

數(shù)學(xué)是從事科學(xué)研究、理論學(xué)習(xí)的重要工具與技能，熟練掌握數(shù)學(xué)技巧能夠令生物學(xué)科研習(xí)事半功倍，加深學(xué)生對(duì)相關(guān)理論的深刻理解。扎實(shí)的理論背景與深度學(xué)習(xí)，是激發(fā)學(xué)生對(duì)更高層次生物科學(xué)學(xué)習(xí)興趣的重要因素。因此，利用合理教學(xué)手段，培育學(xué)生有機(jī)結(jié)合數(shù)學(xué)與生物學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性;將數(shù)學(xué)知識(shí)作為有效工具建立學(xué)習(xí)模型，協(xié)助自身精準(zhǔn)把控生物學(xué)習(xí)的深度與方向。數(shù)學(xué)語(yǔ)言形式多樣，具備令查閱者一目了然的明顯優(yōu)勢(shì)，如圖表、函數(shù)、圖像等，能夠給予學(xué)生直觀形象的量化變化，將課本中抽象的文字描述使用數(shù)學(xué)手段準(zhǔn)確展現(xiàn)。高中生物可通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型輔助學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)有：基因頻率、遺傳概率、蛋白質(zhì)合成分子量等。

2.建立高中生物數(shù)學(xué)模型的教學(xué)實(shí)例分析與應(yīng)用

根據(jù)數(shù)學(xué)模型的通識(shí)定義：數(shù)學(xué)模型是用以具象量化目標(biāo)系統(tǒng)及其性質(zhì)的數(shù)學(xué)方式。具體形式包括圖表、圖像、函數(shù)、等式、不等式等，使用字母與數(shù)字建立具體模型刻畫(huà)目標(biāo)系統(tǒng)。人教版高中生物必修三第四章第二節(jié)“種群數(shù)量的變化”中明確指出建立數(shù)學(xué)模型的步驟，任課教師在實(shí)際教學(xué)工作中應(yīng)基于以下四步，逐步培養(yǎng)學(xué)生建立數(shù)學(xué)模型的能力：首先，針對(duì)具體問(wèn)題分析研究對(duì)象，準(zhǔn)確把握解決問(wèn)題的關(guān)鍵點(diǎn)。以“種群數(shù)量的變化”開(kāi)篇提出的問(wèn)題為例。教師可引導(dǎo)學(xué)生自主分析解決此類問(wèn)題，建立數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)與通用方法，找準(zhǔn)模型建立的關(guān)鍵點(diǎn)——細(xì)胞分裂速率為20分鐘一次。其次，任課教師逐步帶領(lǐng)學(xué)生基于問(wèn)題構(gòu)建合理假設(shè)，為后續(xù)數(shù)學(xué)模型建立提供穩(wěn)定的理論基礎(chǔ)。根據(jù)問(wèn)題背景，學(xué)生可總結(jié)出假設(shè)資源與空間充足穩(wěn)定時(shí)，細(xì)菌種群增長(zhǎng)無(wú)視種群密度增加的限制。再次，利用實(shí)驗(yàn)的方法提出數(shù)學(xué)模型。教師可引領(lǐng)學(xué)生使用實(shí)驗(yàn)的方法，以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，找出細(xì)菌增長(zhǎng)的規(guī)律，并用數(shù)學(xué)語(yǔ)言表達(dá)。依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，學(xué)生基本能夠推論出Nn=2n（N為細(xì)菌數(shù)量，n為第幾代）。最后，為保證科學(xué)探索的嚴(yán)謹(jǐn)性，教師應(yīng)帶領(lǐng)學(xué)生繼續(xù)實(shí)驗(yàn)論證數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確性，對(duì)存有偏差的地方及時(shí)予以修正改良。

結(jié)束語(yǔ)

學(xué)習(xí)是對(duì)知識(shí)信息再加工的主觀思考過(guò)程。信息接受者可以通過(guò)對(duì)不同學(xué)習(xí)任務(wù)需求的主觀判斷，做出相應(yīng)的層次化信息處理。因此，不同層面的處理結(jié)果，使學(xué)習(xí)分化為深度學(xué)習(xí)與淺度學(xué)習(xí)。基于深度學(xué)習(xí)背景的高中生物教學(xué)，利用構(gòu)建生物模型教學(xué)手段，深刻履行素質(zhì)教育核心理念。打造以深度學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，幫助學(xué)生積淀核心素養(yǎng)底蘊(yùn)為目標(biāo)的創(chuàng)新型綜合教學(xué)課堂。

參考文獻(xiàn)

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[2]余祥富.指向?qū)W生“深度學(xué)習(xí)”的高中生物學(xué)“研學(xué)課堂”的構(gòu)建[J].教育界，2021（17）：84-85.

[3]王小英.指向深度學(xué)習(xí)的高中生物學(xué)模型建構(gòu)研究[J].新課程，2021（12）：72.

[4]陳達(dá)平.在真實(shí)情境中構(gòu)建高中生物深度學(xué)習(xí)[J].新教育，2021（8）：38-39.

作者簡(jiǎn)介：朱艷（1981—），漢族，女，江蘇蘇州人，碩士研究生，高級(jí)教師，高三年級(jí)組長(zhǎng)、備課組長(zhǎng)、班主任。研究方向：高中生物教學(xué)。