深度學習視角下的探究實驗教學

蔡瓊

【摘 要】本文以“探究水溫變化對金魚呼吸頻率的影響”這一探究實驗為例，闡述如何在深度學習理論下開展實驗教學，提升學生的自主學習、合作探究、交流表達的能力，促進其科學思維的“生長”。

【關鍵詞】深度學習;科學探究;科學思維

科學探究是研究學習生物學，獲取事實和證據，形成概念的重要途徑。學生在教師的引導下，主動參與到發現問題、尋找答案的過程中，以培養學生嚴謹的科學思維和解決問題能力。若能在深度學習視角下開展科學探究，凸顯學生的主觀能動性，就能夠有效的發展學生各方面能力。下面以“探究水溫變化對金魚呼吸頻率的影響”的實驗教學為例談一談深度學習視角下探究實驗的教學。

1.有“深度的導入”，創設良好情景

教師將真實的生活情境帶入課堂，學生從情境中發現問題，責任感驅使學生為解決這一問題而展開探究學習是實現生物學深度學習的基礎。上課伊始，教師手捧養有多條小金魚的魚缸問學生：“同學們飼養過金魚嗎？說一說你的養魚經歷”。教師從學生分享自己的養魚的經歷中引導學生思考分析，說出金魚的生存受到水質、水溫、空氣等非生物因素的影響。此時抓住學生的興趣點教師繼續追問：想不想親自探究一下你們的猜測？進而引出本節課的探究問題：“探究溫度對金魚呼吸頻率的影響”。

科學探究源于生活中的觀察和問題，在觀察的基礎上通過問題引導學生積極思考，圍繞“問題”讓學生大膽猜測，可培養學生的思維能力，為后續的科學探究奠定基礎。養金魚是很多孩子有過的生活經驗，選用這個實例對學生來說比較親切，有話可談，有想法可說。

2.有“深度的引導”，促進知識遷移

2.1嘗試設計實驗

教師追問：“有了要探究的主題，同學們想一想你們會如何設計實驗？”“這個實驗的變量是什么？圍繞變量如何設計對照？”教師把解決這一探究問題的主動權交到學生手中，學生帶著一些疑問展開合作學習，依靠小組力量，共同討論，思考如何來設計這個實驗，初步體會在設計實驗中應該遵循的幾個原則，保證實驗的科學性、嚴謹性。直接給與學生的只能是浮于表象的知識，學生的各方面能力都得不到提高，親身參與探究，體驗過程，領悟方法，培養理性思維是實現深度學習的重要途徑。

2.2表達交流，完善實驗細節

接著，小組派代表上臺展示組內初步設計的實驗方案，教師組織學生針對設計的實驗方案進行解釋與論證，引導學生通過討論、質疑、論證，在原有的方案上完善實驗設計，達成共識（如表1）。解釋和論證是學生在質疑、創新與完善中快速發展的一個過程，對實現學生的深度學習非常重要，可以順利地展開實驗并進行結果的交流與展示。

考慮到課堂時間的關系，對于每個小組來說一般要求設置三種溫：常溫下和升高1-10℃（或降低1-10℃）。不過，為了尋找水溫與金魚呼吸頻率之間更客觀準確的關系，找出水溫變化與呼吸頻率之間的變化規律，在最后教師引導學生將所有小組數據進行匯總分析。

2.3 設計適合金魚的水溫，滲透生命觀念

在以往的同類實驗中經常出現學生將水溫調節到很高，金魚直接死亡的現象，所以在調節水溫的環節中，教師先給出資料“水溫突然上升或下降10℃以上，金魚容易得病，幅度再大可能會導致死亡”。學生結合資料討論給出自己的意見，認同水溫設計的前提是不危及金魚的生命健康。這個實驗的材料是活生生的生物體小金魚，小金魚的生命活動會受到各種因素的影響，學生的吵鬧、隨意的觸碰，水溫設計的高低等都會影響到小金魚。這個過程中生命的安全、生命的呵護、生命的尊重、價值觀等等都可能在體驗過程中真實發生，從而喚醒學生的生命觀念和情感價值觀。

3.有“深度的組織”，發展高階思維

3.1 小組分工，完成實驗操作

這個實驗從實驗的設計、完善、開展都需要小組合作完成，組內要有明確的分工責任，如學生1計時，學生2調測水溫，學生3計數呼吸頻率，學生4匯總數據展示交流，學生5 作好協調工作。學生動手操作的過程中教師需要來回巡視，就實驗操作中的困難及時與學生交流討論，找到具體的改進措施，形成科學的思維方式。小組成員之間的合作意識是科學素養的重要組成部分，合作探究能否勝利展開依賴于與同伴的互助交流，實際上是一種社會人際關系的處理能力，將社會合作融入到教學課堂中，構建了師生之間、生生之間、個體與環境之間的多角度互動交流結構，學生的思維、表達、協調能力都得到了一定程度的提高，是實現深度學習的重要途徑。

3.2繪制曲線圖，獲取事實和證據

接著，我們需要從探究實驗中收集、獲取支持自己觀點的事實和證據，這個實驗的證據就是金魚在不同水溫下的呼吸頻率的變化。教師帶領學生將每個小組的實驗數據進行匯總、整理，繪制出一張曲線圖（如圖1），獲得金魚呼吸隨溫度的變化而變化的事實和證據，進而得出結論：在一定范圍內，水溫升高，金魚呼吸頻率增加;水溫降低，金魚呼吸頻率減慢;水溫對金魚的呼吸頻率有明顯影響。進而培養學生收集和處理數據的能力，學生在整個探究過程中感受到了科學探究是一個嚴謹、實事求是的過程。

4.結束語

深度學習是培養學生核心素養的重要途徑，也是解決當前學習淺層化、功利化等問題的迫切需要。驅動深度學習，需要教師理解深度學習的內涵，更新新的教育理念，改進教學方法，巧設生活情境，激發學生觀察發現問題，激增學習興趣，利用自己已有認識水平，建構新的知識框架，注重知識的遷移與應用，引導學生自主學習，合作學習，在表達交流中提升思維能力，從而促進學生生物學學科核心素養的發展。

【參考文獻】

[1]安云彥，李寧，李秋石.生物學核心素養視角下深度學習的構建[J].生物學教學，2020，7