基于深度學習理論的專題復習教學實踐與思考

朱云鵬 王啟雨

摘要：以復習課“糖尿病的病因分析”專題為例，基于深度學習理論指導，通過設置真實的健康問題情境，以解決實際問題為出發點，讓學生在復習中遷移運用知識，有機整合不同章節和單元的知識，構建學科知識網絡，啟發深度思考，培養高階思維能力，落實學科的核心素養。

關鍵詞：深度學習? 專題復習? 糖尿病病因

一、問題的提出

傳統高三復習，教師一般是按照教材編排順序，對內容進行適度整合，劃分出若干個專題。對于學生熟悉的知識結構，這樣的教學形式簡單重復，缺少新意，使得學習的思維活動停留在淺層。如何利用聯系生產、生活的真實問題情境，引導學生在自主加工、深度理解課本章節知識的基礎上，通過知識的遷移解決新情境中的問題，促進學生推理、判斷、評價及批判性思維等高階思維能力得到發展，變淺層學習為深度學習，提高學生的核心素養，成為學科教師不斷探索的課題。

二、基于深度學習的專題復習教學案例

本次教學創設與生命健康有關的真實情境，以深度學習理論為指導，構建了引導學生運用所學知識分析“糖尿病的病因”的課例專題，積極探討深度學習在復習課中的應用。

（一）創設真實問題情境，引發深度思考

教師分享了生物興趣小組有關糖尿病病因的三種觀點，讓學生加以判斷。觀點一：糖尿病是一種內環境穩態失衡的疾病。觀點二：糖尿病可能是一種自身免疫病。觀點三：糖尿病可能是一種遺傳病。

學生普遍認可觀點一，但對于觀點二、三卻非常茫然。通過討論，學生達成共識：要想解答該問題，必須回歸到胰島素的合成、分泌與作用機理這些生物學知識中。

設計意圖：有關糖尿病的病因的三種觀點打破了學生對糖尿病病因的原有認知，引發他們的認知沖突，啟發其進行深度思考和批判性思維，大大激發學生的學習興趣。學生已學的知識和社會生活、生產實踐存在較大差異時，易引發學生認知沖突，激發學生主動進行深度思考，加強對已有知識的反思，同時批判性地學習新知識。

（二）串聯知識，促進內容的深度理解

本專題以胰島素的合成、分泌與作用機制為主線，將分泌蛋白的合成與運輸、物質跨膜運輸的方式、血糖平衡的調節和自身免疫病等多個存在內在邏輯聯系的相關知識點進行有機串聯。為了讓學生掌握本專題的知識，建構學科整體知識網絡，從而加深對核心知識的深度理解，教師對高考題進行了適度的改編，設置了層層遞進的問題串。

高考例題：（改編自2017年北京卷）細胞外葡萄糖濃度調節胰島B細胞（β細胞）分泌胰島素的過程，如圖1;（改編自2017年江蘇卷）葡萄糖轉運載體（GLUT）有多個成員，其中有對胰島素敏感的GLUT4，如圖2。

問題串：①胰島素是否屬于分泌蛋白？請描述它的合成和加工過程。②由圖1可知葡萄糖進入胰島B細胞的跨膜運輸方式是什么？當葡萄糖濃度升高時，K+通道? ?（打開、關閉），Ca2+通道?? （打開、關閉），促進胰島素的釋放。③胰島B細胞分泌胰島素除受到血糖濃度的影響外，還受到哪些信號分子的調節？④當人體血糖含量偏高時，葡萄糖通過何種跨膜運輸方式進入肝細胞？⑤請將葡萄糖的運輸與胰島素相聯系，結合圖2解釋胰島素如何行使其促進組織細胞加速攝取葡萄糖的功能。⑥若體內產生抗胰島素受體的抗體，會導致糖尿病的發生嗎？⑦胰島素還可以通過哪些途徑降低血糖？

分析：對于問題①，學生僅結合教材中分泌蛋白的合成和運輸內容，進行籠統的描述，而對于其中“在內質網中加工，形成有一定空間結構的蛋白質”和“高爾基體還能對蛋白質做進一步修飾加工”并未深入理解。教師結合胰島素的合成、加工過程的圖示，講解相關過程。

問題②③為本專題復習重點。其中關于問題②，學生結合圖1能夠認識到葡萄糖進入胰島B細胞的跨膜運輸方式為協助擴散。但是對于葡萄糖升高促進胰島B細胞分泌胰島素的機理可能誤認為與胰島B細胞上并不存在的葡萄糖的受體蛋白有關。對于問題③，神經調節及胰高血糖素的分泌都能影響到胰島素的分泌，從課堂反饋信息看，學生能夠很好地復述血糖平衡調節的過程，但涉及細胞間的信息交流，從信號分子角度進行設問，學生未能很好地進行知識遷移和整合。

問題⑤⑥⑦將細胞間的信息傳遞、胰島素的作用機理、自身免疫病等內容巧妙地聯系起來，是學生理解上的難點，也體現學生知識遷移能力，更能反映學生的高階思維水平。學生在對圖2的理解基礎上能夠得出胰島素促進組織細胞加速攝取葡萄糖的機理是通過增加細胞膜上葡萄糖轉運蛋白的數量。若體內產生抗胰島素受體的抗體，會導致組織細胞攝取葡萄糖的量減少，從而導致糖尿病的發生。

設計意圖：教材內容往往是經過抽象與概括得出的具有一般的、本質屬性的生物學現象和生物學規律。教師在教學中應給予學生一些具體的實例，助力學生將抽象出來的部分事物的本質屬性連接起來，推及其他同類事物上，完成對課本概念的深度理解。教師提取高考題中的素材，使之成為學生解決問題的抓手，引導學生主動去思考和體會圖像和文字中所蘊含的深層內容，逐步厘清概念。

（三）前后呼應，構建學科整體知識網絡

課堂教學從探討糖尿病的三種病因開始，利用問題串引導學生聯系相關知識，最后回歸情境，完成對觀點的分析判斷。

針對觀點一，學生知道血液中的葡萄糖屬于內環境的成分，當血糖濃度過高，內環境無法實現穩態。針對觀點二，學生雖然能回答自身免疫病的概念，但不能在新的情境下遷移和運用所學知識。經提示后能夠舉出例子：若人體內存在攻擊胰島素受體的抗體，會造成胰島素無法發揮作用，從而引起糖尿病。或者存在攻擊胰島素的抗體，也會引發糖尿病。針對觀點三，學生嘗試將人類遺傳病知識進行遷移，得出若胰島素的基因、胰島素合成或加工過程中相關酶的基因或胰島素受體基因等發生突變，也可能會引發糖尿病，并且推導出糖尿病應該是一種多基因遺傳病。

學生完善以糖尿病的病因分析為核心的知識框架（如圖3），并創造性地得出并不是所有糖尿病患者體內胰島素含量都低于正常值，若胰島素的合成、分泌過程正常，但胰島素無法正常發揮作用，也會導致糖尿病的發生。

設計意圖：通過完成有關糖尿病病因的三種觀點分析，實現了課堂的完整性;通過板書設計，讓知識點相互聯結形成網絡，有利于學生在新情境下遷移運用知識，培養高階思維能力。

三、教學反思

1.教師研究和開發高考題中的素材，使之成為實現深度學習的“腳手架”。

高考題往往基于一定的情境，但會變換設問角度。教師在進行高三專題復習時，可研究近5年涉及本專題內容的高考題，開發其中的命題情境和設問角度，形成問題串，促進學生對生物學知識的反思及批判性思維的發展。

2.在專題復習過程中巧設問題情境，依據知識間的邏輯聯系，引導學生有機整合知識，成為深度學習的好抓手。

生物學中有些知識雖位于教材中的不同章節，但往往存在內在的邏輯關系。教師在高三專題復習中，可結合生活中相對較為復雜的真實情境，打破課本中章節和單元的界限，將多個知識點進行串聯，讓學生在綜合運用知識解決問題的過程中，構建學科整體知識網絡。例如，HIV專題。可以將細胞結構層次、細胞膜的流動性、病毒的增殖、中心法則、特異性免疫、疾病的預防等知識有機地串聯，促進深度學習，實現落實社會責任、培養學生的科學思維能力的目標。

參考文獻：

吳舉宏.促進深度學習的中學生物學教學策略[J].生物學教學，2017，42（10）：1820.