基于深度學習的高中生物概念教學有效性策略分析

杜軍

摘 要：生物概念是學生生物學習的基礎，是指導學生解決問題的有效手段。教師只有重視生物概念，在強化學生理解的基礎上促使學生探究概念的形成過程，才能實現學生的深度學習。據調查研究顯示，當今高中生對概念的理解還停留在背誦、記憶上，為了在掌握概念的基礎上達到靈活應用的目的，文章結合自身的工作實踐，首先簡述了高中生物概念深度教學的必要性和重要性，而后分析了概念教學問題及高中生生物概念學習停留在表層的原因，并提出了概念教學要遵循的幾點原則，并以《細胞呼吸原理》為例對深度學習理念指導下的生物概念教學的開展進行了深入的研究，最后對本節課的開展進行了反思，以從根本上提升生物概念教學的有效性。

關鍵詞：深度學習；高中生物；概念教學；有效性；策略

生物概念是生物學家在對生命現象和活動觀察的基礎上得到的概括性的觀點，包含原理、法則與模型等，是學生學習生物體系的一部分。但受到各方面因素的影響，當今的高中生對生物概念的理解還存在于淺層認知上，教師只有積極優化和調整，才能將學生的主觀能動性發揮出來，才能促進學生深度學習的發生，以助力學生學科素養的發展。加強對生物概念教學的研究刻不容緩。

一、高中生物概念深度教學的必要性和重要性

（一）必要性

依照新課標提出的核心素養教學要求，需要重視學生的深度學習，唯有如此才能促使學生從對知識的記憶過渡到理解、主動建構等高階思維上來。同時，教師還必須看到，概念是學生生物學習的基礎。通過對近5年的生物高考試題總結分析與研究發現：與概念相關的試題占的分值最高，這說明對概念開展深度學習非常重要。另外，在深度學習理念指導下的生物概念學習中，教師可以讓學生不斷優化自身的學習狀態，這有助于學生思維的拓展，學生思維的拓展又是他們探索其他內容的有力武器。

（二）重要性

1.深化學生的理解

生物概念學習有助于學生對知識的理解，在概念學習中，學生可以了解某個事物的根本屬性，產生生物思維。開展概念教學，還能讓學生體會到知識學習的重要性，同時還能根據已有概念認識其他概念，最終形成舉一反三的能力[1]。

2.建立系統知識體系

高中生物概念知識點紛繁復雜，且各概念錯綜復雜，采取概念教學可以很好地避免學生學習中出現遺漏和混淆的情況，同時還幫學生建立起了系統的知識體系。在完成概念學習后，學生的短期記憶會變為長效記憶，有助于學生的總復習。

3.糾正學生的認知偏差

生物知識具有很強的抽象性、邏輯性，這難免會讓學生在學習中產生理解偏差，加強概念學習完成既定的教學效果，同時糾正了學生概念的錯誤銜接。

二、概念教學問題及高中生生物概念學習停留在表層的原因

（一）問題

生物概念是以概括的方式對生物現象、種群本質和特征進行反應的過程，包含原理、規律和理論，同時也是一種高級思維形態。雖然我國一直在加強教學的改革與優化，但在生物概念教學中依然沒有落實“以生為本”的理念，依然采取教師灌輸的方式，學生處于被動學習狀態，難以對概念有深入的理解，學生的學習力、綜合實踐力也無法得到很好的提升。因學生缺少學習的興趣，在學習中過度依賴教師，這樣就會加劇學生的厭煩情緒，影響他們的概念學習效率。加之，教師深受應試教育體制的影響，只會按部就班地遵循書本內容授課，根本沒有樹立單元與深度教學理念，也不能從整體上指導學生對單元知識進行建構，最終導致學生學到的知識是散亂的、無序的，降低了他們的學習效率。而且高中生面臨著巨大的學習壓力，難以有更多的時間對生物知識進行細致的探索，難以對生物學習有系統的認識，長此以往，會影響學生的學習成績[2]。

（二）原因

筆者在一次生物問卷調查中了解到：20%的學生認為概念學習很難，結果不理想；60%的學生認為感覺一般；只有不到20%的學生表示概念學習很容易。關于是否可以準確地說出生物教材內的重要概念問題，只有40%左右的學生可以，超過50%的學生不能區分生物概念和現象，同樣有50%左右的學生會混淆相似的概念。調查研究顯示，學生的生物概念學習不理想，這也從側面反映概念教學不深刻。本文結合自身的教學實踐以及問卷調查分析，總結了如下幾點原因。

1.認識不到位

經歷初中生物學習，學生對一些概念形成了固化思維。學生對生物概念的原有理解與高中生物學習發生沖撞，這會對學生新知識的學習產生影響。舉例來講，談到“細胞周期”概念時，雖然學生知道它與細胞分裂有關系，但因局限于初中生物學習，不了解兩者的關系。所以在高中生物概念的學習中，教師必須幫助學生明確這一要點，并指導他們做好歸納和總結。

2.生活中的沖突

學生對生活常識的認識也是影響他們對生物概念深刻理解的一個重要因素。例如有關動物這一概念，動物這一種類指的是以有機物為食、可以感覺和運動的生物。但學生受到生活認知的影響，將可以活動的生物定義為動物，所以病毒、細菌也都在動物這一概念范圍內，很明顯這是錯誤的。

3.對比障礙

高中階段的生物概念有很多是相似的，如“類脂”與“脂類”“纖維素”與“維生素”和“生物素”等，學生的理解停留在淺層。如若從概念區分，類脂指的是存在于生物組織內的天然大分子有機化合物，脂類指的是人體需要的營養元素之一，是人體細胞組織的一部分。兩者的概念不同，所以要準確地區分，很明顯在學生的學習中因學習不深入，對兩者的記憶容易出現混亂，這種錯誤又會加大學生不深入學習的問題，造成惡性循環。

三、高中生物開展概念學習遵循的基本原則

生物教學是對生物內容基本規律的反映，教學是對知識和經驗傳遞的過程。但這種傳遞并非機械化地展現與一味地灌輸，而是在師生互動、溝通過程中的信息互通。這就需要教師樹立起“以生為本”的原則，在概念教學中，以學生的需求為出發點采取有效的教學模式。同時，為了吸引學生的主動參與，教師還必須加強理論與實踐的聯系，通過指導學生的理論知識指導實踐，提升學生學以致用的能力。高中生物具有一定的抽象性，教師只有將直觀與抽象結合起來，才能讓學生深刻地理解生物概念。直觀性原則即利用學生多重感官和以往的經驗，為學生提供豐富的感性資料來調動他們的學習熱情，比如實物、模型、投影、多媒體等，以實現學生對生物概念的充分理解。所以，為了提升教學的直觀性，教師還可以適時地引入生活案例，結合案例對生物概念進行講解，不僅深化了學生的認識，同時有助于學生將所學的知識作用于實際生活中[3]。

四、基于深度學習的高中生物概念教學有效性策略分析

以深度學習理念為指導的生物概念學習，需要學生在理解的基礎上，批判地接受新知識，并將其納入自己原有的知識結構中來，建立起知識點間的聯系，促進學生高階思維能力的發展。文章以《細胞呼吸原理》為例，對如何推動概念教學的深度發生進行了如下的研究。

（一）創設教學情境，激活學生的認知動力

深度學習主張教師構建教學情境，在概念學習中，教師可以以學生以往的經驗、生活為基礎進行導入，如此才能讓學生產生學習的動力，才能引發他們的深入思考。教材內給出的“細胞呼吸”的概念是“有機物在細胞內經過一系列的氧化分解，生成無機物或小分子有機物，釋放出能量并產生ATP的過程”。在細胞呼吸概念學習之前，學生已經對細胞生物膜系統、線粒體功能、酶、ATP等概念和相關知識有所了解，能夠運用所學的知識對生物現象進行解答，能夠對發現的問題展開分析與思考。在把握學生認知的前提下，教師構建了“饅頭為什么松軟，酒是如何釀造出來的”的生活情境，以生活為背景展示問題，可以喚醒學生的認知動力，使其聚焦于“酵母菌應用于蒸饅頭和制酒中產生的無氧呼吸和有氧呼吸”的概念理解和應用中。

（二）構建生物概念，培養學生的批判思維

批判式學習主張學生在概念學習中追本溯源，探尋概念背后的實質，對概念做出判斷與理解，最終達到學生深度學習和認識的目的。只關注概念學習并將其落實于課堂之中，學生很難建立起概念間的聯系，深度學習要求教師批判性地接受事物。以核心素養為指導的生物教學，需要教師立足整體，對大概念進行統籌定位。在初次接觸細胞呼吸這一概念時，很多學生認為是在酶的催化下產生能量的過程。在生物教學開展中，教師首先組織學生開展探究酵母菌呼吸方式的實驗，提煉出檢驗二氧化碳和酒精的方法，最后通過對實驗結果的分析推理出酵母菌在酶的催化下進行兩種呼吸方式的產物與過程，通過引導學生探索細胞呼吸的兩種方式，在批判分析與思考中促進學生深度學習的發生。具體可以從如下方面開展教學。

1.分析核心概念，挖掘次位概念

基于核心素養的概念教學，需要教師立足大概念，通過引領學生分析教學目標，促使學生對概念追本溯源，并將此概念挖掘出來，以促進學生深度學習的發生。

2.構建概念模型，理解抽象知識

探尋知識本質是深度學習的核心，深度學習強調學生對知識的真正理解，而這些以學生的淺層學習為基礎，通過深度加工獲得。細胞呼吸是有機物分解釋放能量和ATP的一個過程，而有機物是否完全分解以及釋放能量的多少是決定細胞呼吸方式的根本。在實踐教學開展中，教師可以聚焦核心問題，通過模型建構的方式探尋概念背后的實質，以在提升學生科學探究能力的同時促進學生科學思維的發展。文章通過對“細胞呼吸原理”本節內容的分析，整合了相應的概念。一級概念為“細胞呼吸”即細胞呼吸是指生物體內的有機物在細胞內經過一系列的氧化分解，最終生成二氧化碳或其他產物，并且釋放出能量的總過程。從一級概念上可以分設為“有氧呼吸”和“無氧呼吸”兩個重要概念：有氧呼吸即細胞在氧的參與下，通過多種酶的催化作用，把葡萄糖等有機物徹底氧化分解，產生二氧化碳和水，釋放能量，生成大量ATP的過程；“無氧呼吸”即細胞在無氧條件下，通過多種酶的催化作用，不徹底把葡萄糖等有機物氧化分解，產生C2H5OH（乙醇）和CO2或C3H6O3（乳酸），釋放出少量能量，生成少量ATP的過程。然后又根據有氧呼吸的反應提煉出次概念“細胞質基本質、丙酮酸、線粒體基質和內膜、ATP”和根據無氧呼吸的反應提煉出“乙醇、二氧化碳、乳酸”的概念。

為了深化學生對細胞呼吸概念的理解，教師指導學生根據自己的理解畫出有氧呼吸、無氧呼吸的過程，匯總全部模型，聚焦核心問題，向學生介紹次位概念，以深化學生對核心概念的理解。在學生認知不全的時候，教師可以設置問題引發學生的思考如“有氧呼吸和無氧呼吸分別是在什么場所中完成的”“根據反應過程寫出有氧呼吸和無氧呼吸的反應式”“以思維導圖的方式對比有氧呼吸和無氧呼吸的異同點（從場所、條件、產物、意義等角度入手）”，通過上述關鍵問題的探究，教師通過畫圖模式將其有氧與無氧呼吸中涉及的次位概念提煉出來，可以深化學生對重要概念的理解。當學生對細胞呼吸的方式與其有機物是否完成分解有關的認識后，繼續引導學生優化模型，以幫助學生建立起知識點的關聯，深化學生對細胞呼吸概念的理解。通過直觀模型的分析，培養了學生用批判視角分析問題的能力，同時，在學生的動手操作中提升了他們的探究能力，推動著學生高階思維的發展[4]。

3.整合新舊知識，構建系統知識框架

深度學習強調對新舊知識的整合，推動學生將各概念串聯起來。依照概念的聯系與定位，構建有關細胞呼吸方式的框架圖，可以訓練學生的邏輯思維能力，可以幫助學生建立起系統的知識體系。

（三）知識應用，推動學生核心素養的真正落實

從本質上來看，理解細胞呼吸的概念可以提升學生的知識遷移能力。當學生構建起單元知識框架后，知識體系自然會落實到位。教師可以引導學生對本節知識進行梳理，促進學生核心素養的深層次發展。深度學習強調知識的遷移和靈活應用，為此教師可以提出探究問題“舉例說明有氧呼吸和無氧呼吸原理經常被應用于生活中的哪些方面？”“影響細胞呼吸的因素有哪些，選取一個重要因素以實驗的方式說明它的影響”。在學生對這些問題的分析與解答中，會理解細胞呼吸與生活的緊密聯系，同時培養了學生的生命觀念[5]。

五、教學反思

在本課程的開展中，教師以生活情境和問題為引導，在細胞呼吸方式的批判性思考中對多維概念進行分析，并通過構建模型的方法突破學生的理解障礙，推動“結構與功能適應”以及生命觀念的落實，讓學生通過認識概念、建立概念聯系的知識框架，建立起系統化的知識體系，達到深度學習的目的。

結束語

綜上所述，概念是生物教學的重點，學生對概念的理解度影響著他們的生物學習，突破概念學習要點就能打通學生生物學習的通道，提升學生的生物學習質量。生物概念具有數量多、錯綜聯系的特點，但概念又是學生生物學習的基礎，所以必須在明確概念重要性的基礎上，采取合理的方式開展教學，以提升生物概念教學的有效性。深度學習指引下的生物概念的學習，需要教師認真分析核心素養，全面把握新課標的教學理念，在遵循學生認知規律的前提下構建生物情境，引導學生用批判性的思維探究科學本質，從中提升學生利用知識解釋生物現象的能力，推動學生核心素養的形成。

參考文獻

[1]吳錦鋒.基于深度學習的高中生物概念教學有效性策略探究[J].教師，2021（9）：69-70.

[2]嚴春燕.蔣進.基于“深度學習”的高中生物學課堂教學活動設計：以“遺傳信息的攜帶者：核酸”為例[J].中學生物教學，2020（18）：10-11.

[3]謝秀青.基于深度學習的高中生物核心概念問題化教學設計與評價研究[J].女報（時尚版），2020（8）：1-2.

[4]張術雪.基于深度學習的高中生物學概念教學策略[J].中學生生物教學，2020（28）：14-16.

[5]洪永清.例析深度學習視域下的高中生物課堂教學策略：以“血糖平衡的調節”為例[J].教育實踐與研究：中學版（B），2019（11）：49-51.