深度學習理論在生物教學中的應(yīng)用

趙恩粉

[摘 要] 隨著新課改的不斷深入，為適應(yīng)社會發(fā)展的需求，當前課堂教學重點逐漸轉(zhuǎn)向?qū)W生的綜合素養(yǎng)，側(cè)重于學生綜合能力的培養(yǎng)，這就需要教師對傳統(tǒng)課堂教學模式做出適應(yīng)性改變。深度學習理論是核心素養(yǎng)時代深化課程改革的主流理念，促使學生深度建構(gòu)知識體系，實現(xiàn)核心素養(yǎng)的提升。文章結(jié)合教學實際，分析了深度學習理論下高中生物課堂的創(chuàng)新教學策略。

[關(guān)鍵詞] 深度學習；高中生物；高效課堂；教學方法；核心素養(yǎng)

一、深度學習教學的原則

任務(wù)驅(qū)動是促進學生深度思考、建構(gòu)深度學習課堂的最實用方法。在任務(wù)驅(qū)動下，學生能夠準確把握學習主題，在教師的引導(dǎo)下自主開展深度探究，在深度探究的過程中實現(xiàn)知識體系建構(gòu)。因此，教師應(yīng)聚焦任務(wù)驅(qū)動課堂設(shè)計，通過迭代性、整合性及協(xié)作性的任務(wù)設(shè)計，驅(qū)動學生深度學習。

（一）迭代性任務(wù)設(shè)計

迭代性任務(wù)設(shè)計旨在引領(lǐng)學生在循環(huán)設(shè)計中不斷深入思考，在迭代的過程中完善任務(wù)作品。因此，教師應(yīng)設(shè)計具有迭代開展性質(zhì)的任務(wù)驅(qū)動，并結(jié)合評價修改等方式，實現(xiàn)課堂上的循環(huán)設(shè)計，達到深度學習的效果。

布置生物模型設(shè)計任務(wù)，并鼓勵學生對設(shè)計模型進行迭代優(yōu)化，是有效促進學生深度學習的方法。比如，在學習“細胞的類型和結(jié)構(gòu)”這一小節(jié)時，需要學生了解細胞膜的組成及結(jié)構(gòu)，教師布置課堂任務(wù)讓學生針對細胞膜的功能和特性設(shè)計生物模型。學生的第一版設(shè)計僅考慮到雙層特性，用兩排乒乓球及鐵絲的組合頭尾相連做了細胞膜的模型，并沒有正確體現(xiàn)出磷脂雙分子層的特性。對第一版設(shè)計修改后，學生做出第二版設(shè)計，將尾尾相連的兩層乒乓球及鐵絲組合得到了雙層模型，這一版設(shè)計卻沒有體現(xiàn)出糖蛋白及糖分子的分布情況。最后一版的設(shè)計在乒乓球組合中插入了一部分泡沫表示糖蛋白，并且將泡沫分為兩種不同的狀態(tài)，分別是貫穿整個膜的通道蛋白及僅附著于細胞膜表面的糖蛋白，準確地表示出了細胞膜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。在上述任務(wù)驅(qū)動設(shè)計中，學生針對細胞膜的模型設(shè)計不斷地迭代優(yōu)化，逐漸深入了解了細胞膜的功能及結(jié)構(gòu)，高效地實現(xiàn)了課堂的深度學習，促進學生深入理解了細胞膜的生物特性。

（二）整合性任務(wù)設(shè)計

信息整合是促進學生深度學習的常見方法。通過新舊知識的融合及前后知識的關(guān)聯(lián)，可以有效地促進學生將已有的知識點充分融會貫通，在原有認知體系的基礎(chǔ)上更新迭代，建立系統(tǒng)性的知識體系。因此，教師應(yīng)合理布置整合性驅(qū)動任務(wù)，在知識整合的環(huán)節(jié)中促進學生實現(xiàn)融會貫通與深度建構(gòu)。

針對具有延續(xù)性的教學內(nèi)容，布置整合性教學任務(wù)，可以有效地實現(xiàn)課堂中的深度學習。比如，在學習“人類遺傳病”這一小節(jié)內(nèi)容時，由于遺傳病的遺傳特性與前面所學的基因自由組合定律具有較強的關(guān)聯(lián)，因此，教師可引領(lǐng)學生對這一部分內(nèi)容進行整合，梳理知識點之間的關(guān)聯(lián)。結(jié)合調(diào)研結(jié)果對遺傳特性進行分析，學生發(fā)現(xiàn)常見的單基因遺傳病可以分為常染色體顯性遺傳病、X染色體隱性遺傳病、性連鎖遺傳病、X連鎖隱性遺傳病等幾種遺傳方式。而分布在不同染色體上遺傳病基因的遺傳方式與自由組合定律息息相關(guān)。在上述教學環(huán)節(jié)中，學生在課堂任務(wù)驅(qū)動下積極進行知識點的梳理整合，將已有的自由組合定律相關(guān)知識內(nèi)容與新知中的遺傳病的遺傳特性整合建構(gòu)，深刻地認識到了生物遺傳學的原理及社會應(yīng)用價值。

（三）協(xié)作性任務(wù)設(shè)計

團隊協(xié)作不僅是當前社會的主流需求，還是促進課堂深度學習實現(xiàn)的有效方法。因此，教師應(yīng)布置小組協(xié)作探究任務(wù)，鼓勵學生在協(xié)作探究中發(fā)散思維，以思維碰撞的形式促進知識更新，實現(xiàn)深度學習。

比如，在學習“細胞呼吸”這一小節(jié)時，教師應(yīng)引導(dǎo)學生以小組協(xié)作的形式對細胞呼吸的類型、特點及詳細的過程進行探究。通過小組協(xié)作探究，學生將有氧和無氧兩種呼吸方式做了深度對比，發(fā)現(xiàn)兩者均可以分為兩個階段，在第一個階段兩者的反應(yīng)變化完全一致，都是能量來源葡萄糖向丙酮酸的轉(zhuǎn)化，但是在第二個階段中，雖然最終結(jié)果都是產(chǎn)生了能量，但是具體的產(chǎn)物存在差異。學生在思維碰撞中實現(xiàn)深度思考，通過內(nèi)化吸收不同個體的見解對自己的知識體系進行更新，從而提高課堂深度學習的效率。

二、深度學習教學策略

學生是課堂的主體，教師在開展教學設(shè)計時務(wù)必對學生的心理認知特點有清晰的認知，設(shè)計應(yīng)契合學生的身心特點，為深度學習的實現(xiàn)提供課堂基礎(chǔ)。結(jié)合學生在這一階段的心理特點，教師應(yīng)采用角色置換、問題解決及過程反思等策略強化課堂深度學習的效果。

（一）置換角色，調(diào)動心理需求

營造生動有趣的課堂學習氛圍，是調(diào)動學生內(nèi)在心理需求、激發(fā)課堂學習動力的常見手段，對課堂深度學習的實現(xiàn)有著十分積極的意義。因此，教師應(yīng)采用角色置換等手段提升課堂學習的趣味性，調(diào)動學生的心理需求。

基于翻轉(zhuǎn)課堂設(shè)計以學生為主體的課堂教學，實現(xiàn)課堂中的角色置換，可以有效調(diào)動學生的積極性。比如，在學習“ATP和酶”這一小節(jié)時，教師可以開展翻轉(zhuǎn)課堂活動，讓學生主動報名，分享自己的學習感想。由于有了可以上臺展示的機會，學生踴躍地參與課堂活動，并進行了十分高效的學習分享。某同學著重分析了不同實驗對比中酶在生物反應(yīng)中的作用過程，通過對比在不同條件下H2O2溶液的分解效果，以及對比在相同濃度及溫度下加入不同試劑的效果，發(fā)現(xiàn)僅在滴入FeCL3溶液及肝臟研磨液的實驗中才有明顯現(xiàn)象，從而得出結(jié)論：Fe3+及肝臟研磨液中的過氧化氫酶均有加速分解的情況，過氧化氫酶的效果更顯著。通過該學生的分享，其他學生對這部分知識的理解更加深入了。在上述教學設(shè)計中，教師將課堂學習的主體地位交給學生，實現(xiàn)了師生的角色置換，不僅有效調(diào)動了學生的積極性，還鼓勵學生在分享中加深印象，促進課堂深度學習的實現(xiàn)。

（二）解決問題，發(fā)展高階思維

發(fā)展思維能力是提升深度學習效率的基礎(chǔ)。在深度學習課堂中，教師應(yīng)重視學生思維能力的培養(yǎng)，促進學生的思維向縱深發(fā)展。因此，教師應(yīng)采用問題解決的教學策略，將高階思維方式滲透于解題過程中，引領(lǐng)學生在解決問題的同時感受其中的思維方式，促進高階思維的發(fā)展及深度學習的實現(xiàn)。

真實的問題情境對于培養(yǎng)學生的遷移復(fù)用能力及高階思維有著促進作用。通過問題情境的創(chuàng)設(shè)，學生的積極性可以被充分激發(fā)。在解決問題的過程中，學生可以親身體驗到生物知識的應(yīng)用過程，感受到生物學科的應(yīng)用價值。

（三）反思過程，指導(dǎo)自我調(diào)節(jié)

“學而不思則罔”這句話準確地闡述了學習與思考之間相互依存、互為表里的關(guān)系。在深度學習課堂中，教師同樣需要注意學生的自我思考，強化學生在新知學習后的自主反思，引領(lǐng)學生反思生物生命活動的過程，促進學生在自我調(diào)節(jié)的過程中深度思考。

比如，在教學“光合作用”這一小節(jié)時，教師在講解光合作用的過程之后，設(shè)計反思環(huán)節(jié)，讓學生在腦海中回顧光合作用的全過程，反思自己在認知上的不足，進而實現(xiàn)自我調(diào)節(jié)。學生首先對光合作用的過程進行反思，明確光合作用一般是在光合色素作用下，發(fā)生在植物葉綠體類囊體薄膜上，發(fā)生光合反應(yīng)將太陽能及空氣中的CO2轉(zhuǎn)化為生物能。其產(chǎn)物包括氧氣及糖類物質(zhì)。光合作用的具體過程包括光反應(yīng)、暗反應(yīng)兩個階段：第一階段包括水的光解2H2O=4H+O2，以及ATP的合成，體現(xiàn)為光能—ATP化學能的轉(zhuǎn)化；而暗反應(yīng)階段包括CO2的固定及C3的還原，體現(xiàn)為ATP化學能—糖類穩(wěn)定化學能的轉(zhuǎn)化。通過反思環(huán)節(jié)，學生在認識上的不足之處被修正了。反思環(huán)節(jié)對于培養(yǎng)學生的自主學習能力、促進深度學習的實現(xiàn)有著十分積極的作用，尤其是在比較復(fù)雜的生物生命活動教學中，教師應(yīng)著重設(shè)計反思環(huán)節(jié)，促進學生的自我調(diào)節(jié)。

三、深度學習教學過程

深度學習課堂的教學設(shè)計與傳統(tǒng)課堂的區(qū)別在于更加注重學生思維能力的培養(yǎng)及知識的綜合與同化，促進知識體系的深度建構(gòu)。因此，深度學習課堂的教學過程應(yīng)總結(jié)為覺知、綜合、同化三個階段，通過優(yōu)化教學過程，促進高效深度學習課堂教學的開展。

（一）覺知，做好前期鋪墊

覺知是學生認識新知、接觸新知的第一階段。在這一階段，教師應(yīng)充分發(fā)揮引導(dǎo)作用，優(yōu)化預(yù)習環(huán)節(jié)設(shè)計，以問題情境及挑戰(zhàn)性任務(wù)為前期鋪墊，促使學生在這一階段深入了解相關(guān)知識點，激活自身探知欲望。

覺知環(huán)節(jié)不僅可以激活學生的探知欲望，還可以讓教師對學生的認知情況有準確的掌握，為后續(xù)階段講解做好鋪墊。比如，在學習“DNA的結(jié)構(gòu)和DNA的復(fù)制”這一小節(jié)時，教師可布置預(yù)習任務(wù)如下：DNA的基本組成是什么？DNA的結(jié)構(gòu)是怎樣的？簡述DNA復(fù)制的過程。在任務(wù)驅(qū)動下，學生有針對性地預(yù)習了相關(guān)內(nèi)容，包括DNA的基本組成為四種脫氧核糖核苷酸，按照特定的組合形式排列為長基因鏈的結(jié)構(gòu)。同時也暴露出學生對DNA復(fù)制過程的了解不足，無法準確分析DNA復(fù)制發(fā)生的時間階段，因此后續(xù)教學中教師可以有側(cè)重地加強薄弱部分的知識講解，充分發(fā)揮預(yù)習環(huán)節(jié)前期鋪墊的作用。覺知環(huán)節(jié)是實現(xiàn)課堂深度學習的首要階段，教師應(yīng)結(jié)合課程標準設(shè)定明確的教學目標及預(yù)習階段的學習任務(wù)，營造積極主動的學習氛圍，準確把握學生的認知特點，為開展深度學習課堂教學做好鋪墊。

（二）綜合，建構(gòu)知識體系

綜合環(huán)節(jié)旨在對教學內(nèi)容進行深度教學，讓學生學有所得，能夠建立完善的知識體系，這就需要教師在講解的過程中有意識地針對覺知環(huán)節(jié)出現(xiàn)的薄弱點進行補足，并對已有的知識進行綜合整理，在同伴交流及教師指導(dǎo)下完成新舊知識的融合，建構(gòu)知識體系。

比如，在學習“物質(zhì)的跨膜運輸”這一小節(jié)時，通過分類歸納的方法對不同物質(zhì)的跨膜運輸方式進行綜合整理，助力學生建立知識體系。首先，對跨膜運輸物質(zhì)的大小進行分類，得到大分子物質(zhì)及小分子物質(zhì)兩個分支，其中大分子物質(zhì)根據(jù)細胞膜的流動鑲嵌模型，以胞吞胞吐的方式實現(xiàn)細胞膜內(nèi)外的傳輸。而小分子物質(zhì)如礦物質(zhì)離子等物質(zhì)則通過跨膜運輸?shù)姆绞剑瑢ζ淅^續(xù)細分得到主動運輸（K+、Na+）和被動運輸兩種方式。主動運輸方式需要消耗能力，可以實現(xiàn)由低濃度到高濃度的運輸，而被動運輸方式根據(jù)是否需要載體又可以細分為協(xié)助擴散（葡萄糖）和自由擴散（水、氧氣）兩種由高濃度到低濃度的運輸方式。其次，通過分類的方式建立完善的物質(zhì)跨膜運輸?shù)木C合模型。在綜合環(huán)節(jié)教學中，教師應(yīng)充分發(fā)揮引導(dǎo)作用，結(jié)合學生的認知薄弱點精準突擊，幫助學生整理綜合多模塊生物知識原理，促進課堂深度學習的實現(xiàn)，助力學生建構(gòu)完善的知識體系。

（三）同化，內(nèi)化學科素養(yǎng)

同化環(huán)節(jié)是深度學習課堂的核心過程。在這一過程教學中，教師應(yīng)著重滲透學科核心素養(yǎng)，以核心素養(yǎng)的培養(yǎng)提升為著力點，促進學生深度理解生物知識，將其內(nèi)化遷移為自己的知識儲備，并實現(xiàn)遷移復(fù)用，提升應(yīng)用能力。

結(jié)合社會熱點滲透生物學科應(yīng)用價值，是促進知識內(nèi)化的有效方法。比如，在學習“人體生命活動的調(diào)節(jié)”這一小節(jié)時，學生根據(jù)所學知識確定人體的最佳溫度應(yīng)維持在37℃左右，當病毒入侵導(dǎo)致身體體溫上升時，為了維持一個正常的體溫水平，應(yīng)通過人體自身的散熱功能加強散熱。所以，面對高溫病人正確的方法應(yīng)該是通過溫水擦拭等一些物理手段降溫，而不是用增加衣物或蓋棉被的方式促進排汗來達到降溫的效果。通過實際問題中的應(yīng)用實現(xiàn)已有知識的內(nèi)化，促進知識體系的深度建構(gòu)。由此可見，在實踐應(yīng)用背景下，學生可以深刻地理解生物知識的內(nèi)在本質(zhì)，理解其在生命活動中的應(yīng)用過程，并且能夠內(nèi)化吸收，結(jié)合已有的生物知識分析在實際生活中的生物生命活動過程，提升學生的生物核心素養(yǎng)。

綜上所述，深度學習理論是當前教育背景下滲透核心素養(yǎng)教學、提升綜合素養(yǎng)水平的全新趨勢。教師應(yīng)結(jié)合深度學習理念轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教學模式，注重學生思維能力及核心素養(yǎng)的培育，以更好地促進學生深度學習，提高高中生物課堂的教學效率。

參考文獻

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