基于深度學習的高中生物學教學中有效創設問題情境的策略研究

摘 "要：為探討在高中《生物學》教學中如何創設有效的問題情境，促進學生進行深度學習，本文基于深度學習的部分特征，以“基因工程的基本操作程序”、“基因的表達”和“人類遺傳病”為例，介紹創設情境的方法和如何進行問題設計。

關鍵詞：深度學習；生物學；問題情境；教學；高中

中圖分類號：G712 文獻標志碼：A 文章編號：1001-0769（2025）01-0104-03

深度學習是指學生在真實的問題情境中，在教師的引導下積極主動地參與有挑戰性的學習活動，在淺層學習的基礎上，主動建構知識，并能夠進行知識的遷移應用[1]。其目的是具體的，且指向社會和人的全面發展，因此促進學生深度學習是培養學生核心素養的基本路徑[2]。在“雙新”教育改革的大環境下，隨著在教學中落實學生生物學核心素養發展理念的不斷深入，深度學習作為培養學生生物學核心素養的重要實踐途徑，得到了一線教育工作者的廣泛重視，而創設有效的問題情境是深度學習的重要環節[3]。因此，基于核心素養導向下進行高中生物學教學的改革，如何創設有效的問題情境是重中之重。本文將以深度學習的5個基本特征中的活動與體驗、本質與變式、遷移與運用作為指引，探討如何創設有效的問題情境來促進學生達成深度學習。

1 "活動與體驗——通過生物學實驗創設問題情境

不難理解，活動與體驗指向學習機制，要求學生進行的不是簡單的肢體活動，而是要主動思考，并全身心投入學習活動，得到切實體驗[2]。科學實驗的過程包括提出問題、做出假設、制定計劃、進行實驗、采集證據、分析論證評估、得出結論、合作交流。這是一個把生物學理論與相關實踐結合起來、主動且有目的的過程，不僅要求學生具有扎實的知識基礎，還要求學生具備發現問題、動手、觀察、深度思考、與同伴交流合作等能力，與深度學習的特征深度契合。因此，教師可以運用實驗過程或實驗結果等來創設問題情境，訓練學生思維的嚴密性，促進學生深度學習。

例如，在學習“基因工程的基本操作程序”這一節課時，教師可以以“轉基因作物提高糧食產量與抗逆性”研究成果為主題創設情境背景，在講授新課之前，向學生展示由于全球氣候變化、資源匱乏、人口急劇增長等因素，糧食安全目前面臨的嚴峻形勢。提問：“假設你是農業科學研究者，面對人口大國日益增長的糧食需求以及近年來極端天氣頻發的難題，你會如何應用基因工程技術來改良農作物，提高其抗逆性和糧食產量？”隨后進入新課，向學生講授基因工程的基本原理，之后提出一個具體的實驗案例，如“怎樣將抗蟲基因整合到水稻幼苗中，并驗證其抗蟲效果”。接著，設計一系列前后呼應的問題串：“抗蟲基因的選擇依據是什么？”“如何確定該基因能夠穩定地整合到水稻幼苗的基因組中？”“如何檢測轉基因水稻是否真具有抗蟲性？”這些問題將引導學生深入思考實驗設計的關鍵環節，主動學習基因工程的基本操作程序，感受科學實驗的過程，體驗科學家思維邏輯的嚴密性，從而培養學生的科學思維，進而提升學生的生物學核心素養，達成深度學習的效果。

2 "本質與變式——利用基本概念創設舉一反三的問題情境

本質與變式映射的是學生對學習內容的深度處理。它不僅僅指學生對事實和零散知識點的記憶，更要求學生通過教師講解理解基本概念，把握知識本質，理解知識點間的聯系，舉一反三，能夠解決由基本概念派生的其他問題。由此入手，教師可以在教學中適當地舉出與學習內容具有相關性的例子或是與其對立的例子，通過基本概念創設舉一反三的問題情境。

例如，在學習“基因的表達”這節課時，教師首先可以向學生講授DNA轉錄的基本概念，隨后創設情境，把DNA轉錄場所比作一個轉錄工廠，以這個情境為前提提出核心問題，“假設在座的每位同學就是這個工廠內的‘轉錄工程師’，請詳細介紹你的工作流程，描述你是如何操作DNA模板來合成一條mRNA分子，包括所需要的原料、酶、起始信號和終止信號等。”隨后引出舉一反三的問題鏈，如對于調控機制教師可以提問：“細胞中轉錄過程不是隨便發生的，請同學們從啟動子、增強子、阻遏物等的作用入手，思考并列舉幾種調控轉錄速率和特異性的機制。”對于異常轉錄的后果，教師可以提問：“若細胞內轉錄過程出現異常，如因為基因突變致使轉錄因子結合位點變化，會對細胞產生什么影響？能否舉例說明這種異常在疾病發生中的作用？”以上問題鏈可以引導學生深入理解轉錄過程，并能夠將這一核心概念舉一反三地應用到更廣泛以及相關的生物學現象中去，促進學生深度學習。

3 "遷移與運用——利用生產生活經驗創設問題情境

“遷移與運用”與“本質與變式”有著內在聯系，在進行學習活動時，只有深刻把握知識的本質，才能對其加以遷移與運用，可以說“遷移與運用”是對“本質與變式”的驗證[2]。遷移是由學習轉為應用的手段，將經驗通過思維進行發散和提升，運用則是將抽象的經驗外顯以及可操作化。這一過程對教學的教育性具有重大意義，也為學生將來步入社會實踐打下了堅實的基礎。因此，教師應深刻把握深度學習的特征，重視在教學中采用可以使學生將知識遷移與運用的教學方法，實現學生的全面培養。生物科學與現實生活有著密不可分的聯系，生物科學所囊括的知識是人類在生產活動和生活實踐中積累的經驗知識，而生產生活的過程也是進行知識遷移與運用的過程[4]。因此，教師可以在教學中運用生產生活經驗來創設問題情境。

例如，在學習“人類遺傳病”這節課時，教師可以在課堂伊始提出“家族健康的鑰匙——打開遺傳病的謎團”這樣一個情境主題，隨后從日常生活中的一個常見場景開始：“小琪是一個高中生，最近發現家里好幾位親戚都患有同一種疾病，如糖尿病或色盲。小琪產生了疑問，為什么這些疾病會在家族中頻繁出現，難道在他們的基因里有異于常人的秘密嗎？”將學生帶入情境，隨后提出本節課的核心問題：“結合你所學過的知識，試著解釋某些疾病為什么會在小琪家族中頻繁出現？這背后可能蘊含著什么生物學原理？”接著利用生產生活經驗提出問題鏈，如“在農村或相對落后地區，還存在著近親結婚的現象。請分析近親結婚會增加遺傳病的發生風險是出于什么原因？請用具體的例子來說明。”再如“我們既然知道了遺傳病與基因有關，那么我們是否能夠采用相關技術對其進行預防和干預？”通過上述問題情境，可以使學生在理解人類遺傳病的基本概念、遺傳方式的同時，深入思考如何運用現代科技手段來預防、診斷和治療遺傳病，再次印證教育與生活息息相關，也體現了深度學習的意義。

4 "結語

綜上，促進學生深度學習在高中生物學教學中對提升學生生物學核心素養具有重要意義，利用生物學實驗、基本概念、生產生活經驗等方法創設問題情境，能夠有效地激發學生興趣，培養學生的科學思維和創新能力、綜合能力。未來，隨著教育改革的深入，問題情境創設將更加多元化和個性化，為培養全面發展的高素質人才奠定堅實基礎。

參考文獻

[1] 吳久宏，丁奕然．深度學習下的生物學課堂特質及教學策略[J]．教學與管理，2020（31）：73-75.

[2] 郭華．深度學習及其意義[J]．課程·教材·教法，2016，36（11）：25-32.

[3] 中華人民共和國教育部．普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）[S]．北京：人民教育出版社，2020.

[4] 徐洪偉．高中生物學教學中創設問題情境的應用探索[J]．讀寫算，2022（28）：67-69.