深度學習視域下的生物教學設計
——以“現(xiàn)代生物進化理論的由來”為例

盛京京 周先葉

（華南師范大學生命科學學院 廣東廣州 510631）

深度學習的概念最初由美國學者Ference Marion和Roger Salio提出的，相比淺層學習，他們認為深度學習是理解的、更高級的學習。隨著近年核心素養(yǎng)的提出，深度學習又引起了教育界各學科研究者的高度重視。對于深度學習的研究已成為研究者在知識經(jīng)濟時代背景下尋求一種有效的學習方式和學習理念的途徑之一。在生物學的教學設計中，融合深度學習的理念也是值得考慮的問題。

1 深度學習的內(nèi)涵與原理

學習科學視域下的深度學習就是強調(diào)學習者能對重要概念知識批判性的理解，并在此基礎上將知識遷移到新的情境中，做出決策和解決問題的學習過程。在這一過程中學習者不斷形成應具備的，能夠適應終身發(fā)展和社會發(fā)展的必備品格和關鍵能力。

深度學習是一種主動的、批判的學習方式，深度學習的基本原理主要體現(xiàn)在以下三個方面：①關注已有的前概念。學習者在學習前頭腦中是帶著自己關于科學世界的認識。②關注知識的整合。大量的事實性知識是學習的基礎，同時要在事實性知識基礎上提煉框架，能夠幫助學習者實現(xiàn)知識間的遷移和整合，方便知識的提取和運用。③關注元認知。元認知是對認知的認知，是對自己認知過程以及調(diào)節(jié)過程的能力的再認知。元認知的教學方法可以幫助學生來自己監(jiān)控和反思學習目標達成的過程來批判性的學習。

2 深度學習的一般過程

依據(jù)對深度學習的內(nèi)涵及其原理的理解，為了在教學中貫徹實施深度學習的理念，筆者構建了深度學習的一般過程，如圖1所示。

圖1 深度學習的一般教學流程

3 教學流程

3.1 前概念分析

通過問卷調(diào)查，可以探測出學生普遍存在的前概念包括：①達爾文提出的“優(yōu)勝劣汰，適者生存”是最早的生物進化觀點；②生物的適應性是生物進化的結(jié)果；③生物為了適應環(huán)境而產(chǎn)生某種性狀；④細胞具有多樣性和統(tǒng)一性。

意圖：深度學習關注前概念，學生在走進教室前，就已經(jīng)有了關于生命科學的大量認知結(jié)構。這些概念可能來自生活經(jīng)驗，或者來自前一階段的學習。如果，教師對學生的前概念不加以考慮，可能學生能夠應試地進行背記，但是無法真正地理解。所以對于學生前概念的探測和了解是教學必不可少的環(huán)節(jié)。

3.2 確定教學目標

根據(jù)前概念分析和教材分析，可以制定如下的教學目標：

①了解拉馬克的進化理論和達爾文的自然選擇學說（重點）。

②在活動探究中，認同“生物都有共同祖先，生物的多樣性和適應性是生物進化的結(jié)果”這一重要的生命觀念（重點）。

③在批判性反思中轉(zhuǎn)變“生物為了適應環(huán)境而發(fā)生改變”的進化觀點，并能辯證地評價拉馬克和達爾文的進化觀點，形成科學思維（難點）。

3.3 喚醒前概念，聯(lián)系新知識。

課堂開始，教師展示多種細胞以及細胞的共同結(jié)構，引導學生回憶多樣的細胞具有統(tǒng)一性，從而過渡到生物具有多樣性與統(tǒng)一性，并通過枯葉蝶的情境，讓學生探討枯葉蝶適應環(huán)境的機制。此時，大多數(shù)學生會喚醒前概念：蝴蝶為了適應環(huán)境而產(chǎn)生枯葉這一外觀性狀。

教師抓住該契機，引出與學生觀點類似的拉馬克進化理論，展示拉馬克當時發(fā)表的文章并設置活動：學生自主合作，用拉馬克的觀點解釋長頸鹿脖子的進化過程，進而體會拉馬克的“用進廢退，獲得性遺傳”的主要觀點。

設計意圖：通過前概念分析，可以發(fā)現(xiàn)學生頭腦中已經(jīng)有了一部分關于生物進化的認知。有的是不完善的，可以作為新概念學習的生長點。有的是錯誤的，與新概念相拮抗，是需要教師引導轉(zhuǎn)變的教學難點。該部分的設計就是要充分利用學生頭腦中已有的前概念作為生長點，以學生的錯誤概念作為課程的切入點，幫助學生對新知識在舊知識的基礎上進行同化或者順應，這也是促使深度學習發(fā)生的前提條件。

3.4 批判性的建構新知識

觸及學習內(nèi)容本質(zhì)、追求知識的深層理解是深度學習的核心。因此學會批判性的建構新知識也是深度學習的主體目標，在課堂實施時，教師應該充分引導學生主動思考、質(zhì)疑、交流、討論，形成自我對知識的理解，建構新知序列，可采取如下的教學策略。

3.4.1 設置問題，引起反思

教師繼續(xù)提問：①后天獲得的性狀都能夠遺傳給后代嗎？②生物可以為了適應環(huán)境而發(fā)生改變嗎？

教師利用問題引導學生批判性地理解拉馬克的進化理論：雖然其否定了神創(chuàng)論，但是仍然存在不足，并且意識到之前的“生物是為了適應環(huán)境而產(chǎn)生特定性狀”這一觀點的錯誤所在。3.4.2 創(chuàng)設情境，積極體驗

學生明確錯誤觀點后，繼續(xù)思考長頸鹿的進化機制。部分學生可以回答出達爾文自然選擇說的主要觀點是優(yōu)勝劣汰、適者生存。教師適時提出問題：用達爾文的自然選擇說觀點能否來解釋加拉帕戈斯島上地多樣性的形成？學生自學達爾文的自然選擇說模型，并合作討論得出合理的解釋。

3.4.3 建立模型，構建知識框架

在學生通過自主學習探究了解達爾文的自然選擇學說的內(nèi)容后，教師可引導學生凝練語言，抽提出如圖2所示的概念框架，以引導學生進一步完善關于進化動力、內(nèi)因、結(jié)果等知識。

3.4.4 持續(xù)評價，及時反饋

學生深度理解知識的體現(xiàn)之一是能夠辯證地評價知識。因此，讓學生對達爾文進化觀點進行評價也是必不可少的環(huán)節(jié)。在評價時，學生往往很難對達爾文的觀點提出質(zhì)疑。教師可以有意引導學生思考達爾文如何解釋遺傳與變異、研究進化時的基本單位等問題，來幫助學生認識到達爾文也存在一些局限。并將作為現(xiàn)代生物進化理論的切入點，幫助學生樹立生物進化理論也隨著科技的發(fā)展一直在進化的理念，使其形成辯證性思維。

設計意圖：批判性的建構知識是深度學習的主體部分。創(chuàng)設活動情境進行合作探究是課堂上讓學生通過互動使學習得以發(fā)生的有效學習過程，也是深度學習的必然選擇。該教學設計中，設置加拉帕戈斯鳥上地雀的情境，試圖幫助學生認同“生物的多樣性和適應性是生物進化的結(jié)果”這一進化觀點。同時，學生可以在合作交流中將自學的知識外化，并且利用元認知手段反思性地分析自己知識狀態(tài)，整理自己的觀點。在學習過程中，學生能夠勇于批判和質(zhì)疑也是課堂的重要部分。因此，教師要創(chuàng)設各種條件激勵學生合理質(zhì)疑，鼓勵其做出評價，如營造輕松的氛圍、設置問題支架引導學生反思等。

3.5 遷移運用，問題解決

新課內(nèi)容結(jié)束后，教師提供抗生素濫用產(chǎn)生危害的新聞（病人咳嗽兩周，期間多次自己服用抗生素，導致肺成絮狀），并提問：①為什么多次服用抗生素，反倒使病情加重？②該病人體內(nèi)細菌的抗藥性為什么越來越強？這樣可使學生在真實問題中，將知識鞏固遷移。

設計意圖：深度學習重視學習的遷移運用和問題解決，在這一過程中，學生將得到經(jīng)驗擴展、提升，將已經(jīng)內(nèi)化的了的知識外顯化、操作化。讓學生能夠在新情境、新素材中運用課堂上學習的相同原理和內(nèi)容，做到“舉一反三”，并創(chuàng)造性地解決問題，這也是倡導深度學習的最終追求。

4 總結(jié)

倡導課堂上深度學習，需要教師能在教學理念到教學行為上都有所改變，能夠關注學生的已有認知，教給學生生物學科中的核心知識，提供給學生解決問題的機會，進而在這樣的學習過程中促進學生素養(yǎng)的發(fā)展。這對教師也是一個新的挑戰(zhàn)，也是需要今后努力的方向。