基于深度學(xué)習(xí)的生物科學(xué)探索教學(xué)技巧

摘 要：本文以“植物生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)”為例，分析了課堂教學(xué)如何實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)，結(jié)合高中生物科學(xué)探索教學(xué)實(shí)例進(jìn)行構(gòu)建深度學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞：深度學(xué)習(xí);科學(xué)探索;高中生物

深度學(xué)習(xí)作為一種特定的學(xué)習(xí)概念，指的是一種以高階思維（如分析、綜合、評(píng)價(jià)和創(chuàng)造等）對(duì)復(fù)雜概念或知識(shí)的理解與運(yùn)用為主要認(rèn)知活動(dòng)的持續(xù)性學(xué)習(xí)過(guò)程。基于生物學(xué)科深度學(xué)習(xí)理解，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，不是自己獨(dú)立完成而是在教師的引導(dǎo)下，教師提出具有一定思考和挑戰(zhàn)的問(wèn)題，學(xué)生圍繞問(wèn)題認(rèn)真思考，全身心的參與，有的通過(guò)親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論體驗(yàn)成功的喜悅，為個(gè)人的以后人生發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)和良好的思維方法，從而獲得真實(shí)有意義的學(xué)習(xí)過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生掌握生物學(xué)科的核心知識(shí)和生物學(xué)科核心素養(yǎng)，形成積極主動(dòng)學(xué)習(xí)、與人合作，確立正確的人生價(jià)值觀，達(dá)到立德樹人的目的，成為未來(lái)社會(huì)發(fā)展的貢獻(xiàn)者和歷史實(shí)踐的踐行者。由此，深度學(xué)習(xí)理論為生物學(xué)科教學(xué)的持續(xù)深入提供了理論基礎(chǔ)。鑒于此，本文以“植物生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)”為例，以“生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)過(guò)程”科學(xué)探索作為深度學(xué)習(xí)的對(duì)象，圍繞“生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)過(guò)程”科學(xué)探索來(lái)引導(dǎo)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)，以此來(lái)指導(dǎo)本節(jié)內(nèi)容教學(xué)。

一、 導(dǎo)入運(yùn)用已有經(jīng)驗(yàn)與新知識(shí)相關(guān)聯(lián)

“經(jīng)驗(yàn)”與“知識(shí)”是有著一定的關(guān)聯(lián)，并不是對(duì)立的兩個(gè)概念。深度學(xué)習(xí)作為一種高階思維，目的是引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)聯(lián)想回憶自己已有的生活經(jīng)驗(yàn)與現(xiàn)在學(xué)習(xí)的內(nèi)容聯(lián)系起來(lái)，更好地理解新的知識(shí)，同時(shí)，也為學(xué)習(xí)下一個(gè)新的知識(shí)提供基礎(chǔ)，經(jīng)驗(yàn)幫助知識(shí)的學(xué)習(xí)，而知識(shí)學(xué)習(xí)后又被轉(zhuǎn)化為經(jīng)驗(yàn)。例如：“植物生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)”的導(dǎo)入，由于學(xué)生已學(xué)過(guò)了第2章動(dòng)物和人體生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)內(nèi)容，知道激素可隨著血液循環(huán)流到人體和動(dòng)物體全身各個(gè)部位，從而進(jìn)行信息的傳遞，結(jié)合實(shí)際生活中的觀察，植物體沒(méi)有循環(huán)系統(tǒng)，那如何對(duì)自身的生命活動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)呢？學(xué)生結(jié)合已學(xué)的知識(shí)和生活經(jīng)驗(yàn)聯(lián)系起來(lái)，以問(wèn)題的形式引導(dǎo)學(xué)生思考并進(jìn)行小組合作交流，讓各小組長(zhǎng)上臺(tái)展示，其他同學(xué)進(jìn)行評(píng)價(jià)，得出相對(duì)統(tǒng)一的觀點(diǎn)。教師通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)“問(wèn)題探討”中向著窗外生長(zhǎng)的植株，通過(guò)層層遞進(jìn)提出問(wèn)題：植物為什么向窗外生長(zhǎng)？這對(duì)植物生長(zhǎng)有什么適應(yīng)意義？這種改變是發(fā)生在幼嫩的部位還是成熟的部位？學(xué)生討論，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教師通過(guò)小組發(fā)言來(lái)總結(jié)回答，從而引出本節(jié)課的課題“植物生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)”。通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)聯(lián)想已有的經(jīng)驗(yàn)，讓學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)突顯意義，使學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)建立聯(lián)系，讓已有的經(jīng)驗(yàn)為新知識(shí)提供幫助，更好地理解知識(shí)，經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)相互滋養(yǎng)，成為學(xué)生自我發(fā)展的營(yíng)養(yǎng)。

二、 以“倒回去”的思維方式進(jìn)行科學(xué)探索過(guò)程教學(xué)

在教學(xué)過(guò)程中，要注重發(fā)揮學(xué)生作為學(xué)習(xí)的主體，就要符合學(xué)生的認(rèn)知過(guò)程?？茖W(xué)探索過(guò)程是人類最初發(fā)現(xiàn)知識(shí)的過(guò)程，我們大多數(shù)的教學(xué)上是倒回來(lái)的活動(dòng)，學(xué)生不需要經(jīng)歷實(shí)踐的探索和真實(shí)的實(shí)驗(yàn)試誤的過(guò)程，直接把人類已有的知識(shí)和結(jié)果當(dāng)作學(xué)習(xí)內(nèi)容，這是人類獲取知識(shí)的主要途徑，為進(jìn)一步發(fā)展提供基礎(chǔ)。但是，在科學(xué)探索教學(xué)中把教學(xué)的根本性質(zhì)作為教學(xué)過(guò)程，就會(huì)使學(xué)生的學(xué)習(xí)變?yōu)橐环N灌輸式學(xué)習(xí)，即被動(dòng)學(xué)習(xí)，學(xué)生只會(huì)記憶和做題，沒(méi)有考慮學(xué)生的知識(shí)接受能力，時(shí)間一長(zhǎng)會(huì)產(chǎn)生厭學(xué)情緒。因此，在科學(xué)探索過(guò)程中強(qiáng)調(diào)教學(xué)的根本性質(zhì)是“倒回來(lái)”的基礎(chǔ)上，更要關(guān)注學(xué)生現(xiàn)有的能力水平、心理感受，要將“倒回來(lái)”的過(guò)程重新“倒回去”。例如：學(xué)習(xí)生長(zhǎng)素發(fā)現(xiàn)過(guò)程中，為了讓學(xué)生更好地領(lǐng)會(huì)在生長(zhǎng)素發(fā)現(xiàn)過(guò)程中科學(xué)家創(chuàng)造性的思維方式和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)方法，在課前把全班學(xué)生分成四組，分別去完成達(dá)爾文、鮑森·詹森、拜爾和溫特的實(shí)驗(yàn)，每組以相對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)為樣板，可進(jìn)行創(chuàng)新和改造，模擬科學(xué)家的探究過(guò)程。寫出設(shè)計(jì)思路，提出問(wèn)題，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得出結(jié)論。這樣進(jìn)行一次的科學(xué)探究倒轉(zhuǎn)，學(xué)生通過(guò)親身體驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)去理解科學(xué)家的創(chuàng)造性思維。在課堂上再進(jìn)行一次倒轉(zhuǎn)，讓四組的同學(xué)代表分別上臺(tái)展示本組的成果，同學(xué)之間進(jìn)行互評(píng)，教師在學(xué)生發(fā)言后，及時(shí)地評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)科學(xué)發(fā)現(xiàn)過(guò)程的理解和認(rèn)識(shí)。并總結(jié)假說(shuō)-演繹法研究一般過(guò)程：觀察發(fā)現(xiàn)問(wèn)題→提出假設(shè)→設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證→得出結(jié)論，如結(jié)果不符合預(yù)期可進(jìn)行重復(fù)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)教師的引導(dǎo)和幫助，學(xué)生能夠主動(dòng)去“經(jīng)歷”知識(shí)發(fā)現(xiàn)、發(fā)展，當(dāng)然不是真正地經(jīng)歷，而是模擬地、簡(jiǎn)約地去經(jīng)歷的過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，知識(shí)真正成為學(xué)生能夠觀察、思考、探索、操作的對(duì)象，成為學(xué)生活動(dòng)的客體，學(xué)生成了教學(xué)的主體。從而讓學(xué)生在主動(dòng)參與學(xué)習(xí)活動(dòng)中，成為學(xué)習(xí)的主體，通過(guò)對(duì)多位科學(xué)家的科學(xué)探索的學(xué)習(xí)，形成生物學(xué)科的核心素養(yǎng)，總結(jié)科學(xué)研究的一般過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力。

三、 深加工知識(shí)本質(zhì)實(shí)現(xiàn)掌握一類題型的解法

學(xué)生的學(xué)習(xí)不光是要記憶大量的實(shí)事，主要還是要通過(guò)學(xué)生主動(dòng)參與活動(dòng)去理解知識(shí)的本質(zhì)，知識(shí)的本質(zhì)需要通過(guò)一些典型的變式來(lái)把握，結(jié)合典型的活動(dòng)來(lái)加工學(xué)習(xí)知識(shí)，從變式中把握本質(zhì)。一旦掌握一類題型的解法，就可以貫通運(yùn)用到相關(guān)題型，達(dá)到

舉一反三的目的。“一”就是本質(zhì)，本質(zhì)與變式需要學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)知識(shí)進(jìn)行深度加工把握知識(shí)的本質(zhì)，這是深度學(xué)習(xí)不可缺少的環(huán)節(jié)。例如：本節(jié)的技能訓(xùn)練“評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和結(jié)論”，老師拋出問(wèn)題，讓學(xué)生進(jìn)行討論，學(xué)生進(jìn)行小組討論后，讓各小組代表上來(lái)展示，學(xué)生會(huì)有多種實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn)，教師不急于給予評(píng)價(jià)，讓不同組相互評(píng)價(jià)，從而產(chǎn)生思想的火花，通過(guò)比較多種方案，學(xué)生選擇出一種最適合的改進(jìn)方案，并說(shuō)出理由。教師從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思路和變量分析，首先，控制好實(shí)驗(yàn)的變量，遵循單一變量的原則，問(wèn)：你們的設(shè)計(jì)都有遵循單一變量的原則嗎？讓學(xué)生自己去判斷，從中找出本小組設(shè)計(jì)的不足進(jìn)行改進(jìn);然后，從自變量的角度考慮，如何控制自變量？這就捉住了問(wèn)題的本質(zhì)。教師再結(jié)合本題進(jìn)行變式“如果玉米的胚芽鞘不是按形態(tài)學(xué)的上到下結(jié)果又會(huì)如何”，學(xué)生利用已有的知識(shí)回答相應(yīng)的變式，從中歸納相關(guān)解題方法，對(duì)問(wèn)題進(jìn)行邏輯推理和論證，最終得出正確的結(jié)論，同時(shí)能把推理過(guò)程表達(dá)出來(lái)，運(yùn)用深度的知識(shí)加工，利用變式來(lái)把握本質(zhì)，從而領(lǐng)會(huì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的嚴(yán)謹(jǐn)性。

四、 讓學(xué)生社會(huì)實(shí)踐知識(shí)應(yīng)用到教學(xué)活動(dòng)

學(xué)生從小學(xué)到高中大部分時(shí)間都在學(xué)校中度過(guò)，平時(shí)的參與社會(huì)實(shí)踐機(jī)會(huì)較少，所接觸的真實(shí)生活情境又沒(méi)有及時(shí)和教學(xué)活動(dòng)聯(lián)系起來(lái)，能否讓學(xué)生的社會(huì)實(shí)踐所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到教學(xué)活動(dòng)是驗(yàn)證教學(xué)效果的常用手段，重點(diǎn)看學(xué)生能否遷移、能否應(yīng)用。學(xué)生能把社會(huì)實(shí)踐中的體驗(yàn)應(yīng)用到新的情境中，是學(xué)生在高中學(xué)習(xí)階段真正的教育價(jià)值，為學(xué)生以后更好地進(jìn)入大學(xué)學(xué)習(xí)和進(jìn)入社會(huì)實(shí)踐提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。教師在教學(xué)情境中能更多的利用接近學(xué)生真實(shí)生活的例子，培養(yǎng)積極的情感態(tài)度價(jià)值觀，讓知識(shí)的遷移與應(yīng)用更好的在學(xué)生中體現(xiàn)，可促進(jìn)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)，從而實(shí)現(xiàn)綜合育人的價(jià)值，不是為了讓學(xué)生掌握某個(gè)生物知識(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)單的遷移，而是讓學(xué)生跟社會(huì)實(shí)踐的聯(lián)系更多些，促成生活知識(shí)化與知識(shí)生活化。例如：練習(xí)中的基礎(chǔ)題“在居室內(nèi)養(yǎng)花，花盆往往要放在窗戶附近有陽(yáng)光處。有的書上建議應(yīng)該每星期將花盆旋轉(zhuǎn)四分之一周。這個(gè)建議有什么科學(xué)道理？”要求學(xué)生結(jié)合所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到別的情境，教師要用好素材，引導(dǎo)學(xué)生思考。教師再提出相關(guān)的實(shí)際生活的問(wèn)題，如“富貴竹的彎曲是如何形成？”學(xué)生思考，可能會(huì)有不同的想法，以小組的形式進(jìn)行討論，讓各小組長(zhǎng)進(jìn)行展示，小組互評(píng)，教師最后展示花農(nóng)是如何生產(chǎn)的圖片，因?yàn)槲覀兘佑|的社會(huì)實(shí)踐少，可能沒(méi)見(jiàn)過(guò)，但能利用已學(xué)的知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，就是利用植物的向光性生長(zhǎng)的特點(diǎn)，在教學(xué)活動(dòng)中模擬社會(huì)實(shí)踐。

五、 形成辯證唯物主義自然觀和生物科學(xué)發(fā)展觀

教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)科學(xué)探索的學(xué)習(xí)，除了領(lǐng)會(huì)科學(xué)研究的嚴(yán)謹(jǐn)與科學(xué)的魅力外，還要讓學(xué)生關(guān)注和認(rèn)識(shí)科學(xué)的研究是沒(méi)有終點(diǎn)，而是要通過(guò)后人不斷探索和發(fā)展，進(jìn)一步對(duì)已有的理論完善。例如，20世紀(jì)80年代以來(lái)，有學(xué)者在對(duì)向光性生長(zhǎng)的植物器官向光和背光面生長(zhǎng)素含量進(jìn)行精確測(cè)定后，發(fā)現(xiàn)兩側(cè)并沒(méi)有差別。對(duì)此，你能提出什么看法。過(guò)去學(xué)這個(gè)知識(shí)，學(xué)生通常要掌握單側(cè)光照射背光一側(cè)多，產(chǎn)生了矛盾，學(xué)生分組討論，提出不同的見(jiàn)解，教師進(jìn)行引導(dǎo)辯證唯物主義自然觀。目前，有關(guān)研究還在繼續(xù)，科學(xué)的發(fā)展就類似這樣的爭(zhēng)議中不斷地向前發(fā)展。我們的學(xué)習(xí)往往也不是為了一個(gè)知識(shí)點(diǎn)、一個(gè)技能來(lái)掌握的，而是為了讓學(xué)生能從深度學(xué)習(xí)和質(zhì)疑中不斷的進(jìn)步。通過(guò)學(xué)習(xí)和達(dá)爾文一起“思考”，與鮑森·詹森、拜爾同感“影響”，隨溫特揭示生長(zhǎng)素的奧秘等科學(xué)的探究過(guò)程，形成生物科學(xué)發(fā)展觀。

六、 注重生命觀念和勇于擔(dān)當(dāng)?shù)纳鐣?huì)責(zé)任

植物生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，是一個(gè)曲折而富有挑戰(zhàn)的過(guò)程，科學(xué)的發(fā)現(xiàn)是承前啟后，繼往開來(lái)，從19世紀(jì)末達(dá)爾文注意到植物的向光性，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探索其中的原因，經(jīng)歷近半個(gè)世紀(jì)的研究，終于確認(rèn)了生長(zhǎng)素并提取成分，都是由于當(dāng)時(shí)的科技水平所限制。在一些特殊事例中，教導(dǎo)學(xué)生從中體會(huì)到事件的重要性，養(yǎng)成良好習(xí)慣，形成正確的觀念。在困難面前要學(xué)會(huì)一方有難八方支援，舍小家顧大家，不畏犧牲精神，伸出援助。通過(guò)發(fā)生在同學(xué)們身邊的一個(gè)個(gè)鮮活的例子，激勵(lì)同學(xué)們要更加努力的學(xué)習(xí)，用真才實(shí)學(xué)回報(bào)社會(huì)，要勇于擔(dān)當(dāng)，主動(dòng)承擔(dān)應(yīng)有的社會(huì)責(zé)任。

生物科學(xué)探索的教學(xué)是平時(shí)教學(xué)中比較不好處理的教學(xué)內(nèi)容，運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)聯(lián)系，生活實(shí)踐與理論結(jié)合，讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體，通過(guò)深度學(xué)習(xí)促進(jìn)學(xué)生高級(jí)認(rèn)知和高階思維的發(fā)展，同時(shí)，還要通過(guò)對(duì)生活中特殊事例學(xué)習(xí)對(duì)學(xué)生進(jìn)行立德樹人，也為培養(yǎng)全面發(fā)展的人。

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作者簡(jiǎn)介：楊德勝，福建省龍巖市，福建省龍巖市連城縣第一中學(xué)。