基于深度學習理論的高中生物實驗教學優(yōu)化策略

鄭小雪

摘 ?要：基于深度學習理論的高中生物實驗教學，可以讓學生學會思考、探究和質(zhì)疑，能夠?qū)嶒炘?、材料、方案、過程、結(jié)果等產(chǎn)生深刻的理解與認知，達到深度提取和遷移生物知識的教學目的，從而培養(yǎng)學生思維能力和創(chuàng)新能力，以實現(xiàn)培養(yǎng)學生生物學科核心素養(yǎng)的教學目標。本文以深度學習理論為出發(fā)點，對高中生物實驗教學展開了研究與分析，皆為更好的優(yōu)化和創(chuàng)新實驗教學。

關(guān)鍵詞：深度學習;高中生物;實驗教學

前言

深度學習理論是針對淺層學習而言，將真實復(fù)雜的情境融入教學之中，引導學生運用已知知識獲取新知識，實現(xiàn)知識提取的遷移，并在常規(guī)思維下進行創(chuàng)新和思考，以探究更深層次的內(nèi)容和知識，拓寬學生知識視野，培養(yǎng)和鍛煉學生的思維能力和創(chuàng)新能力。下面以《pH對酶活性的影響》實驗為例，談一談如何基于深度學習理論開展高中生物實驗教學。

一、對高中生物實驗原理的深度學習

傳統(tǒng)高中生物實驗教學中，很多教師都會讓學生熟記實驗原理，忽略了實驗設(shè)計的理論依據(jù)。因此，在深度學習過程中，教師應(yīng)鼓勵學生在現(xiàn)有實驗基礎(chǔ)上，創(chuàng)新實驗原理和設(shè)計思路，弄清實驗要做什么、有什么樣的現(xiàn)象以及要達到什么樣的實驗結(jié)果。

例如，在進行《pH對酶活性的影響》實驗時，原理是pH影響酶的活性，進而使過氧化氫（H2O2）分解，會使單位時間內(nèi)產(chǎn)生氧氣（O2）速度不同，實驗重點在于使用何種方法測試氧氣（O2）的生成量。通過開展深度學習，明確實驗原理和思路，進而強化學生實驗思維。

二、對高中生物實驗材料的深度學習

在高中生物實驗材料的深度學習過程中，教師應(yīng)為學生提供多樣性的實驗材料，讓學生進行不同實驗，對比實驗想象，促使學生自主探究、自主學習，在拓寬學生知識視野的同時，也可以增加實驗教學內(nèi)容，激發(fā)學生實驗興趣[1]。

例如，在進行《pH對酶活性的影響》實驗時，教材中是利用的新鮮動物肝臟研磨液，其中含有過氧化氫酶來作為實驗的催化劑，此時開展深度學習時，如果為學生提供洋蔥、馬鈴薯、酵母菌等作為實驗材料，讓學生比較各種生物材料對過氧化氫酶的反應(yīng)效果，以增加學生實驗探究思維和實驗內(nèi)容。

三、對高中生物實驗方案和過程的深度學習

在傳統(tǒng)高中生物實驗教學中，教師為了節(jié)省實驗教學時間和維持課堂秩序，讓強行要求學生按照原有的實驗方案和實驗步驟完成實現(xiàn)全過程，忽略了學生實驗體驗和感受，很難啟迪學生思考和探究意識[2]。在深度學習理論下，設(shè)計生物實驗方案是教學重點，尤其是實驗步驟、注意事項在實驗過程中起著非常重要的作用。所以教師應(yīng)鼓勵學生遵循科學性、對照性、等量性等原則，根據(jù)實驗原理和目的設(shè)計實驗方案，并對實驗方法和理論展開分析，以調(diào)整和完善實驗方案。

例如，在進行《pH對酶活性的影響》實驗時，會經(jīng)常用到試管、燒杯作為反應(yīng)室來廣場實現(xiàn)現(xiàn)象。比如觀察實驗過程中產(chǎn)生的氣泡，或利用排水法、排空氣法收集氧氣（O2）等。在進行深度學習過程中，教師可以創(chuàng)新實驗教學，讓學生用一次性注射器作為反應(yīng)室，盛裝過氧化氫（H2O2）和過氧化氫酶溶液，通過壓縮注射器活塞來觀察實驗變化。如何設(shè)計實驗方案和實驗步驟完成實驗的全過程，能夠出現(xiàn)什么樣的現(xiàn)象？以調(diào)動學生在實驗中尋找答案的欲望。

四、對高中生物實驗結(jié)果的深度學習

基于深度學習理論的高中生物實驗結(jié)果要進行梳理和總結(jié)，對實驗過程中收集的數(shù)據(jù)要進行整理和分析，絕不可以根據(jù)實驗?zāi)康暮皖A(yù)期編寫實驗結(jié)果，一定要實事求是，透過現(xiàn)象看本質(zhì)。對實驗成敗因素、實驗數(shù)據(jù)、實驗結(jié)果要有質(zhì)疑心理，學會用批判性的思維思考問題，這樣才能到達深度學習的效果。

例如，在進行《pH對酶活性的影響》實驗時，讓學生根據(jù)實驗自行設(shè)計實驗表格來記錄數(shù)據(jù)，并根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制出不同條件下酶活性的曲線圖，深度思考實驗中pH值對酶活性的影響，在利用逐級稀釋法進行實驗會得到什么樣的實驗結(jié)果？此外，在深度學習理論下，還可以引導學生從實驗結(jié)果和目的出發(fā)，思考并質(zhì)疑實驗中的各個環(huán)節(jié)。比如，實驗原理的改進、實驗材料的選擇、實驗步驟的取舍、實驗過程的改進、實驗結(jié)果的分析等方面，都可以引導學生深度挖掘和創(chuàng)新知識，形成知識遷移的教學目的。另外，教師還需要針對學生實驗結(jié)果進行點評，讓學生對比不同實驗結(jié)果，大膽提出猜測和質(zhì)疑，對實驗過程和方法提出邏輯分析，激發(fā)學習創(chuàng)新思維，總結(jié)實驗成敗原因和實驗結(jié)果是否能夠達到預(yù)期的目的等，進而達到真實探究實驗的教學目標。

總結(jié)

總之，高中生物實驗教學是學生學習生物學科知識，提高學習效果和理解能力的主要途徑。在深度學習理論下，教師要針對實驗原理、實驗材料、實驗方案、實驗過程和實驗結(jié)果，引導學生深度思考和自主探究，讓學生在已有知識基礎(chǔ)之上進一步學習更加深層次的知識，這樣才能激發(fā)學生實驗探究意識，培養(yǎng)學生實驗思維和拓寬學生生物學科知識視野，進而培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力，實現(xiàn)培養(yǎng)學生生物學科核心素養(yǎng)的教學目標。

參考文獻

[1]奚紅云，丁奕然.深度學習視域下的生物學實驗教學解析與策略[J].生物學教學，2018，43（05）：40-41.

[2]何紅星.深度學習視域下的生物學實驗教學策略[J].生物學教學，2020，45（06）：55-56.

基金項目：2019年度福建省中青年教師教育科研項目（基礎(chǔ)教育研究專項）“科學思維視域下的高中生物學模型建構(gòu)教學案例研究”（課題編號：JZ190194）