利用新教材進行深度學(xué)習(xí)的教學(xué)實踐

李文湘

深度學(xué)習(xí)源于人工智能和腦科學(xué)的研究，基礎(chǔ)教育階段有關(guān)深度學(xué)習(xí)的研究在如火如荼地開展。深度學(xué)習(xí)概念是美國學(xué)者馬頓和賽利歐于1976年首次提出，之后在認(rèn)知科學(xué)和信息技術(shù)領(lǐng)域得到研究者的關(guān)注。雖然他們對于深度學(xué)習(xí)概念的界定不盡相同，但在深度學(xué)習(xí)與淺層學(xué)習(xí)的差異性，以及深度學(xué)習(xí)的本質(zhì)和特征方面，理解和認(rèn)識基本相同。

布魯姆將認(rèn)知領(lǐng)域?qū)W習(xí)目標(biāo)劃分為記憶、理解、應(yīng)用、分析、評價及創(chuàng)造6個層次，與深度學(xué)習(xí)相對應(yīng)的學(xué)習(xí)目標(biāo)層次為應(yīng)用、分析、評價及創(chuàng)造4個層次。深度學(xué)習(xí)注重知識學(xué)習(xí)的批判理解，強調(diào)學(xué)習(xí)內(nèi)容的有機整合，關(guān)注學(xué)習(xí)過程的建構(gòu)反思，重視學(xué)習(xí)過程中的知識遷移、高階思維和問題解決。因此，深度學(xué)習(xí)是一種高階思維為主導(dǎo)的學(xué)習(xí)過程，是一種更接近知識本質(zhì)的學(xué)習(xí)方式。結(jié)合2019年人民教育出版社出版的普通高中教科書生物學(xué)《必修1.分子與細(xì)胞》（以下簡稱新教材）中“降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶”教學(xué)內(nèi)容，談?wù)勆疃葘W(xué)習(xí)理念在教學(xué)中的應(yīng)用。

1 重視探究實踐，促進概念深度建構(gòu)

在深度學(xué)習(xí)過程中，“活動與體驗”是其核心特征，“活動”是指以學(xué)生為主體的主動活動，“體驗”是指學(xué)生全身心投入活動時的內(nèi)在體驗。高階思維能力主要由問題求解、決策、批判性思維、創(chuàng)造性思維等四大能力構(gòu)成。實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)的最有效方法之一是將活動與體驗和課程教學(xué)整合起來，實現(xiàn)個體在學(xué)習(xí)的過程中從淺層學(xué)習(xí)逐漸發(fā)展到深度學(xué)習(xí)的水平。而在生物學(xué)知識的學(xué)習(xí)中，探究實踐是實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)的最佳形式之一。

新教材中“降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶”相關(guān)內(nèi)容，與2007年版教材（以下簡稱老教材）相比有一些變化，尤其是在實驗方面，新教材中設(shè)置了“探究·實踐”欄目，其內(nèi)容是以老教材中的“實驗”或“探究”內(nèi)容為主。新教材中本節(jié)的“探究·實踐”內(nèi)容有3個：①比較過氧化氫在不同條件下分解;②淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用;③影響酶活性的條件。其中第一個內(nèi)容保留了老教材中探究酶的催化作用與高效性;第二個部分有實驗步驟介紹，目的是證明酶的專一性;第三個部分依舊保留了老教材中設(shè)計實驗的要求，探究溫度與pH對酶活性的影響。

學(xué)生通過實驗①，可以知道酶具有催化作用，與無機催化劑相比具有催化效率高的特點;并結(jié)合“思考·討論”中的科學(xué)史材料，從而得出“酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機物，其中絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)”的結(jié)論。再通過②、③，探究得知酶具有專一性、酶的催化作用需要溫和的條件（受溫度、pH等因素的影響）。閱讀與討論及3個探究實驗的實踐活動不僅可以提升學(xué)生的科學(xué)探究能力，還能促進學(xué)生逐步建構(gòu)酶的化學(xué)本質(zhì)、酶具有催化作用、酶具有高效性、酶具有專一性、酶的作用條件比較溫和等與酶有關(guān)概念。這種概念建構(gòu)是在學(xué)習(xí)過程中不斷深入，學(xué)生通過閱讀與探究親身體驗來實現(xiàn)概念的建構(gòu)，這些都是在深度學(xué)習(xí)中進行的。

2 適度拓展延伸，促進學(xué)生深度思維

深度學(xué)習(xí)所提出的“學(xué)生圍繞著具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)主題進行學(xué)習(xí)”的思想源自蘇聯(lián)教育家維果斯基提出的最近發(fā)展區(qū)理論。最近發(fā)展區(qū)理論認(rèn)為：“兒童的實際發(fā)展水平與潛在發(fā)展水平之間的差距。前者由兒童獨立解決問題的能力而定，后者則是指在成人的指導(dǎo)下或是與能力較強的同伴合作時，兒童表現(xiàn)出來的解決問題的能力?！眱煞N能力間的區(qū)域就是最近發(fā)展區(qū)。也就是說，學(xué)生實際具備的學(xué)習(xí)水平與潛在最大化的學(xué)習(xí)水平之間的閩才是真正的教學(xué)重點。

教師結(jié)合新教材第85頁的拓展應(yīng)用1“酶與底物結(jié)合的鎖鑰學(xué)說”模式圖，提出問題：嘗試用文字描述這個模型。這個模型能解釋酶的什么特性？學(xué)生先用文字表述，然后相互交流，最后教師給予評價，從而促進學(xué)生從對專一性的理解從文字轉(zhuǎn)化為思維模型。

在此基礎(chǔ)上，教師追問：你能設(shè)計實驗進行證明嗎？學(xué)生寫出設(shè)計思路、實驗方案，然后進行小組展示。教師引導(dǎo)學(xué)生相互評價，指出方案中的不足之處。方案一：底物相同，酶不同。實驗組1：淀粉溶液+蔗糖酶溶液;實驗組2：淀粉溶液+唾液淀粉酶溶液。方案二：底物不同，酶相同。實驗組1：淀粉溶液+唾液淀粉酶溶液;實驗組2：蔗糖溶液+唾液淀粉酶溶液。

教師引導(dǎo)學(xué)生進行深度思考：為什么方案一中可以用斐林試劑和碘液檢測？為什么方案二中只能用斐林試劑檢測？并說出理由。

在這個基礎(chǔ)上，教師進一步提升，補充競爭性抑制劑和非競爭性抑制劑的作用（圖1），引導(dǎo)學(xué)生分析：為什么在添加競爭性抑制劑的酶促反應(yīng)中，可以通過增加底物濃度來解除抑制作用？競爭性抑制劑占據(jù)了酶的活性部位，底物分子被排斥在外，不能發(fā)生作用;而添加非競爭性抑制劑的酶促反應(yīng)中，增加底物濃度卻不能解除抑制作用？

3 學(xué)會評價觀點，促進學(xué)生深度反思

學(xué)習(xí)性評價是深度學(xué)習(xí)的有效路徑，其主要目的是為了改善表現(xiàn)和促進學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實踐能力和創(chuàng)新能力，從而指向深度學(xué)習(xí)。近幾十年，教育評價理念發(fā)生了重大轉(zhuǎn)變，從“對學(xué)習(xí)的評價”轉(zhuǎn)向“為了學(xué)習(xí)的評價”，再從“為了學(xué)習(xí)的評價”進一步轉(zhuǎn)向“評價即學(xué)習(xí)”?！霸u價即學(xué)習(xí)”理念認(rèn)為，評價不再只是針對學(xué)習(xí)的結(jié)果，更要體現(xiàn)在學(xué)習(xí)過程中，評價本身也是一種學(xué)習(xí)，課堂教學(xué)中應(yīng)注重發(fā)揮學(xué)生作為評價主體的作用，組織學(xué)生進行自我評價與監(jiān)控，教師的作用主要是評價的設(shè)計者和輔助者。

學(xué)生已知道絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，酶的作用條件具有溫和性。在強酸、強堿和高溫的環(huán)境下，酶的分子結(jié)構(gòu)被破壞，從而導(dǎo)致酶活性喪失。新教材在“影響酶活性的條件”的實驗中：建議用淀粉酶探究溫度對酶活性的影響，用過氧化氫酶探究pH對酶活性的影響。教師可以設(shè)置2個問題，以引導(dǎo)學(xué)生思考與評價：能否用過氧化氫酶來探究溫度對酶活性的影響？能否用淀粉酶來探究pH對酶活性的影響？接著，教師引導(dǎo)學(xué)生閱讀新教材第84頁“與社會的聯(lián)系”中的一段描述：“20世紀(jì)60年代以前，醫(yī)院里用的葡萄糖是用鹽酸催化淀粉水解的方法生產(chǎn)葡萄糖，需要在145kPa的高壓和140-150℃的高溫下進行，并且需要耐酸的設(shè)備?！蓖瑫r，結(jié)合實驗①，各小組在閱讀與討論后，最終認(rèn)識到淀粉比較穩(wěn)定，淀粉的檢測比較簡單，不需要加熱，試劑配置也比較簡單，從而理解教材的建議。

在學(xué)習(xí)新知時，教師先讓學(xué)生進行評價，并且及時反饋，有利于促進學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。教師設(shè)計問題，在學(xué)生解決問題遇到困難時，指導(dǎo)他們閱讀相關(guān)資料，并及時根據(jù)學(xué)生相互評價的過程進行監(jiān)控與綜合評價，從而使學(xué)生真正實現(xiàn)深度反思。

4 構(gòu)建概念圖，促進學(xué)生深度整合

深度學(xué)習(xí)實質(zhì)上是點式與網(wǎng)狀知識意義的建構(gòu)過程，也是復(fù)雜的信息加工過程，必須對先前知識進行歸納與綜合，并進行有效和精細(xì)的深度加工。所以，教師需要全面地分析教材體系，深入挖掘與教材內(nèi)容之間的聯(lián)系，并引導(dǎo)學(xué)生實現(xiàn)核心概念的多維度、立體式的知識整合。比較表、概念圖、思維導(dǎo)圖等都是有效的建構(gòu)學(xué)習(xí)工具。這樣的聯(lián)接整合使學(xué)習(xí)內(nèi)容具有網(wǎng)絡(luò)式特征，并有利于將零散知識儲存于知識網(wǎng)絡(luò)中而實現(xiàn)長時記憶，為知識的提取與加工、遷移與應(yīng)用奠定堅實可靠的基礎(chǔ)。

例如，本節(jié)學(xué)習(xí)中，教師可以圍繞重要概念，利用概念中的關(guān)鍵詞作為出發(fā)點構(gòu)建概念圖（圖2），促進學(xué)生理解和內(nèi)化知識，形成知識網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使知識體系更完整。概念圖中的關(guān)鍵詞之間有連接詞，并且一般呈網(wǎng)狀，而思維導(dǎo)圖的關(guān)鍵之間沒有連接詞，一般呈樹狀。

通過概念圖的建構(gòu)，學(xué)生將酶的相關(guān)知識整合在一起，形成知識網(wǎng)絡(luò)，使知識之間形成有機聯(lián)系，使其成為活的有生命力的結(jié)構(gòu)。

總之，在新教材的使用過程中，教師需要更新教學(xué)理念，促進學(xué)生進行深度學(xué)習(xí)，促進學(xué)生高階思維的發(fā)展，提升學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。 參考文獻：

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