深度學(xué)習視角下的初中生物學(xué)實驗創(chuàng)新與優(yōu)化路徑

□山東省青州市旗城學(xué)校 陳曉榮

實驗作為生物學(xué)科教學(xué)的重點，是考查學(xué)生知識理解能力與應(yīng)用能力的重要模塊。實驗教學(xué)的重要性在于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力與思考能力，要求學(xué)生透過實驗表層現(xiàn)象探索生物學(xué)本質(zhì)，此為提高生物學(xué)科實驗教學(xué)效果的關(guān)鍵。深度學(xué)習理念與生物學(xué)實驗教學(xué)的融合，轉(zhuǎn)變了形式化、模式化的生物學(xué)實驗教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生在理解知識的基礎(chǔ)上對實驗?zāi)K展開探索式學(xué)習，培養(yǎng)綜合能力。

本文對初中生物學(xué)實驗教學(xué)展開研究，分析了深度學(xué)習視角下初中生物學(xué)實驗創(chuàng)新與優(yōu)化的意義，探討了相關(guān)原則，并從實驗導(dǎo)入、實驗講解、實驗操作和實驗總結(jié)四個方面出發(fā)，對基于深度學(xué)習理念指導(dǎo)下的初中生物學(xué)實驗創(chuàng)新與優(yōu)化提出幾點建議，以期為生物教師提供參考，推動初中生物學(xué)教學(xué)的創(chuàng)新發(fā)展。

一、深度學(xué)習視角下初中生物學(xué)實驗創(chuàng)新與優(yōu)化的意義

（一）培養(yǎng)生物學(xué)習興趣

生物學(xué)科知識內(nèi)容多涉及微觀領(lǐng)域，與學(xué)生現(xiàn)實生活存在距離，具有一定的理解難度，這是多數(shù)學(xué)生在實驗學(xué)習中興致不高的主要原因。在深度學(xué)習視角中，學(xué)生可以在教師的指導(dǎo)和幫助下，在實踐探索中經(jīng)歷生物知識的生成過程，直觀地感受生物學(xué)科的魅力，滿足自身的學(xué)習需求。這不僅充分調(diào)動了學(xué)生進行實驗探究的主動性，還促使學(xué)生對生物學(xué)科產(chǎn)生學(xué)習興趣。

（二）掌握高效學(xué)習方法

生物學(xué)實驗具有知識整合性特點，能夠檢驗學(xué)生知識理解和掌握程度。換言之，生物學(xué)實驗教學(xué)幫助學(xué)生以系統(tǒng)化思維學(xué)習碎片化知識，有助于提高學(xué)習效率。生物學(xué)實驗教學(xué)涉及操作、觀察、收集、整理等一系列操作，本質(zhì)上是感性認識生物知識的過程。因此，將深度學(xué)習作為生物學(xué)實驗教學(xué)途徑，能夠使學(xué)生在摸索規(guī)律的基礎(chǔ)上形成相關(guān)概念，對生物學(xué)知識產(chǎn)生深刻印象，顯著提高學(xué)生的學(xué)習效率。

（三）提升學(xué)科綜合素養(yǎng)

深度學(xué)習與初中生物學(xué)實驗教學(xué)的結(jié)合，強調(diào)以學(xué)生自主探究為實驗教學(xué)的主要形式，有助于培養(yǎng)學(xué)生的探究學(xué)習意識，使其形成嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度，為學(xué)生掌握實驗內(nèi)容、生成實驗思維、提升學(xué)習能力奠定基礎(chǔ)，是提升學(xué)生生物核心素養(yǎng)的先決條件。

二、深度學(xué)習視角下初中生物學(xué)實驗創(chuàng)新與優(yōu)化的原則

（一）過程性

生物學(xué)實驗教學(xué)不單是引導(dǎo)學(xué)生掌握實驗原理和方法，也不以鍛煉學(xué)生的實驗操作能力為總體目標，而是注重學(xué)生通過自主學(xué)習完成整體實驗的探究過程，強調(diào)在實驗教學(xué)過程中培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。教師需轉(zhuǎn)變以教材內(nèi)容為基礎(chǔ)的理論式實驗教學(xué)方法，應(yīng)在實驗教學(xué)過程中引導(dǎo)學(xué)生開拓思維，創(chuàng)新學(xué)習方法，提高生物學(xué)實驗教學(xué)的有效性。教師應(yīng)保證“教”與“學(xué)”有機結(jié)合，促使學(xué)生轉(zhuǎn)被動為主動，在探究過程中扎實地掌握實驗知識，學(xué)習相關(guān)實驗技能，避免“重結(jié)果輕過程”，實現(xiàn)深度學(xué)習。

（二）銜接性

系統(tǒng)性是生物學(xué)實驗主要特點，實驗教學(xué)環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣，需做好教學(xué)銜接，確保實驗教學(xué)效果。教師既需注重圍繞實驗課題搜集與實驗相關(guān)的資料內(nèi)容，做好實驗教學(xué)準備工作，還需要深入實驗的具體操作過程，細化實驗內(nèi)容，完善流程設(shè)計，便于學(xué)生深入理解實驗原理和各項操作。為引導(dǎo)學(xué)生在實驗教學(xué)活動中實現(xiàn)深度學(xué)習，教師應(yīng)具備專業(yè)教學(xué)意識，以銜接性為實驗教學(xué)原則，使學(xué)生的實驗思想、實驗操作能力在生物學(xué)實驗教學(xué)中得到充分鍛煉與提升。

（三）全面性

由于生物學(xué)實驗包含復(fù)雜教學(xué)內(nèi)容，因此需重視發(fā)揮實驗教學(xué)評價的育人作用，保證實驗教學(xué)質(zhì)量。如上文所說，生物學(xué)實驗具有系統(tǒng)性特點且強調(diào)具體教學(xué)過程，因此實驗教學(xué)評價應(yīng)以實驗過程為導(dǎo)向，注重評價的全面性。在深度學(xué)習導(dǎo)向下，教師不僅要考查學(xué)生對實驗原理與具體內(nèi)容的理解和記憶，還應(yīng)檢驗學(xué)生對實驗具體操作方法的掌握情況，并結(jié)合實驗學(xué)習過程，從實驗學(xué)習態(tài)度、創(chuàng)新思維與實踐能力等多方面展開評價，以全面性評價客觀地反映學(xué)生的實驗學(xué)習成果。

三、深度學(xué)習視角下初中生物學(xué)實驗創(chuàng)新與優(yōu)化的路徑

（一）注重指導(dǎo)，深度分析

生物學(xué)實驗深度學(xué)習應(yīng)從學(xué)生理解實驗內(nèi)容并對實驗產(chǎn)生興趣入手，而教師對學(xué)生的指導(dǎo)在其中起到重要作用。教師應(yīng)以巧妙的方式引出實驗課題，并以學(xué)生感興趣的內(nèi)容引導(dǎo)其對實驗展開深度分析。在實驗教學(xué)的引導(dǎo)環(huán)節(jié)，教師應(yīng)圍繞“實驗學(xué)習內(nèi)容”和“如何學(xué)習實驗”兩個核心問題，基于生物學(xué)實驗教學(xué)突破點，引導(dǎo)學(xué)生明確實驗學(xué)習思路，探索實驗學(xué)習方法，制定實驗學(xué)習計劃，初步構(gòu)建實驗學(xué)習框架，打好深度學(xué)習基礎(chǔ)。

以濟南版初中生物七年級上冊“細胞的結(jié)構(gòu)和功能”教學(xué)為例，在導(dǎo)入階段，教師以趣味問題引入課程內(nèi)容：“房屋建筑是由磚瓦構(gòu)成的，可以說磚瓦是房屋建筑的基本結(jié)構(gòu)單位，如果將動植物比作房屋建筑，那什么才是動植物的基本結(jié)構(gòu)單位呢？”由此揭開“細胞”這一生物微細結(jié)構(gòu)的神秘面紗，使學(xué)生了解細胞是生物結(jié)構(gòu)的基本單位，多數(shù)生物都是由細胞構(gòu)成的。

隨后，教師再次提出激趣問題：“細胞用肉眼是看不見的，但是細胞也具有其獨特的結(jié)構(gòu)和功能，我們應(yīng)如何了解細胞的結(jié)構(gòu)特點呢？”引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合教材內(nèi)容提出“用顯微鏡觀察細胞結(jié)構(gòu)”的實驗方法，并由此進入實驗教學(xué)環(huán)節(jié)。此時，學(xué)生又會面臨新的問題，即如何對細胞取樣？教師應(yīng)鼓勵學(xué)生自主解答這一問題，了解在本次實驗中取樣動植物細胞時應(yīng)分別采用什么樣的方法，組織學(xué)生對實驗內(nèi)容及操作過程展開分析和討論。

至此，實驗教學(xué)進入“制作臨時裝片”環(huán)節(jié)，結(jié)合教材中的實驗操作過程，教師引導(dǎo)學(xué)生思考：為何在洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮細胞的臨時裝片制作過程中，應(yīng)在載玻片上滴一滴清水，而在人體口腔上皮細胞的臨時裝片制作中，需要在載玻片上滴一滴生理鹽水？使學(xué)生圍繞這一問題，了解動植物細胞臨時裝片制作方法的區(qū)別，并分析為何要選擇不同的制作方法。通過這一問題的提出，學(xué)生認識到動植物細胞所處環(huán)境不同，為更好地觀察動植物細胞結(jié)構(gòu)特點，應(yīng)在載玻片上模擬動植物細胞適合的環(huán)境。這樣，不僅有助于學(xué)生把握實驗操作重點，還確保了順利達成實驗探究目標。

（二）圍繞問題，深度思考

深度學(xué)習的前提是深度思考，而深度思考需要以深度問題為基礎(chǔ)。教師應(yīng)以此為實驗教學(xué)思路，將設(shè)計生物學(xué)實驗探究問題作為引導(dǎo)學(xué)生深度學(xué)習的關(guān)鍵。關(guān)于探究問題的設(shè)計，教師不僅要結(jié)合實驗本身，還應(yīng)貼合學(xué)生認知與能力水平，設(shè)計合理的探究問題，調(diào)動學(xué)生的內(nèi)驅(qū)力，激發(fā)學(xué)生參與實驗探究的學(xué)習興趣。教師需圍繞實驗的具體知識點設(shè)計問題，使學(xué)生以思考問題為切入點，對實驗內(nèi)容展開主動探究，實現(xiàn)深度思考，培養(yǎng)深度思考的高階思維。

以濟南版初中生物七年級下冊“神經(jīng)調(diào)節(jié)的基本方式”教學(xué)為例，膝跳反射是本節(jié)課程的實驗探究項目，實驗教學(xué)目標為認識反射現(xiàn)象。在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生兩人為一組，受試者坐在椅子上，一條腿搭在另一條腿上，實驗者用橡皮錘快速叩擊受試者上面那條腿膝蓋下方的韌帶，觀察受試者大腿的反應(yīng)。實驗者發(fā)現(xiàn)，在叩擊結(jié)束后，受試者的大腿會彈起。

結(jié)合實驗現(xiàn)象，教師提出問題：“為何受試者的大腿在受到實驗者的叩擊后，會出現(xiàn)彈跳反應(yīng)？”引導(dǎo)學(xué)生圍繞這一問題展開探討，分析反射的原理，總結(jié)反射的概念。學(xué)生指出：因為受試者膝蓋下方的韌帶受到外界刺激，而人體神經(jīng)系統(tǒng)在接收到這種刺激后會做出相應(yīng)的反應(yīng)，因此會出現(xiàn)膝跳反射。隨后，教師鼓勵學(xué)生根據(jù)實驗現(xiàn)象和分析討論得到的結(jié)論來總結(jié)反射的概念，即人體通過神經(jīng)系統(tǒng)對刺激所發(fā)生的有規(guī)律的反應(yīng)叫作反射。至此，達到實驗教學(xué)目標。

此外，教師應(yīng)在此基礎(chǔ)上帶領(lǐng)學(xué)生繼續(xù)深入，組織學(xué)生討論：“在本次膝跳反射實驗中，如果受試者有意識地控制膝跳，相同的實驗現(xiàn)象是否還會出現(xiàn)？”該問題提出的意義在于引導(dǎo)學(xué)生思考“膝跳反射屬于條件反射還是非條件反射？”教師可以組織學(xué)生再次進行實驗。學(xué)生發(fā)現(xiàn)：當受試者有意識控制膝跳時，不論實驗者如何敲擊其大腿膝蓋下方韌帶，受試者都不會出現(xiàn)膝跳反射。由此，學(xué)生可得出結(jié)論：反射是神經(jīng)調(diào)節(jié)的基本方式，而大腦可以控制反射是否發(fā)生，這證明了起到控制作用的神經(jīng)中樞位于人體的大腦皮層。

通過一系列探究性問題的提出，學(xué)生通過簡單的膝跳反射了解了復(fù)雜的反射知識，有利于自己在生物學(xué)實驗中實現(xiàn)深度學(xué)習。

（三）實踐操作，深度探究

實踐操作是生物學(xué)實驗教學(xué)的重點環(huán)節(jié)，是向?qū)W生展現(xiàn)生物實驗魅力的重要途徑。教師應(yīng)秉持引導(dǎo)學(xué)生自主探究、自主實踐的實驗教學(xué)原則，鼓勵學(xué)生在了解實驗探究目標的基礎(chǔ)上，通過動手操作來探尋生物知識的本質(zhì)，理解生物實驗的內(nèi)涵。教師需指導(dǎo)學(xué)生嚴格按照實驗操作標準要求展開探究活動，通過細致觀察實驗現(xiàn)象來搜集實驗信息，結(jié)合實驗過程總結(jié)實驗結(jié)論，在實踐操作中逐步進入深度學(xué)習狀態(tài)，達成深度探究目的。

以濟南版初中生物八年級上冊“果實和種子的形成”教學(xué)為例，在“種子的結(jié)構(gòu)”模塊中，教師可以組織學(xué)生開展“觀察種子的結(jié)構(gòu)”實驗活動，使學(xué)生了解不同植物種子的結(jié)構(gòu)有何異同點。教師需要為學(xué)生提供實驗材料器具，將菜豆、玉米等植物的種子作為本次實驗的材料，并預(yù)先準備解剖刀、鑷子、放大鏡、培養(yǎng)皿、碘液以及清水等，在帶領(lǐng)學(xué)生熟悉并了解實驗操作步驟及相關(guān)要求后，便要求學(xué)生分組進行本次實驗。

實驗過程中，學(xué)生先觀察放在清水中浸泡過一晝夜的菜豆和玉米種子的外觀，通過視覺和觸覺感受種子浸泡前后的區(qū)別。其次，將菜豆種子的外皮剝?nèi)?，對玉米種子進行縱切。該環(huán)節(jié)需要學(xué)生使用解剖刀操作，具有一定的危險系數(shù)，教師需要額外注意指導(dǎo)學(xué)生使用解剖刀的方法，避免受傷。將處理后的種子進行對比，觀察兩種種子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。學(xué)生發(fā)現(xiàn)：菜豆和玉米的種子都具有胚軸、胚根、胚芽、子葉等結(jié)構(gòu)，唯一不同是玉米種子含有胚乳，而菜豆種子不含胚乳。教師可以就此引導(dǎo)學(xué)生展開深入思考，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合菜豆和玉米兩種植物的特點，分析不同的原因。學(xué)生通過查閱相關(guān)資料可知，菜豆屬于雙子葉植物，而多數(shù)雙子葉植物在種子發(fā)育過程中會將胚乳內(nèi)的營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)移到子葉當中，因而種子內(nèi)不含胚乳。

如此引導(dǎo)學(xué)生在實驗操作中發(fā)現(xiàn)實驗現(xiàn)象，結(jié)合實驗現(xiàn)象探究問題，有利于學(xué)生在生物實驗中進行深度學(xué)習。

（四）反饋評價，深度反思

深度學(xué)習不應(yīng)局限于實驗教學(xué)過程，在實驗講評階段也應(yīng)通過深度學(xué)習來指導(dǎo)學(xué)生反思實驗過程、總結(jié)實際問題，在了解自身學(xué)習狀況的基礎(chǔ)上優(yōu)化實驗學(xué)習方法，提高實驗學(xué)習能力。教師應(yīng)在實驗教學(xué)評價活動中對學(xué)生實施過程性評價，針對學(xué)生的實驗學(xué)習計劃、實驗操作過程、實驗結(jié)論總結(jié)等影響實驗學(xué)習成果的內(nèi)在因素進行評價，并結(jié)合學(xué)生的實驗學(xué)習態(tài)度、實驗探究意識等外在表現(xiàn)，實施綜合性過程評價，引導(dǎo)學(xué)生深度反思，加深實驗理解。

以濟南版初中生物八年級下冊“生物對環(huán)境的適應(yīng)與影響”教學(xué)為例，本節(jié)課程教師應(yīng)帶領(lǐng)學(xué)生通過“觀察蚯蚓對土壤的翻耕”實驗活動，探究生物對環(huán)境的影響作用。教師應(yīng)為學(xué)生演示實驗操作過程，引導(dǎo)學(xué)生觀察實驗現(xiàn)象，并結(jié)合實驗內(nèi)容設(shè)計問題，對學(xué)生展開實驗學(xué)習評價。比如，本次實驗需要將“蚯蚓翻耕土壤”的實驗裝置放置于黑暗處，因此，教師可以提問學(xué)生其中的緣由，考查學(xué)生是否掌握了實驗設(shè)計思路，能否根據(jù)蚯蚓的習性對這一問題給出合理解釋。這一問題考查了學(xué)生是否理解本次實驗操作步驟設(shè)計的原因和目的，是教師了解學(xué)生實驗學(xué)習態(tài)度的有效方法。

本次實驗中，原本具有明顯分界線的細沙和土壤會在蚯蚓翻耕土壤的作用下，導(dǎo)致分界線愈發(fā)不明顯，教師可以結(jié)合這一實驗現(xiàn)象要求學(xué)生對“蚯蚓為何會翻耕土壤？”以及“蚯蚓翻耕土壤有何作用？”等問題做出回答，并結(jié)合本次實驗現(xiàn)象簡述生物對環(huán)境的影響作用。這為教師評價學(xué)生是否具備良好的實驗探究意識提供了重要的參考信息。若學(xué)生能夠圍繞實驗，總結(jié)生物與環(huán)境間的關(guān)系和影響作用，則說明學(xué)生根據(jù)實驗內(nèi)容及現(xiàn)象又進一步地展開了深入思考。綜合學(xué)生的回答情況，教師應(yīng)為其實驗學(xué)習成果打分，要求學(xué)生回顧實驗過程，總結(jié)學(xué)習問題，重視復(fù)習鞏固。

四、結(jié)語

深度學(xué)習理念對實現(xiàn)初中生物學(xué)實驗教學(xué)創(chuàng)新與優(yōu)化具有重要作用。深度學(xué)習不僅轉(zhuǎn)變了教師實驗教學(xué)思路，也創(chuàng)新了學(xué)生實驗學(xué)習方法。以深度學(xué)習為指導(dǎo)，教師應(yīng)全面優(yōu)化生物學(xué)實驗教學(xué)設(shè)計，從實驗內(nèi)容指導(dǎo)入手，啟發(fā)學(xué)生生物實驗思維，結(jié)合實驗內(nèi)容設(shè)計問題，激發(fā)學(xué)生的實驗探究熱情，優(yōu)化實驗操作演示，引導(dǎo)學(xué)生探尋實驗本質(zhì)，注重實驗過程評價，組織學(xué)生反思實驗學(xué)習過程，實現(xiàn)生物學(xué)實驗教學(xué)的全面優(yōu)化，培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)思想，開闊學(xué)生的學(xué)習視野，發(fā)揮生物學(xué)實驗教學(xué)的育人價值。