深度學(xué)習(xí)理論在生物教學(xué)中的應(yīng)用

趙恩粉

[摘 要] 隨著新課改的不斷深入，為適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需求，當(dāng)前課堂教學(xué)重點(diǎn)逐漸轉(zhuǎn)向?qū)W生的綜合素養(yǎng)，側(cè)重于學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)，這就需要教師對(duì)傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式做出適應(yīng)性改變。深度學(xué)習(xí)理論是核心素養(yǎng)時(shí)代深化課程改革的主流理念，促使學(xué)生深度建構(gòu)知識(shí)體系，實(shí)現(xiàn)核心素養(yǎng)的提升。文章結(jié)合教學(xué)實(shí)際，分析了深度學(xué)習(xí)理論下高中生物課堂的創(chuàng)新教學(xué)策略。

[關(guān)鍵詞] 深度學(xué)習(xí)；高中生物；高效課堂；教學(xué)方法；核心素養(yǎng)

一、深度學(xué)習(xí)教學(xué)的原則

任務(wù)驅(qū)動(dòng)是促進(jìn)學(xué)生深度思考、建構(gòu)深度學(xué)習(xí)課堂的最實(shí)用方法。在任務(wù)驅(qū)動(dòng)下，學(xué)生能夠準(zhǔn)確把握學(xué)習(xí)主題，在教師的引導(dǎo)下自主開展深度探究，在深度探究的過程中實(shí)現(xiàn)知識(shí)體系建構(gòu)。因此，教師應(yīng)聚焦任務(wù)驅(qū)動(dòng)課堂設(shè)計(jì)，通過迭代性、整合性及協(xié)作性的任務(wù)設(shè)計(jì)，驅(qū)動(dòng)學(xué)生深度學(xué)習(xí)。

（一）迭代性任務(wù)設(shè)計(jì)

迭代性任務(wù)設(shè)計(jì)旨在引領(lǐng)學(xué)生在循環(huán)設(shè)計(jì)中不斷深入思考，在迭代的過程中完善任務(wù)作品。因此，教師應(yīng)設(shè)計(jì)具有迭代開展性質(zhì)的任務(wù)驅(qū)動(dòng)，并結(jié)合評(píng)價(jià)修改等方式，實(shí)現(xiàn)課堂上的循環(huán)設(shè)計(jì)，達(dá)到深度學(xué)習(xí)的效果。

布置生物模型設(shè)計(jì)任務(wù)，并鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)模型進(jìn)行迭代優(yōu)化，是有效促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的方法。比如，在學(xué)習(xí)“細(xì)胞的類型和結(jié)構(gòu)”這一小節(jié)時(shí)，需要學(xué)生了解細(xì)胞膜的組成及結(jié)構(gòu)，教師布置課堂任務(wù)讓學(xué)生針對(duì)細(xì)胞膜的功能和特性設(shè)計(jì)生物模型。學(xué)生的第一版設(shè)計(jì)僅考慮到雙層特性，用兩排乒乓球及鐵絲的組合頭尾相連做了細(xì)胞膜的模型，并沒有正確體現(xiàn)出磷脂雙分子層的特性。對(duì)第一版設(shè)計(jì)修改后，學(xué)生做出第二版設(shè)計(jì)，將尾尾相連的兩層乒乓球及鐵絲組合得到了雙層模型，這一版設(shè)計(jì)卻沒有體現(xiàn)出糖蛋白及糖分子的分布情況。最后一版的設(shè)計(jì)在乒乓球組合中插入了一部分泡沫表示糖蛋白，并且將泡沫分為兩種不同的狀態(tài)，分別是貫穿整個(gè)膜的通道蛋白及僅附著于細(xì)胞膜表面的糖蛋白，準(zhǔn)確地表示出了細(xì)胞膜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。在上述任務(wù)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)中，學(xué)生針對(duì)細(xì)胞膜的模型設(shè)計(jì)不斷地迭代優(yōu)化，逐漸深入了解了細(xì)胞膜的功能及結(jié)構(gòu)，高效地實(shí)現(xiàn)了課堂的深度學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生深入理解了細(xì)胞膜的生物特性。

（二）整合性任務(wù)設(shè)計(jì)

信息整合是促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的常見方法。通過新舊知識(shí)的融合及前后知識(shí)的關(guān)聯(lián)，可以有效地促進(jìn)學(xué)生將已有的知識(shí)點(diǎn)充分融會(huì)貫通，在原有認(rèn)知體系的基礎(chǔ)上更新迭代，建立系統(tǒng)性的知識(shí)體系。因此，教師應(yīng)合理布置整合性驅(qū)動(dòng)任務(wù)，在知識(shí)整合的環(huán)節(jié)中促進(jìn)學(xué)生實(shí)現(xiàn)融會(huì)貫通與深度建構(gòu)。

針對(duì)具有延續(xù)性的教學(xué)內(nèi)容，布置整合性教學(xué)任務(wù)，可以有效地實(shí)現(xiàn)課堂中的深度學(xué)習(xí)。比如，在學(xué)習(xí)“人類遺傳病”這一小節(jié)內(nèi)容時(shí)，由于遺傳病的遺傳特性與前面所學(xué)的基因自由組合定律具有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)，因此，教師可引領(lǐng)學(xué)生對(duì)這一部分內(nèi)容進(jìn)行整合，梳理知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)。結(jié)合調(diào)研結(jié)果對(duì)遺傳特性進(jìn)行分析，學(xué)生發(fā)現(xiàn)常見的單基因遺傳病可以分為常染色體顯性遺傳病、X染色體隱性遺傳病、性連鎖遺傳病、X連鎖隱性遺傳病等幾種遺傳方式。而分布在不同染色體上遺傳病基因的遺傳方式與自由組合定律息息相關(guān)。在上述教學(xué)環(huán)節(jié)中，學(xué)生在課堂任務(wù)驅(qū)動(dòng)下積極進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)的梳理整合，將已有的自由組合定律相關(guān)知識(shí)內(nèi)容與新知中的遺傳病的遺傳特性整合建構(gòu)，深刻地認(rèn)識(shí)到了生物遺傳學(xué)的原理及社會(huì)應(yīng)用價(jià)值。

（三）協(xié)作性任務(wù)設(shè)計(jì)

團(tuán)隊(duì)協(xié)作不僅是當(dāng)前社會(huì)的主流需求，還是促進(jìn)課堂深度學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)的有效方法。因此，教師應(yīng)布置小組協(xié)作探究任務(wù)，鼓勵(lì)學(xué)生在協(xié)作探究中發(fā)散思維，以思維碰撞的形式促進(jìn)知識(shí)更新，實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。

比如，在學(xué)習(xí)“細(xì)胞呼吸”這一小節(jié)時(shí)，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生以小組協(xié)作的形式對(duì)細(xì)胞呼吸的類型、特點(diǎn)及詳細(xì)的過程進(jìn)行探究。通過小組協(xié)作探究，學(xué)生將有氧和無氧兩種呼吸方式做了深度對(duì)比，發(fā)現(xiàn)兩者均可以分為兩個(gè)階段，在第一個(gè)階段兩者的反應(yīng)變化完全一致，都是能量來源葡萄糖向丙酮酸的轉(zhuǎn)化，但是在第二個(gè)階段中，雖然最終結(jié)果都是產(chǎn)生了能量，但是具體的產(chǎn)物存在差異。學(xué)生在思維碰撞中實(shí)現(xiàn)深度思考，通過內(nèi)化吸收不同個(gè)體的見解對(duì)自己的知識(shí)體系進(jìn)行更新，從而提高課堂深度學(xué)習(xí)的效率。

二、深度學(xué)習(xí)教學(xué)策略

學(xué)生是課堂的主體，教師在開展教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)務(wù)必對(duì)學(xué)生的心理認(rèn)知特點(diǎn)有清晰的認(rèn)知，設(shè)計(jì)應(yīng)契合學(xué)生的身心特點(diǎn)，為深度學(xué)習(xí)的實(shí)現(xiàn)提供課堂基礎(chǔ)。結(jié)合學(xué)生在這一階段的心理特點(diǎn)，教師應(yīng)采用角色置換、問題解決及過程反思等策略強(qiáng)化課堂深度學(xué)習(xí)的效果。

（一）置換角色，調(diào)動(dòng)心理需求

營造生動(dòng)有趣的課堂學(xué)習(xí)氛圍，是調(diào)動(dòng)學(xué)生內(nèi)在心理需求、激發(fā)課堂學(xué)習(xí)動(dòng)力的常見手段，對(duì)課堂深度學(xué)習(xí)的實(shí)現(xiàn)有著十分積極的意義。因此，教師應(yīng)采用角色置換等手段提升課堂學(xué)習(xí)的趣味性，調(diào)動(dòng)學(xué)生的心理需求。

基于翻轉(zhuǎn)課堂設(shè)計(jì)以學(xué)生為主體的課堂教學(xué)，實(shí)現(xiàn)課堂中的角色置換，可以有效調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。比如，在學(xué)習(xí)“ATP和酶”這一小節(jié)時(shí)，教師可以開展翻轉(zhuǎn)課堂活動(dòng)，讓學(xué)生主動(dòng)報(bào)名，分享自己的學(xué)習(xí)感想。由于有了可以上臺(tái)展示的機(jī)會(huì)，學(xué)生踴躍地參與課堂活動(dòng)，并進(jìn)行了十分高效的學(xué)習(xí)分享。某同學(xué)著重分析了不同實(shí)驗(yàn)對(duì)比中酶在生物反應(yīng)中的作用過程，通過對(duì)比在不同條件下H2O2溶液的分解效果，以及對(duì)比在相同濃度及溫度下加入不同試劑的效果，發(fā)現(xiàn)僅在滴入FeCL3溶液及肝臟研磨液的實(shí)驗(yàn)中才有明顯現(xiàn)象，從而得出結(jié)論：Fe3+及肝臟研磨液中的過氧化氫酶均有加速分解的情況，過氧化氫酶的效果更顯著。通過該學(xué)生的分享，其他學(xué)生對(duì)這部分知識(shí)的理解更加深入了。在上述教學(xué)設(shè)計(jì)中，教師將課堂學(xué)習(xí)的主體地位交給學(xué)生，實(shí)現(xiàn)了師生的角色置換，不僅有效調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性，還鼓勵(lì)學(xué)生在分享中加深印象，促進(jìn)課堂深度學(xué)習(xí)的實(shí)現(xiàn)。

（二）解決問題，發(fā)展高階思維

發(fā)展思維能力是提升深度學(xué)習(xí)效率的基礎(chǔ)。在深度學(xué)習(xí)課堂中，教師應(yīng)重視學(xué)生思維能力的培養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生的思維向縱深發(fā)展。因此，教師應(yīng)采用問題解決的教學(xué)策略，將高階思維方式滲透于解題過程中，引領(lǐng)學(xué)生在解決問題的同時(shí)感受其中的思維方式，促進(jìn)高階思維的發(fā)展及深度學(xué)習(xí)的實(shí)現(xiàn)。

真實(shí)的問題情境對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的遷移復(fù)用能力及高階思維有著促進(jìn)作用。通過問題情境的創(chuàng)設(shè)，學(xué)生的積極性可以被充分激發(fā)。在解決問題的過程中，學(xué)生可以親身體驗(yàn)到生物知識(shí)的應(yīng)用過程，感受到生物學(xué)科的應(yīng)用價(jià)值。

（三）反思過程，指導(dǎo)自我調(diào)節(jié)

“學(xué)而不思則罔”這句話準(zhǔn)確地闡述了學(xué)習(xí)與思考之間相互依存、互為表里的關(guān)系。在深度學(xué)習(xí)課堂中，教師同樣需要注意學(xué)生的自我思考，強(qiáng)化學(xué)生在新知學(xué)習(xí)后的自主反思，引領(lǐng)學(xué)生反思生物生命活動(dòng)的過程，促進(jìn)學(xué)生在自我調(diào)節(jié)的過程中深度思考。

比如，在教學(xué)“光合作用”這一小節(jié)時(shí)，教師在講解光合作用的過程之后，設(shè)計(jì)反思環(huán)節(jié)，讓學(xué)生在腦海中回顧光合作用的全過程，反思自己在認(rèn)知上的不足，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自我調(diào)節(jié)。學(xué)生首先對(duì)光合作用的過程進(jìn)行反思，明確光合作用一般是在光合色素作用下，發(fā)生在植物葉綠體類囊體薄膜上，發(fā)生光合反應(yīng)將太陽能及空氣中的CO2轉(zhuǎn)化為生物能。其產(chǎn)物包括氧氣及糖類物質(zhì)。光合作用的具體過程包括光反應(yīng)、暗反應(yīng)兩個(gè)階段：第一階段包括水的光解2H2O=4H+O2，以及ATP的合成，體現(xiàn)為光能—ATP化學(xué)能的轉(zhuǎn)化；而暗反應(yīng)階段包括CO2的固定及C3的還原，體現(xiàn)為ATP化學(xué)能—糖類穩(wěn)定化學(xué)能的轉(zhuǎn)化。通過反思環(huán)節(jié)，學(xué)生在認(rèn)識(shí)上的不足之處被修正了。反思環(huán)節(jié)對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的實(shí)現(xiàn)有著十分積極的作用，尤其是在比較復(fù)雜的生物生命活動(dòng)教學(xué)中，教師應(yīng)著重設(shè)計(jì)反思環(huán)節(jié)，促進(jìn)學(xué)生的自我調(diào)節(jié)。

三、深度學(xué)習(xí)教學(xué)過程

深度學(xué)習(xí)課堂的教學(xué)設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)課堂的區(qū)別在于更加注重學(xué)生思維能力的培養(yǎng)及知識(shí)的綜合與同化，促進(jìn)知識(shí)體系的深度建構(gòu)。因此，深度學(xué)習(xí)課堂的教學(xué)過程應(yīng)總結(jié)為覺知、綜合、同化三個(gè)階段，通過優(yōu)化教學(xué)過程，促進(jìn)高效深度學(xué)習(xí)課堂教學(xué)的開展。

（一）覺知，做好前期鋪墊

覺知是學(xué)生認(rèn)識(shí)新知、接觸新知的第一階段。在這一階段，教師應(yīng)充分發(fā)揮引導(dǎo)作用，優(yōu)化預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)，以問題情境及挑戰(zhàn)性任務(wù)為前期鋪墊，促使學(xué)生在這一階段深入了解相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，激活自身探知欲望。

覺知環(huán)節(jié)不僅可以激活學(xué)生的探知欲望，還可以讓教師對(duì)學(xué)生的認(rèn)知情況有準(zhǔn)確的掌握，為后續(xù)階段講解做好鋪墊。比如，在學(xué)習(xí)“DNA的結(jié)構(gòu)和DNA的復(fù)制”這一小節(jié)時(shí)，教師可布置預(yù)習(xí)任務(wù)如下：DNA的基本組成是什么？DNA的結(jié)構(gòu)是怎樣的？簡述DNA復(fù)制的過程。在任務(wù)驅(qū)動(dòng)下，學(xué)生有針對(duì)性地預(yù)習(xí)了相關(guān)內(nèi)容，包括DNA的基本組成為四種脫氧核糖核苷酸，按照特定的組合形式排列為長基因鏈的結(jié)構(gòu)。同時(shí)也暴露出學(xué)生對(duì)DNA復(fù)制過程的了解不足，無法準(zhǔn)確分析DNA復(fù)制發(fā)生的時(shí)間階段，因此后續(xù)教學(xué)中教師可以有側(cè)重地加強(qiáng)薄弱部分的知識(shí)講解，充分發(fā)揮預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)前期鋪墊的作用。覺知環(huán)節(jié)是實(shí)現(xiàn)課堂深度學(xué)習(xí)的首要階段，教師應(yīng)結(jié)合課程標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定明確的教學(xué)目標(biāo)及預(yù)習(xí)階段的學(xué)習(xí)任務(wù)，營造積極主動(dòng)的學(xué)習(xí)氛圍，準(zhǔn)確把握學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，為開展深度學(xué)習(xí)課堂教學(xué)做好鋪墊。

（二）綜合，建構(gòu)知識(shí)體系

綜合環(huán)節(jié)旨在對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行深度教學(xué)，讓學(xué)生學(xué)有所得，能夠建立完善的知識(shí)體系，這就需要教師在講解的過程中有意識(shí)地針對(duì)覺知環(huán)節(jié)出現(xiàn)的薄弱點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)足，并對(duì)已有的知識(shí)進(jìn)行綜合整理，在同伴交流及教師指導(dǎo)下完成新舊知識(shí)的融合，建構(gòu)知識(shí)體系。

比如，在學(xué)習(xí)“物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸”這一小節(jié)時(shí)，通過分類歸納的方法對(duì)不同物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸方式進(jìn)行綜合整理，助力學(xué)生建立知識(shí)體系。首先，對(duì)跨膜運(yùn)輸物質(zhì)的大小進(jìn)行分類，得到大分子物質(zhì)及小分子物質(zhì)兩個(gè)分支，其中大分子物質(zhì)根據(jù)細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型，以胞吞胞吐的方式實(shí)現(xiàn)細(xì)胞膜內(nèi)外的傳輸。而小分子物質(zhì)如礦物質(zhì)離子等物質(zhì)則通過跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞?，?duì)其繼續(xù)細(xì)分得到主動(dòng)運(yùn)輸（K+、Na+）和被動(dòng)運(yùn)輸兩種方式。主動(dòng)運(yùn)輸方式需要消耗能力，可以實(shí)現(xiàn)由低濃度到高濃度的運(yùn)輸，而被動(dòng)運(yùn)輸方式根據(jù)是否需要載體又可以細(xì)分為協(xié)助擴(kuò)散（葡萄糖）和自由擴(kuò)散（水、氧氣）兩種由高濃度到低濃度的運(yùn)輸方式。其次，通過分類的方式建立完善的物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)木C合模型。在綜合環(huán)節(jié)教學(xué)中，教師應(yīng)充分發(fā)揮引導(dǎo)作用，結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知薄弱點(diǎn)精準(zhǔn)突擊，幫助學(xué)生整理綜合多模塊生物知識(shí)原理，促進(jìn)課堂深度學(xué)習(xí)的實(shí)現(xiàn)，助力學(xué)生建構(gòu)完善的知識(shí)體系。

（三）同化，內(nèi)化學(xué)科素養(yǎng)

同化環(huán)節(jié)是深度學(xué)習(xí)課堂的核心過程。在這一過程教學(xué)中，教師應(yīng)著重滲透學(xué)科核心素養(yǎng)，以核心素養(yǎng)的培養(yǎng)提升為著力點(diǎn)，促進(jìn)學(xué)生深度理解生物知識(shí)，將其內(nèi)化遷移為自己的知識(shí)儲(chǔ)備，并實(shí)現(xiàn)遷移復(fù)用，提升應(yīng)用能力。

結(jié)合社會(huì)熱點(diǎn)滲透生物學(xué)科應(yīng)用價(jià)值，是促進(jìn)知識(shí)內(nèi)化的有效方法。比如，在學(xué)習(xí)“人體生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)”這一小節(jié)時(shí)，學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)確定人體的最佳溫度應(yīng)維持在37℃左右，當(dāng)病毒入侵導(dǎo)致身體體溫上升時(shí)，為了維持一個(gè)正常的體溫水平，應(yīng)通過人體自身的散熱功能加強(qiáng)散熱。所以，面對(duì)高溫病人正確的方法應(yīng)該是通過溫水擦拭等一些物理手段降溫，而不是用增加衣物或蓋棉被的方式促進(jìn)排汗來達(dá)到降溫的效果。通過實(shí)際問題中的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)已有知識(shí)的內(nèi)化，促進(jìn)知識(shí)體系的深度建構(gòu)。由此可見，在實(shí)踐應(yīng)用背景下，學(xué)生可以深刻地理解生物知識(shí)的內(nèi)在本質(zhì)，理解其在生命活動(dòng)中的應(yīng)用過程，并且能夠內(nèi)化吸收，結(jié)合已有的生物知識(shí)分析在實(shí)際生活中的生物生命活動(dòng)過程，提升學(xué)生的生物核心素養(yǎng)。

綜上所述，深度學(xué)習(xí)理論是當(dāng)前教育背景下滲透核心素養(yǎng)教學(xué)、提升綜合素養(yǎng)水平的全新趨勢。教師應(yīng)結(jié)合深度學(xué)習(xí)理念轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教學(xué)模式，注重學(xué)生思維能力及核心素養(yǎng)的培育，以更好地促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)，提高高中生物課堂的教學(xué)效率。

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