基于深度學習的高中生物學教學中有效創(chuàng)設(shè)問題情境的策略研究

摘 "要：為探討在高中《生物學》教學中如何創(chuàng)設(shè)有效的問題情境，促進學生進行深度學習，本文基于深度學習的部分特征，以“基因工程的基本操作程序”、“基因的表達”和“人類遺傳病”為例，介紹創(chuàng)設(shè)情境的方法和如何進行問題設(shè)計。

關(guān)鍵詞：深度學習；生物學；問題情境；教學；高中

中圖分類號：G712 文獻標志碼：A 文章編號：1001-0769（2025）01-0104-03

深度學習是指學生在真實的問題情境中，在教師的引導(dǎo)下積極主動地參與有挑戰(zhàn)性的學習活動，在淺層學習的基礎(chǔ)上，主動建構(gòu)知識，并能夠進行知識的遷移應(yīng)用[1]。其目的是具體的，且指向社會和人的全面發(fā)展，因此促進學生深度學習是培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)的基本路徑[2]。在“雙新”教育改革的大環(huán)境下，隨著在教學中落實學生生物學核心素養(yǎng)發(fā)展理念的不斷深入，深度學習作為培養(yǎng)學生生物學核心素養(yǎng)的重要實踐途徑，得到了一線教育工作者的廣泛重視，而創(chuàng)設(shè)有效的問題情境是深度學習的重要環(huán)節(jié)[3]。因此，基于核心素養(yǎng)導(dǎo)向下進行高中生物學教學的改革，如何創(chuàng)設(shè)有效的問題情境是重中之重。本文將以深度學習的5個基本特征中的活動與體驗、本質(zhì)與變式、遷移與運用作為指引，探討如何創(chuàng)設(shè)有效的問題情境來促進學生達成深度學習。

1 "活動與體驗——通過生物學實驗創(chuàng)設(shè)問題情境

不難理解，活動與體驗指向?qū)W習機制，要求學生進行的不是簡單的肢體活動，而是要主動思考，并全身心投入學習活動，得到切實體驗[2]?？茖W實驗的過程包括提出問題、做出假設(shè)、制定計劃、進行實驗、采集證據(jù)、分析論證評估、得出結(jié)論、合作交流。這是一個把生物學理論與相關(guān)實踐結(jié)合起來、主動且有目的的過程，不僅要求學生具有扎實的知識基礎(chǔ)，還要求學生具備發(fā)現(xiàn)問題、動手、觀察、深度思考、與同伴交流合作等能力，與深度學習的特征深度契合。因此，教師可以運用實驗過程或?qū)嶒灲Y(jié)果等來創(chuàng)設(shè)問題情境，訓練學生思維的嚴密性，促進學生深度學習。

例如，在學習“基因工程的基本操作程序”這一節(jié)課時，教師可以以“轉(zhuǎn)基因作物提高糧食產(chǎn)量與抗逆性”研究成果為主題創(chuàng)設(shè)情境背景，在講授新課之前，向?qū)W生展示由于全球氣候變化、資源匱乏、人口急劇增長等因素，糧食安全目前面臨的嚴峻形勢。提問：“假設(shè)你是農(nóng)業(yè)科學研究者，面對人口大國日益增長的糧食需求以及近年來極端天氣頻發(fā)的難題，你會如何應(yīng)用基因工程技術(shù)來改良農(nóng)作物，提高其抗逆性和糧食產(chǎn)量？”隨后進入新課，向?qū)W生講授基因工程的基本原理，之后提出一個具體的實驗案例，如“怎樣將抗蟲基因整合到水稻幼苗中，并驗證其抗蟲效果”。接著，設(shè)計一系列前后呼應(yīng)的問題串：“抗蟲基因的選擇依據(jù)是什么？”“如何確定該基因能夠穩(wěn)定地整合到水稻幼苗的基因組中？”“如何檢測轉(zhuǎn)基因水稻是否真具有抗蟲性？”這些問題將引導(dǎo)學生深入思考實驗設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，主動學習基因工程的基本操作程序，感受科學實驗的過程，體驗科學家思維邏輯的嚴密性，從而培養(yǎng)學生的科學思維，進而提升學生的生物學核心素養(yǎng)，達成深度學習的效果。

2 "本質(zhì)與變式——利用基本概念創(chuàng)設(shè)舉一反三的問題情境

本質(zhì)與變式映射的是學生對學習內(nèi)容的深度處理。它不僅僅指學生對事實和零散知識點的記憶，更要求學生通過教師講解理解基本概念，把握知識本質(zhì)，理解知識點間的聯(lián)系，舉一反三，能夠解決由基本概念派生的其他問題。由此入手，教師可以在教學中適當?shù)嘏e出與學習內(nèi)容具有相關(guān)性的例子或是與其對立的例子，通過基本概念創(chuàng)設(shè)舉一反三的問題情境。

例如，在學習“基因的表達”這節(jié)課時，教師首先可以向?qū)W生講授DNA轉(zhuǎn)錄的基本概念，隨后創(chuàng)設(shè)情境，把DNA轉(zhuǎn)錄場所比作一個轉(zhuǎn)錄工廠，以這個情境為前提提出核心問題，“假設(shè)在座的每位同學就是這個工廠內(nèi)的‘轉(zhuǎn)錄工程師’，請詳細介紹你的工作流程，描述你是如何操作DNA模板來合成一條mRNA分子，包括所需要的原料、酶、起始信號和終止信號等?！彪S后引出舉一反三的問題鏈，如對于調(diào)控機制教師可以提問：“細胞中轉(zhuǎn)錄過程不是隨便發(fā)生的，請同學們從啟動子、增強子、阻遏物等的作用入手，思考并列舉幾種調(diào)控轉(zhuǎn)錄速率和特異性的機制。”對于異常轉(zhuǎn)錄的后果，教師可以提問：“若細胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄過程出現(xiàn)異常，如因為基因突變致使轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點變化，會對細胞產(chǎn)生什么影響？能否舉例說明這種異常在疾病發(fā)生中的作用？”以上問題鏈可以引導(dǎo)學生深入理解轉(zhuǎn)錄過程，并能夠?qū)⑦@一核心概念舉一反三地應(yīng)用到更廣泛以及相關(guān)的生物學現(xiàn)象中去，促進學生深度學習。

3 "遷移與運用——利用生產(chǎn)生活經(jīng)驗創(chuàng)設(shè)問題情境

“遷移與運用”與“本質(zhì)與變式”有著內(nèi)在聯(lián)系，在進行學習活動時，只有深刻把握知識的本質(zhì)，才能對其加以遷移與運用，可以說“遷移與運用”是對“本質(zhì)與變式”的驗證[2]。遷移是由學習轉(zhuǎn)為應(yīng)用的手段，將經(jīng)驗通過思維進行發(fā)散和提升，運用則是將抽象的經(jīng)驗外顯以及可操作化。這一過程對教學的教育性具有重大意義，也為學生將來步入社會實踐打下了堅實的基礎(chǔ)。因此，教師應(yīng)深刻把握深度學習的特征，重視在教學中采用可以使學生將知識遷移與運用的教學方法，實現(xiàn)學生的全面培養(yǎng)。生物科學與現(xiàn)實生活有著密不可分的聯(lián)系，生物科學所囊括的知識是人類在生產(chǎn)活動和生活實踐中積累的經(jīng)驗知識，而生產(chǎn)生活的過程也是進行知識遷移與運用的過程[4]。因此，教師可以在教學中運用生產(chǎn)生活經(jīng)驗來創(chuàng)設(shè)問題情境。

例如，在學習“人類遺傳病”這節(jié)課時，教師可以在課堂伊始提出“家族健康的鑰匙——打開遺傳病的謎團”這樣一個情境主題，隨后從日常生活中的一個常見場景開始：“小琪是一個高中生，最近發(fā)現(xiàn)家里好幾位親戚都患有同一種疾病，如糖尿病或色盲。小琪產(chǎn)生了疑問，為什么這些疾病會在家族中頻繁出現(xiàn)，難道在他們的基因里有異于常人的秘密嗎？”將學生帶入情境，隨后提出本節(jié)課的核心問題：“結(jié)合你所學過的知識，試著解釋某些疾病為什么會在小琪家族中頻繁出現(xiàn)？這背后可能蘊含著什么生物學原理？”接著利用生產(chǎn)生活經(jīng)驗提出問題鏈，如“在農(nóng)村或相對落后地區(qū)，還存在著近親結(jié)婚的現(xiàn)象。請分析近親結(jié)婚會增加遺傳病的發(fā)生風險是出于什么原因？請用具體的例子來說明?！痹偃纭拔覀兗热恢懒诉z傳病與基因有關(guān)，那么我們是否能夠采用相關(guān)技術(shù)對其進行預(yù)防和干預(yù)？”通過上述問題情境，可以使學生在理解人類遺傳病的基本概念、遺傳方式的同時，深入思考如何運用現(xiàn)代科技手段來預(yù)防、診斷和治療遺傳病，再次印證教育與生活息息相關(guān)，也體現(xiàn)了深度學習的意義。

4 "結(jié)語

綜上，促進學生深度學習在高中生物學教學中對提升學生生物學核心素養(yǎng)具有重要意義，利用生物學實驗、基本概念、生產(chǎn)生活經(jīng)驗等方法創(chuàng)設(shè)問題情境，能夠有效地激發(fā)學生興趣，培養(yǎng)學生的科學思維和創(chuàng)新能力、綜合能力。未來，隨著教育改革的深入，問題情境創(chuàng)設(shè)將更加多元化和個性化，為培養(yǎng)全面發(fā)展的高素質(zhì)人才奠定堅實基礎(chǔ)。

參考文獻

[1] 吳久宏，丁奕然．深度學習下的生物學課堂特質(zhì)及教學策略[J]．教學與管理，2020（31）：73-75.

[2] 郭華．深度學習及其意義[J]．課程·教材·教法，2016，36（11）：25-32.

[3] 中華人民共和國教育部．普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）[S]．北京：人民教育出版社，2020.

[4] 徐洪偉．高中生物學教學中創(chuàng)設(shè)問題情境的應(yīng)用探索[J]．讀寫算，2022（28）：67-69.