深度學習理論在生物教學中的應用

趙恩粉

[摘 要] 隨著新課改的不斷深入，為適應社會發展的需求，當前課堂教學重點逐漸轉向學生的綜合素養，側重于學生綜合能力的培養，這就需要教師對傳統課堂教學模式做出適應性改變。深度學習理論是核心素養時代深化課程改革的主流理念，促使學生深度建構知識體系，實現核心素養的提升。文章結合教學實際，分析了深度學習理論下高中生物課堂的創新教學策略。

[關鍵詞] 深度學習；高中生物；高效課堂；教學方法；核心素養

一、深度學習教學的原則

任務驅動是促進學生深度思考、建構深度學習課堂的最實用方法。在任務驅動下，學生能夠準確把握學習主題，在教師的引導下自主開展深度探究，在深度探究的過程中實現知識體系建構。因此，教師應聚焦任務驅動課堂設計，通過迭代性、整合性及協作性的任務設計，驅動學生深度學習。

（一）迭代性任務設計

迭代性任務設計旨在引領學生在循環設計中不斷深入思考，在迭代的過程中完善任務作品。因此，教師應設計具有迭代開展性質的任務驅動，并結合評價修改等方式，實現課堂上的循環設計，達到深度學習的效果。

布置生物模型設計任務，并鼓勵學生對設計模型進行迭代優化，是有效促進學生深度學習的方法。比如，在學習“細胞的類型和結構”這一小節時，需要學生了解細胞膜的組成及結構，教師布置課堂任務讓學生針對細胞膜的功能和特性設計生物模型。學生的第一版設計僅考慮到雙層特性，用兩排乒乓球及鐵絲的組合頭尾相連做了細胞膜的模型，并沒有正確體現出磷脂雙分子層的特性。對第一版設計修改后，學生做出第二版設計，將尾尾相連的兩層乒乓球及鐵絲組合得到了雙層模型，這一版設計卻沒有體現出糖蛋白及糖分子的分布情況。最后一版的設計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，分別是貫穿整個膜的通道蛋白及僅附著于細胞膜表面的糖蛋白，準確地表示出了細胞膜的內部結構。在上述任務驅動設計中，學生針對細胞膜的模型設計不斷地迭代優化，逐漸深入了解了細胞膜的功能及結構，高效地實現了課堂的深度學習，促進學生深入理解了細胞膜的生物特性。

（二）整合性任務設計

信息整合是促進學生深度學習的常見方法。通過新舊知識的融合及前后知識的關聯，可以有效地促進學生將已有的知識點充分融會貫通，在原有認知體系的基礎上更新迭代，建立系統性的知識體系。因此，教師應合理布置整合性驅動任務，在知識整合的環節中促進學生實現融會貫通與深度建構。

針對具有延續性的教學內容，布置整合性教學任務，可以有效地實現課堂中的深度學習。比如，在學習“人類遺傳病”這一小節內容時，由于遺傳病的遺傳特性與前面所學的基因自由組合定律具有較強的關聯，因此，教師可引領學生對這一部分內容進行整合，梳理知識點之間的關聯。結合調研結果對遺傳特性進行分析，學生發現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。在上述教學環節中，學生在課堂任務驅動下積極進行知識點的梳理整合，將已有的自由組合定律相關知識內容與新知中的遺傳病的遺傳特性整合建構，深刻地認識到了生物遺傳學的原理及社會應用價值。

（三）協作性任務設計

團隊協作不僅是當前社會的主流需求，還是促進課堂深度學習實現的有效方法。因此，教師應布置小組協作探究任務，鼓勵學生在協作探究中發散思維，以思維碰撞的形式促進知識更新，實現深度學習。

比如，在學習“細胞呼吸”這一小節時，教師應引導學生以小組協作的形式對細胞呼吸的類型、特點及詳細的過程進行探究。通過小組協作探究，學生將有氧和無氧兩種呼吸方式做了深度對比，發現兩者均可以分為兩個階段，在第一個階段兩者的反應變化完全一致，都是能量來源葡萄糖向丙酮酸的轉化，但是在第二個階段中，雖然最終結果都是產生了能量，但是具體的產物存在差異。學生在思維碰撞中實現深度思考，通過內化吸收不同個體的見解對自己的知識體系進行更新，從而提高課堂深度學習的效率。

二、深度學習教學策略

學生是課堂的主體，教師在開展教學設計時務必對學生的心理認知特點有清晰的認知，設計應契合學生的身心特點，為深度學習的實現提供課堂基礎。結合學生在這一階段的心理特點，教師應采用角色置換、問題解決及過程反思等策略強化課堂深度學習的效果。

（一）置換角色，調動心理需求

營造生動有趣的課堂學習氛圍，是調動學生內在心理需求、激發課堂學習動力的常見手段，對課堂深度學習的實現有著十分積極的意義。因此，教師應采用角色置換等手段提升課堂學習的趣味性，調動學生的心理需求。

基于翻轉課堂設計以學生為主體的課堂教學，實現課堂中的角色置換，可以有效調動學生的積極性。比如，在學習“ATP和酶”這一小節時，教師可以開展翻轉課堂活動，讓學生主動報名，分享自己的學習感想。由于有了可以上臺展示的機會，學生踴躍地參與課堂活動，并進行了十分高效的學習分享。某同學著重分析了不同實驗對比中酶在生物反應中的作用過程，通過對比在不同條件下H2O2溶液的分解效果，以及對比在相同濃度及溫度下加入不同試劑的效果，發現僅在滴入FeCL3溶液及肝臟研磨液的實驗中才有明顯現象，從而得出結論：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。通過該學生的分享，其他學生對這部分知識的理解更加深入了。在上述教學設計中，教師將課堂學習的主體地位交給學生，實現了師生的角色置換，不僅有效調動了學生的積極性，還鼓勵學生在分享中加深印象，促進課堂深度學習的實現。

（二）解決問題，發展高階思維

發展思維能力是提升深度學習效率的基礎。在深度學習課堂中，教師應重視學生思維能力的培養，促進學生的思維向縱深發展。因此，教師應采用問題解決的教學策略，將高階思維方式滲透于解題過程中，引領學生在解決問題的同時感受其中的思維方式，促進高階思維的發展及深度學習的實現。

真實的問題情境對于培養學生的遷移復用能力及高階思維有著促進作用。通過問題情境的創設，學生的積極性可以被充分激發。在解決問題的過程中，學生可以親身體驗到生物知識的應用過程，感受到生物學科的應用價值。

（三）反思過程，指導自我調節

“學而不思則罔”這句話準確地闡述了學習與思考之間相互依存、互為表里的關系。在深度學習課堂中，教師同樣需要注意學生的自我思考，強化學生在新知學習后的自主反思，引領學生反思生物生命活動的過程，促進學生在自我調節的過程中深度思考。

比如，在教學“光合作用”這一小節時，教師在講解光合作用的過程之后，設計反思環節，讓學生在腦海中回顧光合作用的全過程，反思自己在認知上的不足，進而實現自我調節。學生首先對光合作用的過程進行反思，明確光合作用一般是在光合色素作用下，發生在植物葉綠體類囊體薄膜上，發生光合反應將太陽能及空氣中的CO2轉化為生物能。其產物包括氧氣及糖類物質。光合作用的具體過程包括光反應、暗反應兩個階段：第一階段包括水的光解2H2O=4H+O2，以及ATP的合成，體現為光能—ATP化學能的轉化；而暗反應階段包括CO2的固定及C3的還原，體現為ATP化學能—糖類穩定化學能的轉化。通過反思環節，學生在認識上的不足之處被修正了。反思環節對于培養學生的自主學習能力、促進深度學習的實現有著十分積極的作用，尤其是在比較復雜的生物生命活動教學中，教師應著重設計反思環節，促進學生的自我調節。

三、深度學習教學過程

深度學習課堂的教學設計與傳統課堂的區別在于更加注重學生思維能力的培養及知識的綜合與同化，促進知識體系的深度建構。因此，深度學習課堂的教學過程應總結為覺知、綜合、同化三個階段，通過優化教學過程，促進高效深度學習課堂教學的開展。

（一）覺知，做好前期鋪墊

覺知是學生認識新知、接觸新知的第一階段。在這一階段，教師應充分發揮引導作用，優化預習環節設計，以問題情境及挑戰性任務為前期鋪墊，促使學生在這一階段深入了解相關知識點，激活自身探知欲望。

覺知環節不僅可以激活學生的探知欲望，還可以讓教師對學生的認知情況有準確的掌握，為后續階段講解做好鋪墊。比如，在學習“DNA的結構和DNA的復制”這一小節時，教師可布置預習任務如下：DNA的基本組成是什么？DNA的結構是怎樣的？簡述DNA復制的過程。在任務驅動下，學生有針對性地預習了相關內容，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構。同時也暴露出學生對DNA復制過程的了解不足，無法準確分析DNA復制發生的時間階段，因此后續教學中教師可以有側重地加強薄弱部分的知識講解，充分發揮預習環節前期鋪墊的作用。覺知環節是實現課堂深度學習的首要階段，教師應結合課程標準設定明確的教學目標及預習階段的學習任務，營造積極主動的學習氛圍，準確把握學生的認知特點，為開展深度學習課堂教學做好鋪墊。

（二）綜合，建構知識體系

綜合環節旨在對教學內容進行深度教學，讓學生學有所得，能夠建立完善的知識體系，這就需要教師在講解的過程中有意識地針對覺知環節出現的薄弱點進行補足，并對已有的知識進行綜合整理，在同伴交流及教師指導下完成新舊知識的融合，建構知識體系。

比如，在學習“物質的跨膜運輸”這一小節時，通過分類歸納的方法對不同物質的跨膜運輸方式進行綜合整理，助力學生建立知識體系。首先，對跨膜運輸物質的大小進行分類，得到大分子物質及小分子物質兩個分支，其中大分子物質根據細胞膜的流動鑲嵌模型，以胞吞胞吐的方式實現細胞膜內外的傳輸。而小分子物質如礦物質離子等物質則通過跨膜運輸的方式，對其繼續細分得到主動運輸（K+、Na+）和被動運輸兩種方式。主動運輸方式需要消耗能力，可以實現由低濃度到高濃度的運輸，而被動運輸方式根據是否需要載體又可以細分為協助擴散（葡萄糖）和自由擴散（水、氧氣）兩種由高濃度到低濃度的運輸方式。其次，通過分類的方式建立完善的物質跨膜運輸的綜合模型。在綜合環節教學中，教師應充分發揮引導作用，結合學生的認知薄弱點精準突擊，幫助學生整理綜合多模塊生物知識原理，促進課堂深度學習的實現，助力學生建構完善的知識體系。

（三）同化，內化學科素養

同化環節是深度學習課堂的核心過程。在這一過程教學中，教師應著重滲透學科核心素養，以核心素養的培養提升為著力點，促進學生深度理解生物知識，將其內化遷移為自己的知識儲備，并實現遷移復用，提升應用能力。

結合社會熱點滲透生物學科應用價值，是促進知識內化的有效方法。比如，在學習“人體生命活動的調節”這一小節時，學生根據所學知識確定人體的最佳溫度應維持在37℃左右，當病毒入侵導致身體體溫上升時，為了維持一個正常的體溫水平，應通過人體自身的散熱功能加強散熱。所以，面對高溫病人正確的方法應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排汗來達到降溫的效果。通過實際問題中的應用實現已有知識的內化，促進知識體系的深度建構。由此可見，在實踐應用背景下，學生可以深刻地理解生物知識的內在本質，理解其在生命活動中的應用過程，并且能夠內化吸收，結合已有的生物知識分析在實際生活中的生物生命活動過程，提升學生的生物核心素養。

綜上所述，深度學習理論是當前教育背景下滲透核心素養教學、提升綜合素養水平的全新趨勢。教師應結合深度學習理念轉變傳統教學模式，注重學生思維能力及核心素養的培育，以更好地促進學生深度學習，提高高中生物課堂的教學效率。

參考文獻

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