踐行深度學習的生物學“三度教學”研究

羅穎強　范禮

加拿大艾根教授的深度學習研究團隊提出，學生在實現知識學習的過程中，必須要關注知識教學的廣度（知識本身的無界定性）、深度（知識本身的學科本質）與關聯度（知識本身的邏輯體系）。其中，知識的廣度指知識對應的無界定性，即科學技術在不斷地進步和發展，生物學知識也處于日益革新的狀態之中。知識的深度是知識背后體現的學科思想、科學方法等，其可以作為凸顯知識學科性的重要體現。知識的關聯度則是說明了知識本身應當具備一定的架構或體系。且根據皮亞杰的心理認知理論不難發現，由于學生的生活經驗的不同導致了其前概念不同，從而其最終建構的知識體系也各有特點。研究者在“三度教學”及認知理論的基礎上，結合生物學教學中的相關案例，以踐行深度學習的生物學“三度教學”研究。

1知識的廣度教學

生物學知識是對生命現象和生命活動規律的歸納與總結，但生物世界本身是充滿不確定性的，新的科學發現仍然在不斷地涌現，原有的知識并不一定能夠解釋新發現的生命現象。因此生物學知識是在不斷的修正與完善之中的，即知識本身具有無界定性。基于深度學習的知識廣度教學就是要讓學生認識到：知識的發展是動態變化的，知識的學習不應該拘泥于背誦記憶，更應該以開闊的思維、好奇的心態、批判的眼光去學習生物學知識。

例如，在進行“中心法則”這一內容的教學時，教師可呈現中心法則誕生及補充發展的科學歷程（圖1）。通過生物科學史的主線設計讓學生明白：中心法則的提出解釋了蛋白質的合成過程，獲得了科學界的公認。但隨著實驗數據的積累，人們逐漸發現最初的中心法則已然很難解釋RNA的自我復制、逆轉錄等一些生物學現象。于是，中心法則不斷地被補充和完善。學生在這樣的學習過程中能夠領悟到：知識是在不斷更新與完善之中的，并且隨著未來科學的進步，現有的生物學知識都有可能被修正甚至是推翻。知識的廣度教學開闊了學生的視野，引導學生以更加包容、開放的眼光看待書本中的生物學知識，而不僅僅局限于知識的生硬背誦。

2知識的深度教學

知識的教學包括了具體知識的教學，即知識本身的教學，也包括了知識背后邏輯屬性、科學方法和學科思維的教學，即知識本質的教學。在生物學教學中凸顯理科屬性，加強學生對生物學科本質的理解是每個生物教師值得深思的問題。

例如，在進行“生物膜的流動鑲嵌模型”一節的教學時，教師以流動鑲嵌模型建構的四個關鍵點為依托，挖掘其背后的深層次原因，引導學生理解流動鑲嵌模型的結構與其所行使的功能是密切相關的，并歸納為圖片（圖2）：雙層磷脂分子的排布使得生物膜能夠適應生活的液體環境；蛋白質鑲嵌在磷脂雙分子層中，以實現催化、運輸、識別等多種功能；糖蛋白與細胞的識別功能相關，故分布于細胞膜的外側；生物膜的結構特點是流動性，這是許多生物膜功能得以實現的基礎等等。這樣知識的深度教學能夠讓學生牢記流動鑲嵌模型的特點，更能培育學生“結構與功能相適應”的生物學科思想，引導學生能夠理解知識的本質，達成知識的深度教學。

3知識的關聯度教學

知識并不是孤立、靜止、片面的，學生在認識學習的過程中會隨時發生新知與舊知中的同化或順應過程，從而重構知識的框架體系。學生是知識建構的主體，教師則是知識建構的引導者。教師的職責在于幫助學生建構其自身的知識體系，防止學生出現對知識的片面甚至是錯誤的理解。基于深度學習的知識關聯度教學要求教師要善于將知識以相互聯系、有機整體的形式呈現給學生，幫助學生進行知識的遷移，使學生在關聯探求中掌握知識本身的邏輯體系。

教師在實際教學過程當中可以利用問題鏈的方式，實現知識的關聯度教學。例如，在進行人教版生物必修一第六章的復習時，教師以細胞的生命歷程為知識主線，以問題鏈為引導，幫助學生建構“細胞的生命歷程”知識體系。①細胞能否無限長大？若不能，生物體怎樣實現個體的長大？②細胞增殖有哪些方式？真核生物細胞分裂的主要方式是什么？③有絲分裂可以分為哪些時期，各有何特點？④所有的細胞都可以進行分裂么？細胞分化有何意義？⑤若細胞出現畸形分化會有怎樣后果？⑥細胞衰老有何特點？⑦細胞生命歷程的最后一步是什么？這樣一系列的問題恰好將細胞的整個生命歷程中的各個事件層層遞進、環環相扣地串聯在了一起，歸納成了一張邏輯分明的概念圖，如圖3所示。這樣的知識關聯度教學有助于學生掌握知識之間的相互關聯，以整體、開闊的眼光來認識生物學知識。

學生對生物學知識的獲取不能停留于記憶，教師應注意引導學生領悟到知識所蘊含的廣度、深度及關聯度，同時，也需要不斷改進與創新教學方法，關注深度學習的生物學“三度教學”真正達成。