深度學習路線在高中生物教學中的實踐研究

陳俊磊 王重力 范麗仙 王曉燕

（云南師范大學生命科學學院 云南·昆明 650500）

2016 年教育部發布了《中國學生發展核心素養》，要求將學科課程目標凝練為學科核心素養，深度學習因此受到了教育界的普遍關注。如何將深度學習與具體學科相結合，并運用于實踐中，發展學生學科核心素養，成為研究者在尋求新的課堂理念道路上的新趨勢。

1 深度學習的概念

美國學者Ference Marton 和Roger Saljo 根據學生能依據不同的任務要求，表現出不同的信息加工層次，將學習分為淺層學習與深度學習。[1]后續研究者多圍繞高階思維、元認知、整合性學習三個方面以確定深度學習的發生。[2-4]國內學者黎加厚認為深度學習是學習者主動的批判的學習，將所學知識融入已有的認知結構，并遷移到真實復雜的情境中，解決所學問題的學習過程。[5]其中批判性思維作為深度學習與科學思維的基本要素，是聯系深度學習與生物核心素養的重要橋梁。因此如何設置具有批判性思維過程的問題情境成為實現深度學習、發展生物學學科核心素養的關鍵所在。

2 基于批判性思維的深度學習路線

2.1 深度學習的一般路線

基于Eric Jensen 和LeAnn Nickelsen 提出的7 種深度學習的促進策略，[6]筆者構建了深度學習的一般路線（見圖1）。

在深度學習的一般路線中，“預評估”是深度學習發生的必要基礎，在深度學習中教師首先要對課堂進行預評估，確定做什么，做到什么程度，怎樣引發深度學習？“教育目標”指預期的學習結果，確定教育目標有助于系統地著手如何幫助學生達到教育目標和更準確地進行教育評價。“活動與體驗”是深度學習的核心特征，強調知識的聯系與結構，通過前概念促進認知沖突，是深度學習發生的前提。[7]深度學習的終極目的是立德樹人，因此在課堂教學過程中還應當內隱著“價值與評價”。

圖1 深度學習的一般路線

2.2 融入批判性思維的深度學習

批判性思維指為相信或者決定進行的事件而做出的合理的反省的思維，主要由認知技能和情感特質決定。學者林崇德將批判性思維分為六個部分，分別是思維目的，思維材料、思維過程、自我監控、思維品質、思維的認知，其中自我監控居于頂部，統攝其余各部分，表現出批判性思維的有意性和反思性。[8]因此在此基礎上本研究力圖構建出融入批判性思維的深度學習路線（圖 2）。

首先在學習初期，教育者通過預評估確定教學目標，以問題背景喚醒學習者與之相關的知識，學生根據問題情境確定為解決問題所需采用的目標價值取向，明細思維目的，為搜集思維材料進行充分的準備。

圖2 融入批判性思維的深度學習路線

在“激活前知識”階段，學生根據自身批判性思維標準對情境中的思維要素進行感知與辨析，搜集、處理與當前任務相匹配的前知識，深度剖析知識之間的系統性與聯系性，為知識的抽取提供了豐富的思維材料，通過合理的評估與判斷，將集中力轉移至更高的加工層次，以優化其思維特質。

“知識的建構”與“知識的遷移”是批判性思維在深度學習中發生效應的關鍵階段，是批判性思維過程的發展階段。根據目標問題情境，學生需要對所確定的問題作出假設，制定計劃，在行動中反思，建構出相應的知識體系。而闡述觀點，分析知識間的聯系，推測合理的可能并以之解釋現象的過程正是批判性思維發展的基本過程。在問題的解決中，通過與同伴的交流協作，學生的表達活動與探究活動貫徹其中，學生得以從多角度，多視角理解、應用、反思、對知識進行深度加工。

“持續性評價”代表著批判性思維發展的最高階段，即自我監控。在實際的教育過程中，測試往往不能全面地測量學生個人發展的綜合狀況，因此設置評價任務有助于教師和學生全面了解課堂發展狀況。實際上完成評價任務就是學生在各種活動中實現“做中學”的過程，是自我監控外顯化的過程。在持續性評價任務中學生完成對當前問題情境下所學知識的評價，自我調節認知結構，發展認知技能，完善批判性思維認知。

3 課堂實施

3.1 預評估

本次研究的群體是四川省樂山第一中學高三4 班和7 班的學生，學生處于第一次復習階段，通過調查問卷與課前提問，可以探測出學生的前概念包括：①生物遺傳變異類型有：基因重組、基因突變和染色體變異；②自由組合定律的實質是基因重組。

3.2 確定教育目標

通過教材分析與預評估確定以下教學目標：①通過問題情境，說明雜交育種、誘變育種的概念，揭示其缺點和不足，認識到人類是如何在生產生活中運用基因的變化進行育種。②在活動探究中，用遺傳基因圖譜解釋雜交育種過程，以遺傳學基本原理解決生產生活中的實際問題，建立遺傳信息控制生物性狀的生命觀念。③在批判與反思中，評價育種技術和基因工程的發展。

3.3 教學活動設計

課堂開始，教師以“粳米”與“秈米”為例，創設優質水稻培育的問題情境，通過展示古人育種模式，引出雜交育種的問題情境?，F有兩種具有不同性狀的水稻，其中一種抗病非糯性，另一種不抗病糯性。如何利用已有育種知識，培育出優質可口的抗病糯性品種？引出學生對于孟德爾雜交育種實驗的前概念設計育種過程。提出輔助問題：①子二代中出現新性狀的原因是什么？②需要多少代才能獲得穩定遺傳的優良性狀? 利用問題引導學生體會雜交育種的實質是基因重組，并設置活動探究雜交育種中目的基因為雙顯、顯隱、雙隱的年限，進一步體會基因重組的優缺點。

學生在體會到雜交育種的局限性即只能根據已有性狀重新組合后，教師適時拋出新的情境。2014 年安徽發生了超級水稻絕收事件，這種超級水稻對稻瘟病抗性極低，如何利用育種技術將不抗病水稻培育成一種自然界不存在的抗病水稻新品種。設置輔助問題：①將超級稻的不抗病基因轉變為抗病基因屬于哪種生物變異類型？ ②為促使基因突變的發生，應如何處理水稻？③處理后的水稻，一定能獲得抗病基因嗎？學生在雜交育種的基礎上合作討論得出合理答案。在經歷自主學習探究了雜交育種和誘變育種后，教師引導學生激發擴展思維，引發利用染色體變異進行育種的前概念，構建育種知識概念框架，完善學生認知結構。

表1 評價任務表

表2 實驗前班級10 月月考成績獨立樣方檢驗

表3 課堂測試成績獨立樣方檢驗

3.4 持續性評價

能夠批判性地評價知識，是學生達到深度學習的重要體現，學生不僅要新的知識納入已有的認知結構，還應該成為評判與選擇知識的主體。因此設置持續性評價任務（如表1）。

4 實驗結果

4.1 前測生物成績分析

為具體分析在實施深度學習路線后班級的生物成績差異，選擇高三4 班作為實驗班，高三7 班作為對照班，以四川省樂山第一中學2020 屆10 月月考的成績為基礎做出前測分析，利用SPSS 對兩班級成績狀況進行獨立樣方檢驗，結果如表 2。由表 2 可知，F 值為 0.390，顯著性為 0.534（>0.05），表示兩組成績方差差異性不顯著，說明在未進行深度學習教學前，兩班級成績無顯著性差異。

4.2 后測生物成績分析

兩個班學生完成課堂學習后隨即進行課堂測試，分別統計兩個班的成績。利用SPSS 軟件進行獨立樣方檢驗，作出后測分析，結果如表3。由表3 可知，F 值為5.504，顯著性為0.021（<0.05），表示兩組成績方差差異性顯著，說明在進行深度學習教學后，兩班級課堂測試成績差異顯著。

5 總結

根據以上數據，可以發現在生物綜合訓練的成績中，實驗班平均分高于對照班且兩個班成績具有顯著差距，說明深度學習路線下的生物教學對學生建構知識具有一定幫助。

深度學習是在學生的理解基礎上進行的探究型學習活動。[9]本文基于深度學習路線，構建了以批判性性思維為基礎的深度學習范式，在問題情境中，學生從原有知識點出發，解決不同的具有挑戰性的問題，由此創造出對新知識的批判性理解。[10]隨著學科核心素養的推進，如何發展深度學習，使其更契合生物核心素養，解決其在課堂教學中存在的問題，將成為課堂教學發展的新方向。