利用新教材進行深度學習的教學實踐

李文湘

深度學習源于人工智能和腦科學的研究，基礎教育階段有關深度學習的研究在如火如荼地開展。深度學習概念是美國學者馬頓和賽利歐于1976年首次提出，之后在認知科學和信息技術領域得到研究者的關注。雖然他們對于深度學習概念的界定不盡相同，但在深度學習與淺層學習的差異性，以及深度學習的本質和特征方面，理解和認識基本相同。

布魯姆將認知領域學習目標劃分為記憶、理解、應用、分析、評價及創造6個層次，與深度學習相對應的學習目標層次為應用、分析、評價及創造4個層次。深度學習注重知識學習的批判理解，強調學習內容的有機整合，關注學習過程的建構反思，重視學習過程中的知識遷移、高階思維和問題解決。因此，深度學習是一種高階思維為主導的學習過程，是一種更接近知識本質的學習方式。結合2019年人民教育出版社出版的普通高中教科書生物學《必修1.分子與細胞》（以下簡稱新教材）中“降低化學反應活化能的酶”教學內容，談談深度學習理念在教學中的應用。

1 重視探究實踐，促進概念深度建構

在深度學習過程中，“活動與體驗”是其核心特征，“活動”是指以學生為主體的主動活動，“體驗”是指學生全身心投入活動時的內在體驗。高階思維能力主要由問題求解、決策、批判性思維、創造性思維等四大能力構成。實現深度學習的最有效方法之一是將活動與體驗和課程教學整合起來，實現個體在學習的過程中從淺層學習逐漸發展到深度學習的水平。而在生物學知識的學習中，探究實踐是實現深度學習的最佳形式之一。

新教材中“降低化學反應活化能的酶”相關內容，與2007年版教材（以下簡稱老教材）相比有一些變化，尤其是在實驗方面，新教材中設置了“探究·實踐”欄目，其內容是以老教材中的“實驗”或“探究”內容為主。新教材中本節的“探究·實踐”內容有3個：①比較過氧化氫在不同條件下分解;②淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用;③影響酶活性的條件。其中第一個內容保留了老教材中探究酶的催化作用與高效性;第二個部分有實驗步驟介紹，目的是證明酶的專一性;第三個部分依舊保留了老教材中設計實驗的要求，探究溫度與pH對酶活性的影響。

學生通過實驗①，可以知道酶具有催化作用，與無機催化劑相比具有催化效率高的特點;并結合“思考·討論”中的科學史材料，從而得出“酶是活細胞產生的具有催化作用的有機物，其中絕大多數是蛋白質”的結論。再通過②、③，探究得知酶具有專一性、酶的催化作用需要溫和的條件（受溫度、pH等因素的影響）。閱讀與討論及3個探究實驗的實踐活動不僅可以提升學生的科學探究能力，還能促進學生逐步建構酶的化學本質、酶具有催化作用、酶具有高效性、酶具有專一性、酶的作用條件比較溫和等與酶有關概念。這種概念建構是在學習過程中不斷深入，學生通過閱讀與探究親身體驗來實現概念的建構，這些都是在深度學習中進行的。

2 適度拓展延伸，促進學生深度思維

深度學習所提出的“學生圍繞著具有挑戰性的學習主題進行學習”的思想源自蘇聯教育家維果斯基提出的最近發展區理論。最近發展區理論認為：“兒童的實際發展水平與潛在發展水平之間的差距。前者由兒童獨立解決問題的能力而定，后者則是指在成人的指導下或是與能力較強的同伴合作時，兒童表現出來的解決問題的能力?！眱煞N能力間的區域就是最近發展區。也就是說，學生實際具備的學習水平與潛在最大化的學習水平之間的閩才是真正的教學重點。

教師結合新教材第85頁的拓展應用1“酶與底物結合的鎖鑰學說”模式圖，提出問題：嘗試用文字描述這個模型。這個模型能解釋酶的什么特性？學生先用文字表述，然后相互交流，最后教師給予評價，從而促進學生從對專一性的理解從文字轉化為思維模型。

在此基礎上，教師追問：你能設計實驗進行證明嗎？學生寫出設計思路、實驗方案，然后進行小組展示。教師引導學生相互評價，指出方案中的不足之處。方案一：底物相同，酶不同。實驗組1：淀粉溶液+蔗糖酶溶液;實驗組2：淀粉溶液+唾液淀粉酶溶液。方案二：底物不同，酶相同。實驗組1：淀粉溶液+唾液淀粉酶溶液;實驗組2：蔗糖溶液+唾液淀粉酶溶液。

教師引導學生進行深度思考：為什么方案一中可以用斐林試劑和碘液檢測？為什么方案二中只能用斐林試劑檢測？并說出理由。

在這個基礎上，教師進一步提升，補充競爭性抑制劑和非競爭性抑制劑的作用（圖1），引導學生分析：為什么在添加競爭性抑制劑的酶促反應中，可以通過增加底物濃度來解除抑制作用？競爭性抑制劑占據了酶的活性部位，底物分子被排斥在外，不能發生作用;而添加非競爭性抑制劑的酶促反應中，增加底物濃度卻不能解除抑制作用？

3 學會評價觀點，促進學生深度反思

學習性評價是深度學習的有效路徑，其主要目的是為了改善表現和促進學習，提高學生的學習能力、實踐能力和創新能力，從而指向深度學習。近幾十年，教育評價理念發生了重大轉變，從“對學習的評價”轉向“為了學習的評價”，再從“為了學習的評價”進一步轉向“評價即學習”?！霸u價即學習”理念認為，評價不再只是針對學習的結果，更要體現在學習過程中，評價本身也是一種學習，課堂教學中應注重發揮學生作為評價主體的作用，組織學生進行自我評價與監控，教師的作用主要是評價的設計者和輔助者。

學生已知道絕大多數酶是蛋白質，酶的作用條件具有溫和性。在強酸、強堿和高溫的環境下，酶的分子結構被破壞，從而導致酶活性喪失。新教材在“影響酶活性的條件”的實驗中：建議用淀粉酶探究溫度對酶活性的影響，用過氧化氫酶探究pH對酶活性的影響。教師可以設置2個問題，以引導學生思考與評價：能否用過氧化氫酶來探究溫度對酶活性的影響？能否用淀粉酶來探究pH對酶活性的影響？接著，教師引導學生閱讀新教材第84頁“與社會的聯系”中的一段描述：“20世紀60年代以前，醫院里用的葡萄糖是用鹽酸催化淀粉水解的方法生產葡萄糖，需要在145kPa的高壓和140-150℃的高溫下進行，并且需要耐酸的設備。”同時，結合實驗①，各小組在閱讀與討論后，最終認識到淀粉比較穩定，淀粉的檢測比較簡單，不需要加熱，試劑配置也比較簡單，從而理解教材的建議。

在學習新知時，教師先讓學生進行評價，并且及時反饋，有利于促進學生的深度學習。教師設計問題，在學生解決問題遇到困難時，指導他們閱讀相關資料，并及時根據學生相互評價的過程進行監控與綜合評價，從而使學生真正實現深度反思。

4 構建概念圖，促進學生深度整合

深度學習實質上是點式與網狀知識意義的建構過程，也是復雜的信息加工過程，必須對先前知識進行歸納與綜合，并進行有效和精細的深度加工。所以，教師需要全面地分析教材體系，深入挖掘與教材內容之間的聯系，并引導學生實現核心概念的多維度、立體式的知識整合。比較表、概念圖、思維導圖等都是有效的建構學習工具。這樣的聯接整合使學習內容具有網絡式特征，并有利于將零散知識儲存于知識網絡中而實現長時記憶，為知識的提取與加工、遷移與應用奠定堅實可靠的基礎。

例如，本節學習中，教師可以圍繞重要概念，利用概念中的關鍵詞作為出發點構建概念圖（圖2），促進學生理解和內化知識，形成知識網絡結構，使知識體系更完整。概念圖中的關鍵詞之間有連接詞，并且一般呈網狀，而思維導圖的關鍵之間沒有連接詞，一般呈樹狀。

通過概念圖的建構，學生將酶的相關知識整合在一起，形成知識網絡，使知識之間形成有機聯系，使其成為活的有生命力的結構。

總之，在新教材的使用過程中，教師需要更新教學理念，促進學生進行深度學習，促進學生高階思維的發展，提升學生的生物學學科核心素養。 參考文獻：

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