細論基于深度學習背景下高中生物模型構建與應用

摘 要：在我國大力提倡素質教育大環境下，提升學生綜合素質、促使學生全面發展的新型教學管理策略，成為教育模式改革的主流趨勢。深度學習不僅有效提升學生學習能力，同時培養學生對待問題的批判性思維，與高中生物模型構建教學手段結合相得益彰。本文旨在全面分析基于深度學習背景下，開展高中生物模型構建的有效措施，為高中生物教學模式改革、提升學科教學質量貢獻綿薄之力。

關鍵詞：深度學習;高中生物;模型構建;應用

體現深度學習重要意義的表現形式，主要在于培養學生深入思考的能力與激發學生批判性思維。基于深度學習背景下，高中生物模型構建應主動迎合深度學習核心思想，重視生物學科模型建立，對培育學生邏輯思維、挖掘學生深入思考主觀能動性起積極作用。

一、深度學習的實際意義與重要價值

深度學習重視學生以審慎的觀點看待問題、帶有批判精神地對待學習，通過將信息處理結果融入腦海中現有知識體系架構，最終融會貫通應用于相應情境解決實際問題，鍛造出學生深厚的學習能力。學生擁有深度學習的能力，是積累科學素養、發掘創新精神的必要條件，而批判性思維是學生開啟深度學習的基本要素。在我國大力推進素質教育的大環境下，基于高中生物學科核心素養教學背景，以培養學生深度學習能力為基礎，推進新時代教學模式改革[1]。

二、深度學習路線核心概要

（一）開展深度學習的必要條件

批判性思維實質是指人類針對不斷發展的事物，依據自身現有思維高度與閱歷，開展重新審視、思考的過程。批判性思維是在對相關事件中含有信息初步認識的基礎上，根據自我認知能力與內在情感特質獲取全新判斷結果。依照有關學者專家的深入研究，批判性思維可分為六大組成部分，分別是：思維品質、思考材料、自我審視、思考過程、思維認知與思考目的。自我審視是擁有批判性思維的“上層建筑”，具體展現批判性思維的實際意義與反思價值。培養學生自我審視精神，是打造結合批判性思維深度學習路線的焦點問題。

（二）融合批判性思維的深度學習路線

1.設計深度學習方案

為保證實際教學工作中深度學習環節的質量與效率，學科教師應預先做好課程評估工作，結合不同學生實際需求與能力，制訂適宜的教學目標。有關任課教師可通過設置教學情境的形式，快速準確帶領學生進入學習狀態，明確思考目的與大致知識體系架構。利用情境教學中設計問題的方式，協助教師與學生共同收集可供學習進程后期展開批判性思維的可用資料。

2.刻畫擁有批判性思維的深度學習路線

若使學生帶有批判性眼光看待問題，任課教師需采取有效措施，充分調動學生思維活躍性、激活學生運用知識儲備的主觀能動性，進而實現學生能夠依據自身獨有的一套批判性思維系統，對任課教師相關教學手段營造的情境自主開展感知與辨析。經過調動腦海中已學過、關聯性強的知識內容，學生能夠進一步深刻分析新知識與已有知識體系的聯系與空缺部分;充分調用學生對信息的評價機制，促使學生將絕大部分注意力轉移至高級別信息處理加工環節，優化課程相應知識體系，深刻理解授課教師教授的新知識，實現深度學習的最終目的[2]。

三、深度學習背景下高中生物模型構建的實際應用

（一）建立生物概念模型，促進學生邏輯思維能力發展

1.建立生物概念模型的實質內涵與重要意義

建立概念模型的主要目的，是為加深學生對課本知識體系中繁雜生物概念的印象，協助學生深入理解有關條目概念與蘊含的實際內涵，進而令學生對相關生物概念的理解上升一個新臺階，取代勉強記憶下對抽象概念的泛泛而談。任課教師通過與學生共同構建生物概念模型，協助學生認清概念內包含的知識本質、抓住課堂教學的核心內容，訓練學生嚴謹的邏輯思維能力。從生物基礎概念學習環節出發，激發學生開展深度學習的潛力。高中階段生物教學概念模型建立的主要手段，可依靠知識架構圖深度學習相應生物學科概念。概念圖能夠簡潔明了地展現不同章節知識點關聯性，體現高中生物學習循序漸進的過程。同時有關任課教師可運用提問的形式，將知識串聯結構下部分重要概念故意空缺，考查學生學習知識的連貫性與掌握程度。

2.建立高中生物概念模型，促進學生邏輯思維能力的實例分析

高中生物知識體系相對龐雜，涉及概念性理論知識點眾多，如何通過建立概念模型，兼顧學生深度學習與扎實基礎的雙重學習需求，是高中階段概念模型建立的首要目標。針對上述概念模型建立理念，縱觀高中生物課本中重要知識點，能夠采用繪制知識架構圖，展現建立概念模型優勢的生物知識點眾多。例如：人教版高中生物必修二第七章中涉及的達爾文自然選擇學說，任課教師根據自然選擇學說的核心要點構建相應的概念解釋模型，由三個自然生物界存在事實：生物過度繁殖傾向、物種個體數保持穩定、資源有限，推斷出一個結論：生物個體間存有生存斗爭。按照此種邏輯清晰的形式，建立概念解釋模型。相關任課教師使用此種生物模型建立方式，將每一階段教學進程內重要知識點向學生充分展示。學生在學習的過程中不僅通過最高效的學習方法，快速學習新知識，并且該種學習方式塑造學生深入思考、抓住問題核心的學習能力，對學生綜合素養全面發展有所助益[3]。

（二）建立生物物理模型，給予學生抽象知識的直觀表現

1.建立生物物理模型的實質內涵與重要意義

物理模型建立主要是指使用具有鮮明特色，能夠給予觀者深刻印象的客觀事物塑造的相應模型。物理模型依靠與需要展現的客觀事物擁有類似或一致的狀態變量，在學生接受新知識的重要階段，為學生帶來最激烈的視覺沖擊。使用物理模型營造簡潔、明快的課堂氣氛，學生可經由模型走進直觀的生物科學世界探尋真理。任課教師利用建立物理模型手段開展教學活動，是希冀將艱深的生物知識化繁為簡，協助學生扎實理論基礎。學生走進由物理模型塑造的生物世界，展現學習進程中由淺及深的鉆研過程。深刻貫徹深度學習的教育理念，協助學生積累基于生物學科的核心素養[4]。

2.建立高中生物物理模型，給予學生抽象知識直觀表現的實例分析

建立物理模型不僅是直觀展現知識核心的有力措施，建立過程也是檢驗學生對相關知識點掌握程度、是否具有獨特見地的良好方式。因此高中生物課程實際教學工作中，任課教師常選擇與學生互動，共同完成物理模型塑造過程的教學手段展開課堂教學。以人教版高中生物必修一第三章重點內容：“分子的結構”為例。制作真核細胞模型是課程要求的實踐教學內容，任課教師可組織學生前往生物實驗室，親身體驗建立真核細胞模型的具體過程。教師在課前向同學介紹此次實驗課程的教學安排，令學生明確教學目標與計劃：制作動植物細胞模型;引導學生通過觀察實驗室提供的相關實驗材料與細胞結構剖析圖片，思考制作真核細胞結構某部分的適宜原料。實驗原料可由橡皮泥、膠水、雙面膠、小刀、水果、蔬菜等組成，分別可用于制作細胞壁、細胞膜、細胞器或細胞質基質。經過開展制作真核細胞模型實驗，充分鍛煉學生實踐能力，檢驗學生對日常課堂學習理論知識的理解程度與應用能力，全面錘煉學生基于生物學科的核心素養。以踐行深度學習路線的形式，打造新型高中生物課程教學模式。

（三）建立生物數學模型，培養學生嚴謹縝密的邏輯思維

1.建立生物數學模型的重要意義與實際內涵

數學是從事科學研究、理論學習的重要工具與技能，熟練掌握數學技巧能夠令生物學科研習事半功倍，加深學生對相關理論的深刻理解。扎實的理論背景與深度學習，是激發學生對更高層次生物科學學習興趣的重要因素。因此，利用合理教學手段，培育學生有機結合數學與生物學習的主觀能動性;將數學知識作為有效工具建立學習模型，協助自身精準把控生物學習的深度與方向。數學語言形式多樣，具備令查閱者一目了然的明顯優勢，如圖表、函數、圖像等，能夠給予學生直觀形象的量化變化，將課本中抽象的文字描述使用數學手段準確展現。高中生物可通過建立數學模型輔助學習的知識點有：基因頻率、遺傳概率、蛋白質合成分子量等。

2.建立高中生物數學模型的教學實例分析與應用

根據數學模型的通識定義：數學模型是用以具象量化目標系統及其性質的數學方式。具體形式包括圖表、圖像、函數、等式、不等式等，使用字母與數字建立具體模型刻畫目標系統。人教版高中生物必修三第四章第二節“種群數量的變化”中明確指出建立數學模型的步驟，任課教師在實際教學工作中應基于以下四步，逐步培養學生建立數學模型的能力：首先，針對具體問題分析研究對象，準確把握解決問題的關鍵點。以“種群數量的變化”開篇提出的問題為例。教師可引導學生自主分析解決此類問題，建立數學模型的基礎與通用方法，找準模型建立的關鍵點——細胞分裂速率為20分鐘一次。其次，任課教師逐步帶領學生基于問題構建合理假設，為后續數學模型建立提供穩定的理論基礎。根據問題背景，學生可總結出假設資源與空間充足穩定時，細菌種群增長無視種群密度增加的限制。再次，利用實驗的方法提出數學模型。教師可引領學生使用實驗的方法，以實驗數據為基準，找出細菌增長的規律，并用數學語言表達。依據實驗結果，學生基本能夠推論出Nn=2n（N為細菌數量，n為第幾代）。最后，為保證科學探索的嚴謹性，教師應帶領學生繼續實驗論證數學模型的準確性，對存有偏差的地方及時予以修正改良。

結束語

學習是對知識信息再加工的主觀思考過程。信息接受者可以通過對不同學習任務需求的主觀判斷，做出相應的層次化信息處理。因此，不同層面的處理結果，使學習分化為深度學習與淺度學習。基于深度學習背景的高中生物教學，利用構建生物模型教學手段，深刻履行素質教育核心理念。打造以深度學習為基礎，幫助學生積淀核心素養底蘊為目標的創新型綜合教學課堂。

參考文獻

[1]陳珍麗.激活高中生物課堂的教學情境創設與生成探討[J].文理導航（中旬），2021（5）：80，86.

[2]余祥富.指向學生“深度學習”的高中生物學“研學課堂”的構建[J].教育界，2021（17）：84-85.

[3]王小英.指向深度學習的高中生物學模型建構研究[J].新課程，2021（12）：72.

[4]陳達平.在真實情境中構建高中生物深度學習[J].新教育，2021（8）：38-39.

作者簡介：朱艷（1981—），漢族，女，江蘇蘇州人，碩士研究生，高級教師，高三年級組長、備課組長、班主任。研究方向：高中生物教學。