例析引導學生深度學習的生物學教學策略

（中國科技大學附屬中學 安徽合肥 230051）

深度學習是一種基于高階思維發展的理解性學習，指學生在主動加工、深度理解的基礎上，能夠批判性地學習新知識，并將它們融入原有的認知結構中，經過高水平思維過程，靈活運用所學知識和能力，解決實際問題的一種學習方式。新課程改革強調學科核心素養的培養，其中培養學生科學思維是重要內容，而高階思維的培養更是關鍵，因此有必要研究指向深度學習的教學策略，以通過促進學生的深度思維加工，從而培養學科核心素養。同時，生物學科的自然科學屬性也要求教師在教學中必然滲透深度學習。那么，如何在生物學教學中促進學生深度學習？

1 引導學生構建模型進行深入學習

模型方法作為一種現代科學認知手段和思維方法，在高中生物學教學中發揮著舉足輕重的作用。教師引導學生建立模型，培養學生建模意識，是發展學生學科核心素養、提高學習能力的重要途徑和訓練學生科學思維的有效學習方法。

1.1 構建數學模型，促進知識的深入理解

教材對一些知識僅以文字形式進行說明，學生有時難以理解晦澀的文字。教師若能引導學生將其轉化為數學模型，則能在促進學生理解知識的同時，又能訓練學生的科學思維，起到事半功倍的效果。

例如，在人教版高中生物《必修3·穩態與環境》的體溫調節部分，學生對“人從常溫環境進入到低溫環境中時，散熱量會大于產熱量”的結果難以理解，因為按照這樣的變化，人的體溫還是要下降的。教師可以結合人體體溫的調節過程—“增加產熱，減少散熱”，引導學生構建如圖1所示的數學模型，幫助學生理解。

圖1 人體體溫調節的曲線

圖中的ab段表示人處于常溫環境中，產熱量與散熱量相等，體溫也恒定；bc段表示人從常溫環境先進入低溫環境。甲曲線表示皮膚的散熱量，當人剛進入低溫環境中，皮膚和外界溫差較大，因而皮膚的散熱量增加；此時的產熱量還沒有及時增加，表示人體的調節作用還沒有立即發揮出來。cd段甲曲線下降表示散熱量降低，反映的是人體經過神經調節，皮膚的毛細血管收縮，散熱量減小，但是散熱量依然比常溫下散熱量大。乙曲線在cd段上升是因為機體經過神經體液的調節作用，產熱逐漸增加，最后產熱與散熱相等達到平衡，體溫恒定；這時，散熱和產熱均比常溫下都要多。這樣，學生在構建模型的過程中，訓練了思維，加深了理解，進行了更深入的思考和學習。

又如，植物根的向地性和莖的背地性知識是學習上的一個難點。教師結合圖2，并構建圖3的模型，幫助學生理解和思考。圖2表示一棵倒地的植物，莖能彎折向上生長，這是莖的背地性生長；而根暴露在空氣中，卻還能鉆進土壤里，這便是根的向地性生長。

圖2 倒地植物的生長示意圖

圖3 生長素濃度對植物的影響

植物傾倒后，接觸地面一側（圖2中的B、D部位）的生長素濃度高于遠離地面一側（圖中2的A、C部位）的濃度。根據圖3，根對生長素濃度比莖葉更敏感。另外，根的向地側（圖2中D部位）生長素濃度高于圖3中的A點，抑制了其生長，生長慢；背地側（圖2中C部位）生長素濃度低于圖3中A點濃度，促進根的生長，因而生長快，根就會向下彎曲生長，表現為向地性。而莖對生長素不敏感，向地側（圖2中B部位）比背地側（圖2中A部位）生長素濃度高，若A部位生長素濃度在圖3中B點對應的濃度以下，則A部位濃度可能就處于圖3中B、C點濃度之間，因而生長速度要快，所以莖就會向上彎曲生長，表現為背地性生長。

以上兩例通過繪制曲線圖，構建數學模型，使學生獲得直觀的印象，促進學生更深入地理解和思考。

1.2 構建概念模型，完善知識體系

學生對碎片化的知識進行篩選和處理，整合意義連結的相關內容，建立起知識間的聯系，是深度學習的重要方式和要求。構建概念模型的活動能有效訓練學生優化自身認知結構的能力。學生通過分類、歸納、整合與學習主題相關的零散知識點，能完善原有的知識體系，建構當前學習的意義。

人教版高中生物必修3教材中展示了血糖的來源和去向的概念圖，表示血糖來源的物質和轉化的物質及過程等。在學習時，教師可以引導學生進一步明確、細化物質合成、氧化分解及轉化的場所與過程，則有利于學生區分消化和吸收的概念與過程，從而使學生建立和呼吸作用知識的聯系等。為此，教師可以在教材提供概念圖的基礎上進一步拓展、歸納（圖4），整合知識，使學生建立知識間的聯系，通過構建模型進入深入的學習。教師將消化與吸收過程分開，細化生物氧化過程，使學生更明確物質轉化的場所，更深入理解概念。同時，學生在構建模型的過程中，訓練了思維，提高了認識。

圖4 關于血糖來源和去向的概念圖

2 創設真實情境，引導學生深度體驗

教師創設真實而富有教育價值的情景，引導學生深入體驗和感悟，是深度學習的重要方式。教師對教材中一些理論知識加以情景化，引發學生的學習興趣，進而促進學生進行深入的學習和探討。

例如，在人教版高中生物必修3的內環境部分，教材中的圖示顯示了組織細胞與外界環境進行物質交換直接相關的四大系統（圖5）。在學習時，學生可能會停留在了解四大系統的作用層次，忽略了其中的很多細節。如果在此基礎上，教師將圖中消化系統攝取的食物、水和無機鹽（圖6）改為具體的物質——淀粉，并要求學生結合圖中標出的A、B、C等字母，思考淀粉進入體內后的來龍去脈。這樣，教師就創設了一個真實情境，提高了學生的學習興趣，促進學生思考交流。這個過程涉及到消化系統的消化和吸收、循環系統的氣體和營養物質的運輸，以及物質在組織細胞內的氧化分解的過程及排出人體的過程。這樣既將內環境與細胞呼吸知識點結合起來，又為后面血糖的調節等知識的學習奠定了基礎。教師創設了這樣一個真實情境，將知識具體化、系統化，有利于促進學生的思考，提升學生的科學思維。

圖5 組織細胞與外界環境進行物質交換直接相關的四大系統

圖6 淀粉在人體的代謝過程

3 挖掘經典實驗，設置問題，引導學生深入思考

經典實驗包含科學家的科學思維過程。引導學生思考經典實驗本身就是對學生科學思維的訓練。但是，教材中提供的經典實驗往往不是很完整，教師要引導學生挖掘實驗存在的問題，并對實驗進行補充或改進，有利于提升學生的思維水平，促進學生開展深入的思考。

在人教版必修3中，“植物生長素發現”一節有許多的經典實驗，包括達爾文的向光性實驗和溫特實驗等。關于達爾文向光性實驗，教材給出了四組實驗（圖7）。

圖7 教材中關于達爾文向光性實驗設計的示意圖

通過這樣四組實驗，達爾文的推測是：“單側光照射使胚芽鞘的尖端產生某種刺激，當這種刺激傳遞到下部的伸長區時，會造成背光面比向光面生長快，因而出現向光彎曲。”這也是該實驗的結論。教師可以引導學生細化問題，開展探討，訓練學生思維，提高學生思維的縝密性：第一組和第二組實驗對比能得出什么結論，哪一組是實驗組，哪一組是對照組？第三組和第四組對比，能得出什么結論，哪一組是實驗組，哪一組又是對照組呢？

另外，教材中關于溫特的實驗，只是給出了實驗組，缺少對照組，顯然不嚴謹。教師可以及時引導學生去分析探討。同樣，在促胰液素的發現過程中，教材中給出的實驗也是不完整的，教師要及時挖掘出來，提出問題，引導學生思考，甚至讓學生去設置對照組實驗。

以上，筆者結合教學實際，探討了引導學生開展深度學習的教學策略。由此可見，深度學習重視學習過程中知識的建構和遷移，重視誘發學生深度思考，驅動對知識本質屬性的學習。深度學習可以幫助學生了解知識形成的來龍去脈，促使學生用發展的、聯系的觀點觀察和分析問題。因此，教師要更重視學生思維品質的培養，在教給學生生物學重要概念的同時，提供解決問題的方法，進而促進學生生物學學科核心素養的發展。