基于深度學(xué)習(xí)的高中生物學(xué)實驗教學(xué)設(shè)計

蔣歡樂

摘要 基于深度學(xué)習(xí)理論，根據(jù)高中生物實驗教學(xué)的特點，提出了在高中生物實驗教學(xué)中通過創(chuàng)設(shè)情境引領(lǐng)學(xué)生積極參與、生成問題激發(fā)學(xué)生深度思維、實踐操作培養(yǎng)學(xué)生知行合一等手段加強學(xué)生深度學(xué)習(xí)的方法。

關(guān)鍵詞 深度學(xué)習(xí) 生物學(xué)實驗 教學(xué)設(shè)計

中圖分類號：G4 文獻標(biāo)識碼：A

在高中生物學(xué)驗證性實驗中，教材明確提出了實驗操作步驟，學(xué)生只要機械地根據(jù)實驗步驟、按部就班就能夠完成實驗操作。在這類實驗操作過程中，學(xué)生往往缺少對實驗過程的主動構(gòu)建和反思，學(xué)生僅僅只是消極被動接受、簡單重復(fù)和機械記憶知識，處于識記、領(lǐng)會層次的淺層學(xué)習(xí)。教師如何將這類驗證性實驗提升為能夠讓學(xué)生進行主動知識構(gòu)建、能夠批判性學(xué)習(xí)新知識，并促進學(xué)生將它們?nèi)谌朐械恼J(rèn)知結(jié)構(gòu)中，能夠靈活運用所學(xué)知識和能力解決實際問題的深度學(xué)習(xí)呢？筆者在高中生物實驗設(shè)計中進行了如下的嘗試。

一、創(chuàng)設(shè)情境，引領(lǐng)學(xué)生的積極參與

深度學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)者進行主動學(xué)習(xí)。深度學(xué)習(xí)下的主動學(xué)習(xí)是教學(xué)中的學(xué)生學(xué)習(xí)，而不是學(xué)生的自習(xí)，并不能自然發(fā)生，必須要有教師的引領(lǐng)和幫助。創(chuàng)設(shè)真實有意義的學(xué)習(xí)情境，有利于教師引領(lǐng)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)活動，引導(dǎo)學(xué)生進行主動學(xué)習(xí)。真實有意義的學(xué)習(xí)情境能有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機，使學(xué)生將學(xué)習(xí)動機由外在的壓力轉(zhuǎn)變?yōu)樽陨淼男枰嵘笾龠M學(xué)生在感覺、知覺、思維、情感、意志、價值觀等方面全身心投入?yún)⑴c，引導(dǎo)學(xué)生的深度體驗，促進深度學(xué)習(xí)的發(fā)生。學(xué)習(xí)情境的創(chuàng)設(shè)要求做到以下3點：①創(chuàng)設(shè)的情境要具有生活性，盡量聯(lián)系生活實踐，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;②創(chuàng)設(shè)的情境要具有挑戰(zhàn)性，能激勵學(xué)生挑戰(zhàn)自我，促進學(xué)生形成積極的內(nèi)在學(xué)習(xí)動機;③創(chuàng)設(shè)的情境要具有探究性，才能激發(fā)學(xué)生的深層思維。

例如，“DNA的粗提取與鑒定”是高中生物學(xué)中的經(jīng)典驗證性實驗，實驗?zāi)繕?biāo)是為學(xué)生提供從生物體內(nèi)直接提取DNA的機會，體驗細(xì)胞中DNA的粗提取和鑒定。這樣的實驗?zāi)繕?biāo)屬于淺層學(xué)習(xí)目標(biāo)中的識記、領(lǐng)會層次，學(xué)生對實驗操作的興趣往往不高。筆者在實驗前給學(xué)生提供了如下學(xué)習(xí)情境。

第一，增強種薯的生產(chǎn)經(jīng)營，規(guī)范脫毒種薯行為。增強馬鈴薯脫毒種薯市場的有效管理，緊抓市場管理規(guī)范生產(chǎn)經(jīng)營，對馬鈴薯的脫毒種薯生產(chǎn)經(jīng)營、生產(chǎn)地基地、種薯質(zhì)量作出相關(guān)規(guī)定。加強對種薯倉儲、加工、檢驗等要求，認(rèn)真貫徹馬鈴薯生產(chǎn)和經(jīng)營許可。通過規(guī)范相關(guān)生產(chǎn)條件，明確準(zhǔn)入門坎，有效提升種植馬鈴薯生產(chǎn)能力和標(biāo)準(zhǔn)，保證質(zhì)量。

情境中提供了與學(xué)生生活熟悉的油桃案例，研究成果可以直接應(yīng)用于實際生活。這種有意義的情境體驗活動大大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激活了學(xué)生的思維。學(xué)生迫切希望知道應(yīng)如何去提取DNA，如何更進一步去研究DNA，為實驗中如何提取DNA等實驗操作提供了研究的背景，激發(fā)了學(xué)生的探究欲望。

二、利用生物實驗來培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力

實驗是學(xué)習(xí)生物課程必不可少的一個環(huán)節(jié)，進行實驗可以幫助學(xué)生探索生命、生物現(xiàn)象和規(guī)律。所以在高中生物的授課中，生物老師應(yīng)當(dāng)重視實驗方面的教學(xué)并同時開展相應(yīng)的探究活動，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)和探索欲望。讓學(xué)生可以通過實驗探究，發(fā)現(xiàn)將要學(xué)習(xí)的或者已經(jīng)學(xué)過的生物學(xué)的有關(guān)問題。在探究過程中加強團隊精神、合作意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。例如，在“觀察紫色洋蔥鱗片葉表皮細(xì)胞質(zhì)壁分離及復(fù)原的實驗”的教學(xué)中，可以利用實驗活動或者演示示范來解釋紫色洋蔥鱗片葉表皮細(xì)胞質(zhì)壁分離及復(fù)原原理。通過此實驗，學(xué)生將學(xué)習(xí)相關(guān)植物表皮細(xì)胞質(zhì)壁分離及復(fù)原知識，在自主動手實驗的過程中，激發(fā)學(xué)生的探究精神。在實驗中教師可以設(shè)計有關(guān)問題，讓學(xué)生帶著問題就去思考、去開展實驗。利用這種開放的問題來對學(xué)生進行引導(dǎo)，讓學(xué)生思考怎么樣利用自己學(xué)到的知識從多個不同的方面進行探索和解決問題。再者，生物教師可以適當(dāng)?shù)卮蚱苽鹘y(tǒng)實驗活動限制并將生物實驗教學(xué)進行有效延伸，使得學(xué)生可以投身到校園的生物環(huán)境中順利地開展生物實驗探究活動。

三、實踐操作，培養(yǎng)學(xué)生的知行合一

深度學(xué)習(xí)是知識遷移與運用的過程，學(xué)生將學(xué)習(xí)所獲得的科學(xué)知識遷移到實踐中進行運用，在新的問題情境下解決新情境中的實際問題，即實現(xiàn)知行合一的過程。如在上例中，學(xué)生根據(jù)油桃DNA提取的過程生成了問題，總結(jié)得出了DNA的理化特性，此為“知”，根據(jù)DNA的理化性質(zhì)運用在新材料中的DNA提取，即為“行”。學(xué)生通過“行”完成實驗操作，達到實驗的目標(biāo)。

學(xué)生進而根據(jù)DNA的性質(zhì)，從洋蔥細(xì)胞或其他材料（如魚卵、菜花）中提取DNA。學(xué)生可以根據(jù)油桃DNA的提取步驟，運用類比方法總結(jié)出洋蔥細(xì)胞等實驗材料中DNA的提取實驗步驟。①選用洋蔥作為實驗材料時，先將洋蔥進行研磨，在研磨實驗時加入1/10體積的洗滌劑瓦解細(xì)胞膜破碎細(xì)胞，獲取含DNA的濾液;②在溶有DNA的物質(zhì)量濃度為2 mol/L的NaCl溶液中加入蒸餾水并向一個方向輕輕攪拌，目的是稀釋濾液至0.14 mol/L，減少DNA的溶解性，有利于DNA更多地析出;③溶有DNA的溶液中分別加入酒精去除濾液中的雜質(zhì)等過程，提取出純度較高的白色絮狀的DNA。根據(jù)上述實驗步驟完成實驗，通過遷移與運用的知行合一，實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。

深度學(xué)習(xí)不是學(xué)習(xí)內(nèi)容的深度和難度，而是關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)過程和狀態(tài)，促進學(xué)生深度理解和不斷的自我反思。教師通過上述實驗設(shè)計的改進，將原本枯燥乏味的實驗轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂刑魬?zhàn)性的學(xué)習(xí)主題，轉(zhuǎn)變?yōu)槟茏寣W(xué)生一種體驗成功、獲得發(fā)展的有意義的學(xué)習(xí)過程，學(xué)生主動學(xué)習(xí)積極性高。這樣有利于學(xué)生對知識整合和歸納，促進學(xué)生知識體系的完善，加強學(xué)生對知識的整體把握，有利于激發(fā)學(xué)生對知識的深入思考主動學(xué)習(xí)。學(xué)生在追求知識主動加工的過程中，積極參與，從而體驗到成功，提高探究性能力，增強合作意識。教師關(guān)注學(xué)生應(yīng)用、分析、評價和創(chuàng)造等的發(fā)展，有利于幫助在學(xué)生運用、分析、綜合、評價層次上認(rèn)知目標(biāo)的達成，落實學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

參考文獻

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