促進(jìn)“深度學(xué)習(xí)”的教學(xué)實(shí)踐與思考
——以“探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式”實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容為例

（江蘇省濱海縣八灘中學(xué) 江蘇鹽城 224541）

1 科學(xué)探究的現(xiàn)狀分析

目前，正在實(shí)施的新一輪課程改革中，科學(xué)探究是高中生物學(xué)科核心素養(yǎng)的主要內(nèi)容之一，也是一種教育思想，還是一種學(xué)習(xí)方式，能夠有效地促進(jìn)學(xué)生轉(zhuǎn)變獲取知識和能力的方法。在生物學(xué)科學(xué)探究的實(shí)踐研究中，由于教師的理解不完全統(tǒng)一，或是學(xué)校的學(xué)生基礎(chǔ)薄弱，亦或是實(shí)驗(yàn)條件的缺位，導(dǎo)致科學(xué)探究氛圍缺乏濃厚性，不能將學(xué)生的思維激活到最佳狀態(tài)；還會導(dǎo)致探究問題和目標(biāo)的設(shè)置缺乏可操作性，無探究的必要和價值；也會導(dǎo)致科學(xué)探究的組織方法缺乏科學(xué)性，不能確保科學(xué)探究的有效性；甚至導(dǎo)致探究過程中教師的角色定位不當(dāng)，教師由教學(xué)的“中心”走向教學(xué)的“邊緣”；更會導(dǎo)致對學(xué)習(xí)小組缺乏激勵性，不能使學(xué)生繼續(xù)保持積極、活躍的心理狀態(tài)，并延伸到下一階段的科學(xué)探究中去。殊不知，掌握科學(xué)探究的方法能促進(jìn)學(xué)生將自己在課堂上所習(xí)得的新知融入自己的知識結(jié)構(gòu)當(dāng)中，構(gòu)建起知識框架，進(jìn)而由以知識積累為主的簡單學(xué)習(xí)過渡到思維品質(zhì)培養(yǎng)的深度學(xué)習(xí)。

2 教學(xué)實(shí)踐

教學(xué)實(shí)踐的流程為：科學(xué)探究之前（發(fā)現(xiàn)問題、作出假設(shè)）→科學(xué)探究之始（設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、制定方案、構(gòu)建見解）→科學(xué)探究之中（進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、內(nèi)化知識）→科學(xué)探究之后（得出結(jié)論、交流評價）→思索質(zhì)疑（新的問題）→二次科學(xué)探究（新的發(fā)現(xiàn)）……在實(shí)踐中實(shí)現(xiàn)獲取學(xué)科基礎(chǔ)知識、領(lǐng)悟科學(xué)研究方法、發(fā)展科學(xué)探究能力、提高學(xué)科思維素養(yǎng)。

2.1 科學(xué)探究之前——整合內(nèi)容本身和學(xué)習(xí)過程

在深度學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)實(shí)施中，情境素材的選取是比較關(guān)鍵的一步。教師可以在落實(shí)教材中本課時教學(xué)任務(wù)之前，首先利用學(xué)生親身經(jīng)歷過的事實(shí)創(chuàng)設(shè)問題情境；然后，對學(xué)生科學(xué)分組和分工，使各小組做到合理搭配，分工細(xì)致、職責(zé)分明；再利用學(xué)生初中階段學(xué)過呼吸作用的知識作為認(rèn)知基礎(chǔ)，充分挖掘教材內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)課本知識，主動探究酵母細(xì)胞的呼吸方式。教師所設(shè)計(jì)的問題應(yīng)該由淺入深、由易到難、層層遞進(jìn)，為學(xué)生提供活躍創(chuàng)造性思維的載體，令學(xué)生“身臨其境”。教師也可以利用學(xué)生自己產(chǎn)生的疑問來設(shè)計(jì)教學(xué)。例如，學(xué)生在認(rèn)知過程中的猜想和假設(shè)——酵母菌有氧呼吸除了有CO2產(chǎn)生還有其他物質(zhì)產(chǎn)生嗎?學(xué)生的深層思考——酵母菌有氧呼吸和無氧呼吸產(chǎn)生的CO2到底誰多誰少?學(xué)生在探究和問題再生的過程中所得到的思維結(jié)果——其他生物無氧呼吸也產(chǎn)生酒精嗎?學(xué)生在原有的思維基礎(chǔ)上獲得更多的發(fā)展空間——是否還有其他的方法來檢測CO2和酒精？這樣既關(guān)聯(lián)到核心知識，又關(guān)聯(lián)到核心思想方法，更關(guān)聯(lián)到學(xué)生發(fā)展的核心素養(yǎng)。

2.2 科學(xué)探究之始——批判性地學(xué)習(xí)知識和思想

如果上述帶有一定難度的問題介于學(xué)生現(xiàn)有水平和可能的發(fā)展水平兩者之間的最近發(fā)展區(qū)，又符合學(xué)生的認(rèn)知習(xí)慣，就能調(diào)動學(xué)生探究的積極性，發(fā)揮其潛能。教師基于實(shí)驗(yàn)原理，提出問題，引導(dǎo)學(xué)生小組進(jìn)行合作：怎么鑒定有無CO2產(chǎn)生？如何比較CO2產(chǎn)生的多少？重鉻酸鉀溶液檢測酒精在其他酸性條件下也變成灰綠色？引導(dǎo)學(xué)生，思考實(shí)驗(yàn)材料與實(shí)驗(yàn)試劑的選擇以及實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)：為什么選擇單細(xì)胞的酵母菌？怎么配制酵母菌培養(yǎng)液？怎樣保證酵母菌在整個實(shí)驗(yàn)過程中能保持活性？為什么選擇糖類最合適？糖類中為什么選擇葡萄糖更好？你可以設(shè)計(jì)出比教材所示的更簡便實(shí)用的實(shí)驗(yàn)裝置嗎？各學(xué)習(xí)小組討論實(shí)驗(yàn)步驟，構(gòu)建自己的見解，在各種觀點(diǎn)之間建立多元聯(lián)接。此時，教師適時地補(bǔ)充問題：①本實(shí)驗(yàn)的自變量是什么？因變量是什么？無關(guān)變量又是什么？②設(shè)置幾組實(shí)驗(yàn)？哪個是實(shí)驗(yàn)組？哪個是對照組？③怎樣控制有氧和無氧的條件？學(xué)生在理解事物的基礎(chǔ)上不斷地質(zhì)疑辨析，在質(zhì)疑辨析中加深對深層知識和復(fù)雜概念的理解，并把它們納入原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中，順利進(jìn)行下一個發(fā)展區(qū)，進(jìn)而更主動地參與學(xué)習(xí)和構(gòu)建知識的過程。

2.3 科學(xué)探究之中——實(shí)現(xiàn)知識的同化和順應(yīng)

掌握學(xué)科知識是具備學(xué)科素養(yǎng)的基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)與發(fā)展是一種社會化的合作活動，學(xué)習(xí)的最終目的不是僅僅為了“學(xué)會”知識，而是為了“會學(xué)”知識。進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生在活動過程中又不斷地調(diào)整原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)：有的學(xué)生用溫水活化酵母菌；有的學(xué)生在各瓶中依次加入特定的溶液和活化好的酵母菌菌種；有的學(xué)生按照教材的設(shè)計(jì)來連接組裝實(shí)驗(yàn)裝置；有的學(xué)生接通通氣泵的電源開始實(shí)驗(yàn)；有的學(xué)生觀察記錄實(shí)驗(yàn)過程中現(xiàn)象；有的學(xué)生檢測酒精生成；有的學(xué)生思考兩種呼吸的化學(xué)方程式書寫……各成員自覺地把探究過程中的發(fā)現(xiàn)與自己的預(yù)測或猜想進(jìn)行對照，互幫互學(xué)、主動發(fā)現(xiàn)并提出新的探究問題，迸出了創(chuàng)新的火花，手腦結(jié)合在形成技能素養(yǎng)的同時內(nèi)化形成知識、積極思維，使探究活動不斷向深層次發(fā)展，并對建構(gòu)產(chǎn)生的結(jié)果進(jìn)行重新審視、分析、調(diào)整，同時主動地對新知識作出理解和判斷，運(yùn)用原有的知識經(jīng)驗(yàn)對新概念（原理）或問題進(jìn)行分析、鑒別、評價，形成自我對知識的理解，建構(gòu)新的認(rèn)知序列。

2.4 科學(xué)探究之后——創(chuàng)造性地解決現(xiàn)實(shí)問題

小組中的“協(xié)作”發(fā)生在探究過程的始終：組長代表本組匯報(bào)探究過程、結(jié)果和自我評價，成員1評價其他小組的優(yōu)點(diǎn)，成員2評價其他小組的有待改進(jìn)的地方，成員3對其他小組提出改進(jìn)意見和建議……各小組在如此充分的交流中，既能在對自己有更深層了解的同時及時發(fā)現(xiàn)同學(xué)的閃光點(diǎn)，也能在密切了解與同伴合作關(guān)系的同時認(rèn)同團(tuán)隊(duì)的力量，更能充分發(fā)展表達(dá)能力、交流能力、邏輯思維能力。教師對學(xué)生的匯報(bào)與交流要進(jìn)行總結(jié)、肯定、論證和升華，引導(dǎo)他們完善進(jìn)一步的探究設(shè)計(jì)。

深度學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)者對學(xué)習(xí)情境的深入理解、對關(guān)鍵要素的判斷和把握，在相似情境能夠做到“舉一反三”，也能在新情境中分析判斷差異并將原則思路遷移運(yùn)用。教師可以根據(jù)學(xué)生的問題預(yù)設(shè)問題、設(shè)計(jì)情境，可提供資料、材料設(shè)備等方法來解決學(xué)生問題：①通過在學(xué)習(xí)任務(wù)單上提供酵母菌和線粒體的知識來激活學(xué)生的前概念。②用真空袋分別裝一塊加發(fā)酵粉的面團(tuán)（留有空氣）和一塊沒加發(fā)酵粉的面團(tuán)（不留空氣）來針對有氧呼吸過程中水的生成，進(jìn)而讓學(xué)生嘗試建構(gòu)酵母菌細(xì)胞呼吸的方程式。③運(yùn)用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，自動迅速地采集并記錄錐形瓶溶液中溶解氧、空間中的CO2和O2濃度數(shù)值，然后用Excel軟件和Origin軟件作溶解氧、CO2以及O2濃度的變化曲線，準(zhǔn)確分析在有氧呼吸過程中O2消耗量與CO2產(chǎn)生量之間的固定關(guān)系，進(jìn)而讓學(xué)生領(lǐng)會有氧呼吸化學(xué)方程式的變化實(shí)質(zhì)。④創(chuàng)設(shè)問題情境（有三支試管，A試管中含有細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，B試管中僅含線粒體，C試管中既有細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)又有線粒體），要求學(xué)生分析真核生物有氧呼吸的主要場所里，再引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)物質(zhì)守恒定律和同位素標(biāo)記法進(jìn)而構(gòu)建有氧呼吸過程圖以及元素的來龍去脈，這樣就從模式生物的研究來理解細(xì)胞生物學(xué)的基本原理。⑤通過資料收集和利用教材資源，促進(jìn)學(xué)生結(jié)合生產(chǎn)生活實(shí)際，探討細(xì)胞呼吸原理在生產(chǎn)生活實(shí)踐中的運(yùn)用，并引導(dǎo)學(xué)生透徹地分析其中的實(shí)例，拓寬其視野（無氧呼吸中還有乳酸發(fā)酵）。

“思索→質(zhì)疑→猜想→探究→……”，學(xué)生的學(xué)習(xí)永遠(yuǎn)是在這種“不平衡→平衡→不平衡→平衡→……”的狀態(tài)中獲取了知識，促使他們生產(chǎn)自己發(fā)現(xiàn)真理的使命感。教師可以根據(jù)實(shí)際情況，設(shè)計(jì)好“科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表”來引導(dǎo)學(xué)生二次自主探究新的問題，使學(xué)生更為積極地投入到下一個問題的解決過程中，創(chuàng)造性思維的獨(dú)立性、探索性、求異性都得到較好的訓(xùn)練，利于學(xué)生的可持續(xù)性發(fā)展。

3 教學(xué)思考

3.1 讓課堂教學(xué)真的走向開放

生物學(xué)是一門以觀察和實(shí)驗(yàn)為基本研究方法的自然科學(xué)，而科學(xué)探究更是一項(xiàng)促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的實(shí)踐活動。教師應(yīng)把本該在實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)的時間還給學(xué)生，重組教學(xué)資源，優(yōu)化科學(xué)探究的過程，從教室走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室、從教師演示實(shí)驗(yàn)到學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)、從理論探究到實(shí)際操作、從課堂教學(xué)走向課外實(shí)踐，積極引導(dǎo)學(xué)生把握實(shí)驗(yàn)常規(guī)，訓(xùn)練提高實(shí)驗(yàn)技能和操作能力，鍛煉個人獨(dú)立思考的能力。教師要引導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行整體分析、系統(tǒng)思考和綜合體驗(yàn)，并能有效開展科學(xué)探究來補(bǔ)充、延伸課堂教學(xué)的時空，形成一定的科學(xué)探究能力和科學(xué)態(tài)度與價值觀，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用結(jié)論進(jìn)行分析問題、拓展知識、解決現(xiàn)實(shí)問題等方面的創(chuàng)新能力，并把探究活動推向常態(tài)化，使學(xué)生在享受探究樂趣的同時，逐漸增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)中自發(fā)的探究動機(jī)，讓知識在探究中獲得新生，讓能力在探究中得到提高，讓情感在實(shí)際問題情境和人際交往中逐漸升華。

3.2 讓合作能力在互動中提升

教師要摒棄說教，抓住合作的時機(jī)，讓學(xué)生有效地參與科學(xué)探究、開展真討論，說出自己的想法。然后，學(xué)生在小組內(nèi)進(jìn)行糾正和整合，并分配任務(wù)、相互合作來完成。感受學(xué)習(xí)中的合作也是學(xué)習(xí)的一部分，不僅學(xué)會了合作的方法，還培養(yǎng)了合作的能力，提高將來適應(yīng)和參與社會的能力。在激勵教育過程中，基礎(chǔ)好的學(xué)生會盡力幫助組內(nèi)的其他成員，而基礎(chǔ)較差的學(xué)生則會變壓力為動力，使小組內(nèi)出現(xiàn)互動、互助、互勉、互進(jìn)的局面，全面提升學(xué)生的整體素質(zhì)。教師要注意加強(qiáng)指導(dǎo)，使學(xué)生的合作與探究更科學(xué)。例如，到各個小組中進(jìn)行引導(dǎo)，引導(dǎo)他們?nèi)绾螏椭椤⑷绾蝺A聽同伴的發(fā)言、如何共同討論、如何相互交流，以及協(xié)調(diào)小組成員間的分歧和歸納小組成員的觀點(diǎn)等方面。教師要注意把握學(xué)生的探究和討論方向，在此過程中逐步實(shí)現(xiàn)了師生互動、生生互動的多元互動方式，不僅利于教師的引導(dǎo)，而且可以培養(yǎng)及強(qiáng)化學(xué)生的合作精神和合作意識。

3.3 讓深度學(xué)習(xí)在探究中強(qiáng)化

“探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式”實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容是基于核心概念“細(xì)胞的生存需要能量和營養(yǎng)物質(zhì)”下的四級概念“有氧呼吸和無氧呼吸”，是整個高中生物學(xué)科結(jié)構(gòu)的主干部分，是人們認(rèn)識客觀世界的基礎(chǔ)。學(xué)生參與了“發(fā)現(xiàn)問題—作出假設(shè)—設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)—進(jìn)行實(shí)驗(yàn)—得出結(jié)論”的全過程，能正確使用一般的實(shí)驗(yàn)器具，學(xué)會檢測酒精、二氧化碳等細(xì)胞呼吸產(chǎn)物的方法，提高了運(yùn)用語言表達(dá)、信息分享與合作的能力；并且就探究過程不斷修正、完善和發(fā)展，使探究活動不斷向深層次邁進(jìn)。學(xué)生的思維活動貫穿在探究的全過程：通過分類，概述酵母菌細(xì)胞的呼吸方式；通過比較，學(xué)會控制自變量，觀察和檢測因變量的變化，以及設(shè)置對照組和重復(fù)實(shí)驗(yàn)；通過綜合，說出細(xì)胞呼吸原理在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中的應(yīng)用；通過理解抽象的細(xì)胞代謝概念，體會細(xì)胞是生命活動的基本單位；通過歸納，從微觀層面把握生命的本質(zhì)，體會生命的奇妙，形成知識的銜接與過渡，構(gòu)建完整的知識框架，實(shí)現(xiàn)從知識廣度的量變到思維廣度的質(zhì)變，獲得更多發(fā)展空間。