基于概念教學的深度學習*

李 蘭 王啟雨 吳孝良

(1.合肥一六八中學 安徽合肥 230000) (2.合肥工業大學附屬中學 安徽合肥 230601) (3.霍邱縣第二中學 安徽六安 237400)

《普通高中生物學課程標準(2017年版2020年修訂)》(下稱《新課標》)指出課程的內容追求“少而精”的原則，聚焦大概念，讓學生能夠深刻理解和應用重要的生物學概念，發展生物學學科核心素養。深度學習是指在教師的引領下，學生圍繞著具有挑戰性的學習主題，全身心積極參與、體驗成功、獲得發展的有意義的學習過程。在安徽，隨著《安徽省普通高中生物學學科教學指導意見》的頒布和新教材的全面使用，高中生物學基于概念教學的深度學習作用更加凸顯。以“主動運輸與胞吞、胞吐”為例，筆者嘗試如下教學。

一、加工事實材料，從核心問題到創設情境

課堂教學時，要充分利用生物學事實，創設問題情境，引導學生通過科學思維，主動建構生物學概念。

例如，在建構“主動運輸”概念時，需要幫助學生深度認識、分析歸納主動運輸的特征——逆濃度運輸、需要載體蛋白和消耗能量，深度領悟主動運輸對于細胞生命活動的意義。筆者依據教學目標創設教學情境的需要，為了更好地引導學生分析得出細胞通過主動運輸來吸收所需要的營養物質，選擇了翟中和院士《細胞生物學(第4版)》中的小腸上皮細胞吸收葡萄糖示意圖，經過深度加工后最終呈現出小腸上皮細胞吸收葡萄糖、氨基酸的過程，設計出核心問題串。

核心問題1：結合材料信息分析，小腸上皮細胞內Na移出膜外、細胞外K移入膜內，小腸上皮細胞吸收葡萄糖、氨基酸等，有什么共同特點？

學生較容易得出“逆濃度運輸”和“需要載體蛋白”兩個共同特點，而其中僅有一處體現物質逆濃度運輸需要消耗能量，學生很難得出主動運輸“需要耗能”這一本質特征。筆者此處引導學生總結的“逆濃度運輸”過程類比“小船逆流而上”，引導學生推測逆濃度運輸可能需要消耗能量，再據此找出逆濃度運輸過程消耗的能量來自哪里(ATP)，筆者再追問“葡萄糖、氨基酸進入小腸上皮細胞也是逆濃度運輸，消耗的能量來自哪里”，經此實踐，多數學生“鼓起勇氣”回答出“Na驅動”，引導學生總結核心問題1的答案，順利導出主動運輸概念。

核心問題2：(呈現情境)人體處于靜息狀態時，細胞約25%的ATP被鈉鉀泵消耗，主動運輸鈉鉀離子，保持Na、K在細胞內外的不平衡分布。結合上述分析討論，如此巨大的能量用于保持Na、K在細胞內外的不平衡分布，有什么生理意義？

問題2難度較大，筆者提示學生從鈉離子的運輸路徑和方式上進行思考。經實踐，較多學生可以整理出巨大能量用于鈉鉀泵維持鈉鉀離子在細胞內外的不平衡分布，尤其是小腸上皮細胞內的鈉離子大大降低，使得腸腔一側的鈉離子濃度遠高于小腸上皮細胞內，當鈉離子從腸腔側進入小腸上皮細胞時，產生電化學勢能，幫助小腸上皮細胞從腸腔側吸收氨基酸、葡萄糖，綜合得出主動運輸有利于細胞根據生命活動的需要吸收營養物質。筆者再補充教材資料“囊性纖維病”，由此達成——主動運輸也有利于細胞排出代謝廢物和對細胞有害的物質，最終達成對主動運輸意義的深度理解。

設計意圖：根據教學設計的思路進行深度加工后的生物學事實材料，能夠更好地呈現科學的教學情境，收到較好的教學效果。上述旨在圍繞主要的教學內容，提出開放性的核心問題，以提高課堂教學生成質量來提高教學效率。

二、提升思維品質，從次位概念到大概念

在課堂教學中，教師圍繞著生物學概念組織并開展教學活動，能有效提高教學效益，有助于學生對知識的深入理解和遷移應用，也有助于發展學生的生命觀念。

本節在《新課標》中的重要概念為“小分子物質通過被動運輸、主動運輸等方式進出細胞，以維持細胞的正常代謝”，設計核心問題3：“細胞是否需要大分子物質進出細胞以維持正常代謝？并舉例說明。”結合教材內容“乳腺細胞合成蛋白質、內分泌腺分泌蛋白質類激素、消化腺細胞分泌消化酶、變形蟲攝取水中的有機物顆粒”等分析出細胞需要解決大分子物質進出細胞來維持正常代謝，引出“胞吞、胞吐”相關概念。筆者嘗試創設情境“甲狀腺激素合成分泌過程示意圖”，讓學生通過對被動運輸與主動運輸等區分，判斷被選擇吸收的物質進出細胞的方式，對與細胞的物質輸入和輸出的相關生命現象做出理性解釋。

設計意圖：通過被動運輸、主動運輸和胞吞、胞吐等次位概念的學習，形成了“物質通過被動運輸、主動運輸等方式進出細胞，以維持細胞的正常代謝活動”的重要概念，有力支撐了“細胞的生存需要能量和營養物質”大概念的形成。

三、進行拓展實驗，從探究學習到深度學習

教學過程重實踐。基于對多數生物學概念比較抽象、學生缺乏感性認知的認識，教師可以指導學生查閱資料設計實驗探究或驗證生物學知識，幫助學生獲得親身體驗的機會，在動手動腦的過程中加深對生物學概念的理解，提升應用知識的能力，培養創新精神；教師要創設探究情境，引導學生探究實踐的過程中，促進學生用科學的觀點、知識、方法，探討現實生活中問題的同時，即培養學生的實踐能力，也培養了科學思維能力，發展了高階思維。

筆者在結束“主動運輸與胞吞、胞吐”教學任務后，在課堂上播放了關于“能量驅動的物質運輸”的微課視頻，任務驅動——鼓勵學生查閱相關資料設計實驗進行驗證部分物質運輸過程與能量有關。生物興趣小組學生依據馬小娟老師的論文《“NaMoO進入植物細胞的方式”探究實驗的設計與實施》，劉海金和印莉萍老師的論文《簡單易行的離子跨膜運輸實驗》，以及劉鵬和楊玉愛老師的論文《土壤中的鉬及其植物效應的研究進展》，設計了“驗證NaMoO進入植物細胞與能量有關”實驗，并在課堂上展示實驗結果圖，獲得非常好的課堂效果。

設計意圖：深度學習的精髓在于學習者的全身心參與，尤其是抽象的概念教學，如果還停留在淺層學習，則很難達到預期的教學目標。結合科學地創設情境，引發學生進行自主探究學習，過渡到深度學習，這樣才能更好地實現《新課標》所要求的教學目標，達到培養學生核心素養的目的。