高中生物學深度教學路徑優化的探索和實踐

摘 要：本文采用“思辨與構建知識體系、試錯與修正自我完善、遷移與應用解決新問題、歸納與聯結提升能力”四個優化路徑展開高中生物學課堂教學，著重關注學生對建模的理解程度。筆者通過引導學生試錯并自主修正，幫助學生遷移所學知識并應用于解決新的情境問題，并通過歸納與聯結形成整體知識體系，有效提升學生的科學思維能力和學習能力，旨在培養學生的高階思維，最終達成育人目標。

關鍵詞：深度教學；高中生物學教學；優化路徑

文章編號：1003-7586（2024）11-0071-05 中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：B

新高考評價體系重點考查學生靈活運用所學知識并將其遷移到新情境中分析和解決問題的能力。對于高中生物學教學而言，幫助學生在新的問題情境中靈活運用知識，并分析解決問題，是深度教學的重要內容之一。^［1］因此，在高中生物學課堂教學中，教師指導學生依托情境獲取信息、發現問題、解決問題并進行科學思維訓練，是幫助學生獲取高考評價體系所要求的學習能力的重要教學方式之一。^［2］

然而在現實中，盡管學生自認為在課堂上已經掌握了知識，但考試成績往往不理想。這主要歸因于學生不能將所學知識遷移到新的問題情境中靈活運用。^［3］因此，教師應將學生能否解決新問題作為衡量深度教學成效的指標，探索深度教學的優化途徑，以幫助學生深入掌握科學原理和技能，并能在新問題情境中進行知識獲取、實踐操作和思維辨析，從而提升學生分析問題、解決問題和靈活遷移的能力。^［4］

通過分析高中生物學教材內容，筆者發現教材中關于生命過程和原理的教學內容主要以圖示和概念模型的形式呈現。而為了促進學生將所學知識遷移到新問題中進行運用，教師應注重培養學生對原理模型的構建、理解和應用能力。此外，教師在課堂上需要充分發揮學生的主觀能動性，鼓勵其開展自主學習和合作學習。因此，筆者提出高中生物學學科深度教學的四個優化路徑：思辨與構建知識體系、試錯與修正自我完善、遷移與應用解決新問題、歸納與聯結提升能力。以下是筆者對這四種優化路徑進行探索與實踐的具體闡述。

1 思辨與構建知識體系

為了指導學生理解并掌握高中生物學教材中的生命過程和原理，教師在采用圖示和概念模型等傳統教學方法的同時，可以設計多樣化的探究活動，以問題串的形式引導學生分析和思考問題，旨在幫助學生構建知識體系，理解生命過程和原理，從而達成新高考評價體系對基礎性知識掌握的考查要求。

例如，在“蛋白質的結構”部分內容的新授課中，教師設計并實施了直觀的“氨基酸手模”體驗活動。教學過程中，教師引導學生通過思辨分析構建模型并嘗試運用所學知識探究解決新問題，幫助學生在形成知識體系的同時初步發展解決問題的能力。

1.1 模擬連接，直觀體驗

筆者設計“氨基酸手模”體驗活動，以手掌模擬氨基酸的結構通式（見圖1），探究氨基酸連接形成多肽的過程。教師設計思考問題，引導學生分析蛋白質結構具有多樣性的原因。學生參與體驗活動并完成課堂學習任務。

學生模擬出四肽結構后，教師提出以下問題，加深學生對該多肽結構的理解：四肽形成一條肽鏈時形成幾個肽鍵？其背后的原因是什么？游離在肽鏈首尾端的是哪種化學基團？若四肽以環狀形式存在，與以鏈狀形式存在的肽鍵數目是否相等？除了肽鏈的首尾端，氨基或羧基還可能存在于肽鏈的什么位置？學生嘗試通過模擬，自主分析并回答教師的提問。這種手模探究活動可以幫助學生充分理解多肽的形成過程及相關知識點。

1.2 空間構象，深入理解

隨后，教師引導學生對蛋白質的空間構象問題進行深入探究，并提出啟發式問題：手模構成的四肽是否位于一個平面？已知肽鍵能連接氨基酸，那么蛋白質的空間結構是如何得以穩定的？教師以此為切入點，引入二硫鍵的概念，并幫助學生理解蛋白質的二級、三級及四級結構。教師鼓勵學生比較、分析并思考各小組構建蛋白質構象的差異，并嘗試探討蛋白質種類繁多的原因。學生能列舉出多種因素，包括氨基酸的種類、數目、排列順序，以及肽鏈的數量與空間盤曲、折疊方式等，明確氨基酸脫水縮合的方式并不是蛋白質結構具有多樣性的原因。通過層層深入的思考與分析，學生能夠充分理解蛋白質空間結構的多樣性。

1.3 歸納思辨，構建概念

教師引導學生進行歸納和提升，梳理知識點并建立知識體系，指出每種蛋白質分子的結構與其承擔的功能相適應，幫助學生構建“蛋白質是生命活動的主要承擔者”的重要概念。

這類直觀、生動的探究活動可以幫助學生掌握生物學重要概念，加深對生物學大概念的理解，同時促進學生理解“蛋白質是生命活動的主要承擔者”這一重要概念，進而實現學生科學思維能力的提高。直觀、生動的探究活動能吸引更多學生參與其中，這樣不僅促進了優秀學生的進一步提升，還幫助了學習有困難的學生不斷進步，整體上發揮了積極作用。

2 試錯與修正自我完善

高中生物學課堂應當允許學生在學習過程中犯錯，并倡導他們在遭遇學習挫折時進行反思與總結，從而更好地提升學生掌握和應用知識的能力。教師采用試錯與修正的教學策略，其核心在于鼓勵學生在具體問題情境中進行自主分析和思考，并在出錯后自主探究錯誤原因，從而深化理解。教師引導學生識別并分析模型或思路中的不足和漏洞并進行修正，促使學生對其構建的模型有更深入的理解，為建模能力的提升奠定堅實基礎。

例如，在“有絲分裂與減數分裂”部分的試錯與修正教學實踐中，教師通過引導學生進行觀察、比較與思考，指導學生分析特殊的減數分裂現象，鼓勵學生嘗試通過分析推理自主構建減數分裂過程的模型。在此過程中，教師應當倡導學生大膽嘗試，并組織學生進行交流討論，評價各種觀點的合理性及優劣之處。在此基礎上，學生不斷修正和優化自己構建的模型，最終通過歸納和總結實現對減數分裂過程的深入理解。

2.1 啟發和引導

在課堂上，學生通過觀察并對比體細胞和生殖細胞的圖示，準確判斷出生殖細胞的染色體數目只有體細胞的一半。教師提出問題進一步啟發學生思考：在精原細胞形成精子的過程中，染色體減半的現象是簡單的染色體數目減半嗎？學生再次分析圖示，得出答案：染色體減半實際上是同源染色體分離的結果。教師繼續引導探討：鑒于同源染色體在細胞核中一般是散亂狀態，那么如何實現減半過程？學生經過進一步的分析思考，提出：同源染色體需先經歷聯會過程（即兩兩配對），然后再發生同源染色體的兩兩分離。在此基礎上，教師指導學生模擬減數分裂的完整過程，加深對減數分裂過程的理解。

2.2 探究和試錯

教師通過黑板繪制或多媒體教學手段展示學生自行構建的減數分裂模型。在建模過程中，教師應當給予學生充裕的時間讓其進行探究和試錯。在此過程中，部分學生可能會先嘗試進行姐妹染色單體的分離，再進行同源染色體的分離；而另一部分學生則可能會先進行同源染色體的分離，再進行姐妹染色單體的分離。

2.3 修正和歸納

教師采用師生評價、生生互評的方式，指導學生對模型進行自主修正。教師通過展示圖片，引導學生思考與討論，并提問：減數分裂時染色體數量減半，是先進行同源染色體分離，還是先進行姐妹染色單體分離？哪個步驟先進行能使減半過程更精確地進行？教師結合教材課后練習中的減數分裂電鏡圖片，進一步提供科學證據：減數第一次分裂后期沒有發生著絲粒的分裂。在此基礎上，教師引導學生總結知識要點：在減數第一次分裂后期，發生同源染色體的分離；而在減數第二次分裂后期，才發生著絲粒的分裂，導致姐妹染色單體分開。

學生通過試錯與修正的過程，深刻掌握知識，正確構建模型。這不僅幫助學生深入理解“減數分裂是有性生殖生物保持親后代遺傳物質穩定性的重要方式”這一生物學概念，還為后續綜合辨析有絲分裂與減數分裂的異同奠定良好基礎。

3 遷移與應用解決新問題

遷移應用是實現高中生物學教學要求的關鍵所在，具體體現在教師提出新問題或創設新情境時，學生能夠運用已學知識解決問題或提出方案。因此，教師設置新問題情境后，需要引導學生運用課堂所學知識進行自主分析、推理并清晰表達出解決問題的方法或思路，并對學生提出的方法和思路給予及時的反饋和評價。這一做法充分體現了高考評價體系對應用性的考查要求。

例如，在“DNA的雙螺旋結構”部分的整合構建與遷移應用的教學實踐中，教師提供切合生活實際的新問題或新情境，引導學生遷移運用所學知識，有效解決新問題，從而培養其高階思維和學習能力。

3.1 聯系熱點

教師創設新冠疫情中核酸檢測的情境，介紹該病毒的遺傳物質是單鏈RNA。學生通過對比DNA和RNA的結構特征，進一步認識DNA的穩定性及RNA的多變性，從而理解DNA作為大多數生物的遺傳物質以及RNA病毒變異率高的原因。教師介紹在疫情防控的形勢下關注病毒變異的原因和意義，并提出如何從個人角度更好地防控疫情，引導學生更多地關注并參與社會熱點中涉及生物學知識的議題分析和討論。教師補充“核酸相關知識在新冠疫情防控中的應用”材料，從檢測、治療、監控和溯源等多個角度，引導學生全面應用核酸相關知識分析社會熱點，解讀科學技術的實際應用價值。此外，教師組織小組討論，鼓勵學生提出科學的解決方案，從而幫助學生提升辨析能力，建立正確的健康價值觀，并增強學生的民族自信心。

3.2 拓展延伸

在設計學習活動時，教師應著重關注學習內容的多樣性和關聯性，旨在讓學生在多樣化的情境和任務中審視并理解知識，從而幫助學生實現跨情境的遷移應用，并將所學知識延續到日常生活中，用以辨析現象或觀點。教師回顧課前問題：“為什么小鼠和水母的基因能夠進行拼接？”并進一步設問：不同物種的基因是如何拼接的？在切割和拼接基因時，破壞及重建的鍵是基本骨架的化學鍵，還是堿基對之間的氫鍵？對于此類問題，學生可憑借DNA結構的知識進行自主分析并解答。此外，教師也可提出如“電影中各種變種人的產生是否有科學依據？”等問題，引導學生展開討論并思考：這符合社會倫理嗎？會帶來什么后果？學生運用所學知識進行思考和討論，進而樹立尊重生命、尊重自然、合理利用科學的觀念。

3.3 遷移應用

學生如果能夠在新情境下遷移應用所學知識，并創造性地解決新問題，即可視為其對知識的掌握達到了深度理解的思維水平。例如，在探究真核細胞分裂間期DNA分子的復制方式時，教師可設問：一個DNA分子復制形成兩個完全相同的DNA分子時，如何確保其攜帶的遺傳信息準確無誤？學生根據構建的DNA雙螺旋結構模型，先推測并提出假說，再在合作小組內進行演繹和討論，共同提出方案。課堂上，教師邀請小組代表解說各組關于DNA分子復制過程的觀點，由學生判斷哪個小組的觀點最具可行性和科學性，并闡述理由。通過此類活動，學生不僅能夠實現對DNA雙螺旋結構知識的遷移應用，還能創新性地解決學習DNA分子復制過程中的問題，從而更好地理解DNA分子的復制方式。

綜上所述，教師以DNA的雙螺旋結構為主線設置學習任務，充分引導學生開展探究、思考和分析，并對知識要點進行深度理解和連續構建。此舉不僅有助于學生應用知識解決問題，還能有效提升其科學思維、科學探究能力，并培養其正確的價值觀念和生物學學科核心素養。

4 歸納與聯結提升能力

學生考試成績不理想的常見原因之一，是其對易混淆知識點掌握不清晰。因此，教師需對易混淆知識點進行歸納，并不斷加強前后知識點的聯結，以幫助學生厘清思路并提出解決問題的新思路或新方法，從而符合新高考評價體系對綜合性與創新性的考查要求。

例如，在“興奮在神經元之間的傳遞”部分歸納與聯結的教學實踐中，教師需要通過不斷辨析歸納易混淆知識點，不斷聯結前后重要知識，促進學生深度理解“興奮的傳導及傳遞”的知識點，提高學生對綜合問題的分析能力，并引導他們提出解決問題的新思路。

4.1 易混淆知識點辨析

資料一：杜冷丁是一種人工合成的麻醉劑，與嗎啡具有相似的止痛鎮靜作用，但經常使用會導致成癮，必須在醫生指導下使用。杜冷丁并不會損傷神經元的結構，但在阻斷神經沖動傳導的過程中，檢測到突觸間隙中神經遞質（乙酰膽堿）的量保持不變，請據此推測杜冷丁的作用機制。

資料二：多巴胺是一種興奮類神經遞質，其會刺激大腦中的“獎賞”中樞，使人產生愉悅感。可卡因作為一種興奮劑及毒品，能夠影響大腦中與愉悅傳遞有關的神經元活動。閱讀教材中關于多巴胺作用于突觸后膜及可卡因作用機理的相關內容，分析服用可卡因的成癮機制。

在課堂上，教師提供資料一和資料二引導學生進行對比分析與歸納，學生從素材中提取信息，對比歸納兩種機制的不同之處。學生自主學習，經思考和分析后進行小組討論交流，并派代表匯報討論結果。根據資料一，學生推斷出：杜冷丁可能競爭性地與突觸后膜上的神經遞質受體結合，從而阻斷下一個神經元的興奮傳遞，而這一過程并未影響突觸間隙中乙酰膽堿的量，使下一個神經元處于靜息電位。根據資料二，學生分析出：正常情況下，多巴胺在發揮作用后會被突觸前膜上的轉運蛋白從突觸間隙回收，但可卡因會抑制轉運蛋白的功能，導致多巴胺留在突觸間隙持續作用，進而引起突觸后膜上多巴胺受體的減少。為了維持相同的愉悅感，服食者不得不持續增加可卡因的攝入量，進而形成惡性循環，難以戒除。

此教學方法通過辨析易混淆點，不僅增強了學生獲取信息的能力，還幫助學生準確辨別相似但不相同的生物學知識，從而有效提高學生的信息解析能力和解題技巧。

4.2 前后知識點歸納聯結

通過小組討論和交流，教師引導學生結合先前所學的“興奮通過突觸進行傳遞”知識進行歸納和小結（見表1）。

4.3 聯結后嘗試提出新觀點

在歸納總結的基礎上，教師進一步提出新的問題：目前戒毒一般采用代替性藥物使服用者逐步脫離依賴，能否根據所學知識嘗試提出戒毒治療的新方法或新思路？學生經思考后提出：可以研制增強神經元細胞膜上受體敏感性的藥物，以保持興奮的正常傳遞，從而緩解戒毒者的消極情緒。隨后，教師引導學生進行生生、師生間的分析和點評。

在生物學課堂教學中，教師需要注重啟發學生新思路的提問，旨在幫助學生逐漸養成拓展思維、創新思考的良好習慣。教師通過辨析、歸納與聯結幫助學生形成清晰的知識框架，并提高其辨析題目信息、結合相關知識進行推斷的能力，鼓勵學生提出新的見解和思路。此外，該教學過程還有助于學生形成健康的人生觀，如不抽煙、不酗酒、遠離毒品，進而樹立健康生活的生命觀念，并承擔起宣傳遠離毒品的社會責任。

5 教學反思

在深研教學目標、教學重難點、教學內容及學生學情的基礎上，筆者以“思辨與構建知識體系、試錯與修正自我完善、遷移與應用解決新問題、歸納與聯結提升能力”四個優化路徑展開高中課堂教學，并整理了路徑框架（見圖3）。

在高中生物學深度教學課堂中，教師采用以上優化路徑，通過精準選擇與設計組織教學素材，創設促進學生自主體驗與探究的情境，以推動學生深入

思考與分析，并幫助其構建知識框架。教師應關注學生的建模過程，鼓勵學生通過試錯與自主修正，將所學知識遷移應用于解決新的情境問題，并進一步歸納聯結，形成更完整的知識體系，以啟發學生的新思路或新方法。

在實踐過程中，教師應注重考查要求的基礎性、應用性、綜合性和創新性，旨在有效培養學生的思維能力、學習能力和決策能力，從而幫助學生形成高階思維，實現深度教學目標，也進一步培養學生的生物學學科核心素養，最終實現育人目標。

參考文獻

［1］楊玉琴，倪娟.促進“深度學習”的教學設計［J］.化學教育，2016，37（17）：1-8.

［2］閻乃勝.深度學習視野下的課堂情境［J］.教育發展研究，2013，33（12）：76-79.

［3］唐培華.高中生物情境教學的反思與重構［J］.教書育人，2019（22）：50.

［4］蘇科庚，陳雁莊.高中生物學新教材《普通高中教科書·生物學》與《普通高中課程標準實驗教科書·生物》的比較分析［J］.中學生物教學，2019（17）：75-78.