指向深度學習的高中生物學新教材應用研究

王靜

［摘 要］文章以促進學生深度學習為切入點，研究總結了人教版高中生物學必修1教材在促進學生深度學習方面的作用，以及在課堂教學中如何挖掘、應用新教材，分析總結了可以在哪些方面用活、用好新教材。

［關鍵詞］深度學習；新教材；高中生物學

［中圖分類號］? ? G633.91? ? ? ? ［文獻標識碼］? ? A? ? ? ? ［文章編號］? ? 1674-6058（2024）08-0072-03

新課標、新教材、新高考背景下的課程改革已經進行了很多年，這些年在教學第一線“奮戰”的教師已經達成共識：落實學科核心素養的課堂教學必將由“教教材”過渡到“用教材教”。2019年修訂的人教版高中生物學新教材于2021年秋季在甘肅省各高中學校投入使用。《普通高中生物學課程標準 （2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《課標》）強調的生物學學科核心素養以具體的教學內容呈現在教師面前。在人教版高中生物學必修1《分子與細胞》教材的使用過程中，筆者深感新教材為教師實現生物學學科核心素養落地提供了很多便利，這一切都得益于新教材中指向深度學習的內容組織。

深度學習強調學習者在理解的基礎上進行知識建構，批判性地學習，并將它們融入原有的認知結構中，能夠在眾多思想間進行聯系，將已有的知識遷移到新的學習情境中，最后達到作出決策和解決問題的目的［1］，這恰恰是《課標》要求的發展學生核心素養的有效途徑之一。基于此，筆者與學校生物學教研組的教師一起以生物學學科核心素養為目標，以促進深度學習的發生為途徑，對人教版高中生物學必修1教材進行研究和使用。

一、提供學科融合知識幫助學生形成生命觀念，促進深度學習的發生

必修1教材前3章與《課標》的大概念1相對應，主要闡明細胞是生物體結構和功能的基本單位。學生通過這部分內容的學習，能從微觀層面深入理解生命的本質。為了幫助學生建立結構與功能觀，必修1教材提供了相關的學習資料。例如第2章第2節“細胞中的無機物”補充了水能夠成為細胞內良好的溶劑的解釋。教師在教學中應指導學生閱讀分析這部分資料，使學生知道水是一個極性分子，再依托動畫視頻為學生演示水分子之間氫鍵的形成，幫助學生理解水分子為什么能夠成為細胞內良好的溶劑，從而使學生初步建立結構與功能觀，掌握水分子的各項理化性質，直觀理解水是生命之源。像這樣的例子還有第2章第3節“細胞中的糖類和脂質”，此節補充了脂肪酸的結構并用楷體字加以強調，讓學生能夠在沒有學習有機化學的情況下理解植物油和動物脂肪的本質區別，進而對“脂肪是良好的儲能物質”有深入的理解，促進學生深度學習的發生。此外，第2章第5節“核酸是遺傳信息的攜帶者”，為了幫助學生深度學習“生物大分子以碳鏈為基本骨架”這一知識點，教材旁欄以學科交叉的形式補充了碳原子的化學性質以及共價鍵的概念。在課堂教學中，教師可以很方便地利用這些教材學習資料引導學生突破學習難點，使學生深刻理解所學知識，有效建立結構與功能觀。

二、以豐富的科學史引導學生科學思維的發展，促進深度學習的發生

必修1教材第5章第1節“降低化學反應活化能的酶”延續了舊教材所提供的經典科學實驗，并提出有針對性的問題，引導學生沿著科學家的腳步，一步步分析推導出酶的本質，讓學生在信息的引領下深度學習酶的本質，培養和發展學生的科學思維。第5章第4節“光合作用與能量轉化”，由于光合作用的原理是一個微觀不易理解的過程，因此為了讓學生能夠更好地理解，在舊教材的基礎上篩選補充了科學家所做的部分經典實驗，在邏輯上形成鏈條，引導學生從光合作用的實質入手，一步步梳理清楚光合作用過程中的物質變化。學生在學習過程中帶著問題，不斷探索，極大地提升了科學思維能力和科學探究能力。第3章第1節“細胞膜的結構和功能”中關于生物膜結構的探究過程也補充完善了細胞膜成分探究的科學家經典實驗，讓學生通過層層深入的實驗現象，理解掌握細胞膜的成分及結構，提升生物學學科核心素養。

三、設計情境化的章首頁引言和“問題探討”欄目，引導學生進行科學探究，促進深度學習的發生

深度學習強調學生通過閱讀、聽講、實踐和研究獲得知識與技能，幫助學生在相似情境中舉一反三，促使學生在新情境中辨析出特殊因素，從而創造性地解決問題。必修1教材在章首頁引言和題圖設計中注重創設情境，激發學生的學習興趣，為學生通過章節知識的學習發展生物學學科核心素養打好基礎。如第1章的章首頁引言“為什么細胞的形態各異，但卻有著大致相同的基本結構”、第2章的章首頁引言“細胞和石頭都是由分子組成的，為什么細胞能表現出生命特征呢？”第3章的章首頁引言“為什么靠人力很難完成的工作，對細胞來說卻輕而易舉呢？細胞中是不是有一條條‘生產線呢”，這些有趣的章首頁引言讓學生對本章的學習內容充滿了好奇和產生了探究欲望，能有效引導學生進行科學探究。

此外，必修1教材的章首頁引言以學生生活中常見的、熟悉的事物創設情境、設置探討問題，將生物與非生物進行對比，引導學生探究生物獨有的生命特征、生命現象和規律，引領學生在熟悉的生活情境中進行新知識的學習，促使學生對知識進行遷移應用，使學生學會創造性地解決問題。如第2章的章首頁引言“雕刻的石像無論多么栩栩如生，人們也不會認為它是生物”、第3章的章首頁引言“正如一堆建筑材料不能讓人居住一樣，將細胞中所有的物質放在一起，它們并不能進行任何生命活動”、第5章的章首頁引言“炎炎烈日之下，巖石變得很燙……巖石旁邊的植物同樣遇到暴曬，卻并未變得發燙”等實例，都是將生物與非生物進行對比，引導學生探究生命獨有的特征。另外，第4章的章首頁引言選取某高血壓治療藥物的說明書，引入對細胞膜上物質運輸通道的學習，引領學生在熟悉的生活情境中進行新知識的學習，促使學生對知識進行遷移與應用。

四、足量的探究實踐活動設計，讓學生充分“活動與體驗”，促進深度學習的發生

郭華認為，深度學習有五個特征，其中“活動與體驗”是核心特征［2］。必修1教材設計了大量的探究實踐活動，如使用高倍顯微鏡觀察幾種細胞，檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質，用高倍顯微鏡觀察葉綠體和細胞質的流動，綠葉中色素的提取和分離，觀察根尖分生區組織細胞的有絲分裂等，讓學生通過實驗操作，在做中學、學中思，自己思考，自己設計，去探尋，去體驗。例如對于“影響酶活性的條件”這一探究實踐活動，必修1教材首先給出背景知識，創設情境引導學生分析、思考；接著提供豐富的實驗試劑和材料，并建議學生用淀粉酶探究溫度對酶活性的影響，用過氧化氫酶探究pH對酶活性的影響，由此引發學生思考：如果我不用建議的酶進行對應的實驗會產生什么樣的后果？為什么不能用過氧化氫酶進行探究溫度對酶活性的實驗呢？能否將淀粉和淀粉酶改為蔗糖和蔗糖酶？能否先混合，再將底物和酶保溫？檢測試劑選碘液還是斐林試劑？為什么不能是另一種？通過多角度的討論分析，學生對實驗有了更深層次的理解，同時培養了實驗設計能力和實驗操作能力，真正促進了深度學習的發生。又如對于必修1教材“比較過氧化氫在不同條件下的分解”這一實踐探究活動，教師可讓學生通過眼觀、耳聽等方式直觀感受、充分體驗酶的作用，以及體會無機催化劑與生物催化劑的作用差別。又如“探究植物細胞的吸水和失水”這一實踐探究活動，除建議使用0.3 g/mL的蔗糖溶液外，教材還建議學生對實驗進行改進。對此，教師可以補充提供KNO3溶液等能引起自動發生質壁分離復原的試劑，供學生自己探究實踐，以使學生充分體驗植物細胞的吸水和失水過程。

五、調整章節內容，引導學生對知識進行結構性的關聯，促進深度學習的發生

“聯想與結構”是深度學習的特征之一，既指學生學習方式的樣態，也指以這樣的學習方式所處理的學習內容 （學習對象）。作為學習方式的樣態，要處理的是外在知識與學生經驗之間的轉化問題［3］。必修1教材在章節內容順序上進行了調整，在學習內容上幫助學生進行“聯想與結構”，使深度學習自然發生。例如第2章，新教材把舊教材的內容呈現順序“從有機物到無機物，從蛋白質到糖類脂質”調整為“從無機物到有機物，從糖類脂質到核酸”。由于高一學生的化學知識，尤其是有機化學知識不足，這樣進行內容順序調整，使得學生可以從自己熟悉的無機物——水和無機鹽開始循序漸進地學習，從而在學習上獲得成就感與滿足感。有機物的學習，可從生活中可以直接接觸、了解較多的糖類脂質開始，這樣便于學生將學習內容與已有的生活經驗建立起結構性的關聯，從而使知識轉化為與自己有關聯的、能夠操作和思考的內容（對象）。學生通過建構學習，將自己已有的知識經驗和所學的新知識進行結構性的關聯，并納入自己的知識結構，從而真正學到了知識，使深度學習自然發生。這樣的例子還有第2章第4節“蛋白質是生命活動的主要承擔者”，新教材把舊教材從結構到功能的順序調整為從功能到結構。這樣，能讓學生從自己能夠直觀感受的蛋白質多種多樣的功能入手學習，拉近了學生與學習內容之間的距離，促進學生在結構性學習中進行知識的聯想整合。必修1教材把舊教材的物質跨膜運輸的實例和被動運輸整合成第4章第1節“被動運輸”，以利于學生由實例聯想、理解被動運輸的方式；將舊教材生物膜的流動鑲嵌模型直接調整到第3章第3節“細胞膜的結構和功能”，以利于學生將細胞膜作為一個整體來理解并建構知識。此外，將胞吞胞吐的內容調整為正文內容，使學生對細胞膜控制物質進出細胞的功能理解得更加深刻，并能夠系統學習細胞膜在物質輸入和輸出中的作用等相關知識，實現知識的結構化。

六、多層次設計教材習題，鍛煉學生的高階思維，促進深度學習的發生

必修1教材的習題設計注重考查學科基礎知識，且習題類型豐富多樣，涉及圖表、數據、曲線等，另設有開放性習題，其涉及的知識范圍廣，有利于培養學生辯證思維、整體性思維和復雜性思維等高階思維。

例如必修1教材第2章第1節“練習與應用”中的拓展應用題“將細胞內含有的各種物質配齊，并按照它們在細胞中的比例放在一個試管中，能構成一個生命系統嗎？為什么？”第1章第2節“練習與應用”中的拓展應用題引入支原體肺炎的生活情境，引導學生對比分析支原體與動物細胞、細菌細胞的結構區別，由此訓練學生歸納整理、分類思考的能力，培養學生的整體性思維。第5章第2節“練習與應用”中的拓展應用題以“在植物、動物、細菌和真菌的細胞內，都是以ATP作為能量‘貨幣的，這是否也說明生物界的統一性？這對你理解生物的進化有什么啟示？”等問題來訓練學生的辯證思維。第5章第3節“練習與應用”中的拓展應用題“松土是許多農作物栽培中經常采取的一項措施。試分析農田松土給農作物的生長、當地的水土保持以及全球氣候變暖等方面可能帶來的影響，并指出如何盡量減少不利影響”。必修1教材以此類習題來訓練學生的高階思維。

新教材的習題設計注重引導學生在解題過程中建立生命觀念、提升科學思維、激發社會責任意識，最終發展學科核心素養。通過這樣的習題訓練，在鞏固學生基礎知識的同時，培養了學生的高階思維，促進了深度學習的發生。

必修1教材清晰、精美的圖片資料，豐富的科學史資料，操作性強的探究實踐活動十分方便教師組織課堂教學。

研讀新教材，開發與利用新教材，發揮新教材的育人價值是每一個生物學教師孜孜以求的教育目標。如何用好新教材，組織好新教材，把教材資源用足、用活是每一個生物學教師的重要研究課題。生物學教師應用好新教材，推動學生進行深度學習，培養學生的生物學學科核心素養，為他們將來更好地參與社會實踐活動并創造社會價值打好基礎。

［? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?］

［1］? 何玲，黎加厚.促進學生深度學習［J］.現代教學，2005（5）：29-30.

［2］［3］? 郭華.深度學習及其意義［J］.課程·教材·教法，2016（11）：25-32.

（責任編輯 黃春香）