促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的初中科學(xué)教學(xué)實(shí)踐研究

摘要：文章以“酶的催化作用”為例，通過(guò)分析教材內(nèi)容、知識(shí)技能目標(biāo)及核心素養(yǎng)目標(biāo)，并結(jié)合學(xué)生的學(xué)情，通過(guò)問(wèn)題引導(dǎo)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)的模式，探討了如何構(gòu)建更富有啟發(fā)性和參與性的初中科學(xué)教學(xué)，促使學(xué)生在探究過(guò)程中進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，達(dá)成知識(shí)目標(biāo)的同時(shí)也能夠提升探究能力、小組合作能力及分析解決問(wèn)題能力等學(xué)科核心素養(yǎng)，旨在為教育實(shí)踐提供新的思路和方法。

關(guān)鍵詞：深度學(xué)習(xí)；初中科學(xué)探究；問(wèn)題鏈；核心素養(yǎng)

中圖分類號(hào)：G63文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1673-8918（2024）33-0038-04

深度學(xué)習(xí)，作為一種教育方法論，強(qiáng)調(diào)對(duì)知識(shí)的深入理解和應(yīng)用，而不僅僅是表面的記憶和重復(fù)。與傳統(tǒng)的教學(xué)方法相比，它更注重學(xué)習(xí)過(guò)程中的思維深度和質(zhì)量。深度學(xué)習(xí)的特點(diǎn)包括對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的深層處理、對(duì)知識(shí)的整合和轉(zhuǎn)移以及自主學(xué)習(xí)的能力。深層處理意味著學(xué)生不僅理解事物的表面特征，而且掌握其底層原理和結(jié)構(gòu)。知識(shí)整合則涉及將新知識(shí)與已有知識(shí)結(jié)合起來(lái)，形成更加豐富和多維的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。知識(shí)轉(zhuǎn)移的能力使學(xué)生能將所學(xué)應(yīng)用于不同的情境和問(wèn)題中，展現(xiàn)了學(xué)習(xí)的靈活性和適用性。此外，自主學(xué)習(xí)能力的提升也是深度學(xué)習(xí)的一個(gè)重要方面，它促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)尋求知識(shí)、自我驅(qū)動(dòng)和終身學(xué)習(xí)。

隨著深度學(xué)習(xí)的興起，教師的角色已經(jīng)從僅僅是知識(shí)的傳授者，演變成一個(gè)指導(dǎo)者、合作伙伴，通過(guò)提供有效的資源、技能以及指點(diǎn)，來(lái)幫助學(xué)生搭建良性的思維模式，喚醒其求知的熱情與求新的動(dòng)力。通過(guò)這種方式，學(xué)生能夠在一個(gè)鼓勵(lì)創(chuàng)新和批判性思維的環(huán)境中成長(zhǎng)，為未來(lái)的學(xué)習(xí)和職業(yè)生涯打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

一、 核心素養(yǎng)視域下，基于深度學(xué)習(xí)理論的探究教學(xué)準(zhǔn)備

（一）分析教材

教材的閱讀與理解對(duì)老師的授課至關(guān)重要，它不僅僅可以幫助老師更有效地傳授知識(shí)，還可以為學(xué)生提供一個(gè)更加全面、有效的視角，從而使他們更容易掌握新的技巧。因此，老師應(yīng)該仔細(xì)閱讀、理解并熟練運(yùn)用這些資料，從而構(gòu)建一堂有效的深入探究式的課堂。如：“酶的催化作用”，本節(jié)課是浙教版九年級(jí)上冊(cè)《科學(xué)》第四章第2節(jié)第3課時(shí)的內(nèi)容。在本課時(shí)學(xué)生們將從消化器官、消化液的基本概念出發(fā)，深入探討消化酶的重要性，并從淺入深地進(jìn)行學(xué)習(xí)。教材通過(guò)實(shí)驗(yàn)和學(xué)生活動(dòng)，讓學(xué)生們更加清楚地了解到唾液可以有效地促進(jìn)淀粉的分解，而且這種酶的催化效率也會(huì)隨著溫度的變化而變化。根據(jù)這一課程的特點(diǎn)，教師可以制訂一系列逐步深入的任務(wù)，以便更好地幫助學(xué)生掌握科學(xué)探究的技能，并培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維能力。

（二）制訂教學(xué)目標(biāo)

通過(guò)研究新課程標(biāo)準(zhǔn)，從核心素養(yǎng)層面制訂（科學(xué)觀念、科學(xué)思維、實(shí)踐探究及態(tài)度責(zé)任）四維目標(biāo)。“酶的催化作用”教學(xué)目標(biāo)分析如表1所示：

（三）分析學(xué)情，確定教學(xué)重、難點(diǎn)

“學(xué)情分析”旨在通過(guò)深入探究學(xué)生的日常生活背景、豐富的知識(shí)積累，以及他們的特殊需求，來(lái)構(gòu)筑一個(gè)精準(zhǔn)的課程，從而使課程的內(nèi)容與實(shí)際需求完美契合，使得課程的教學(xué)更加精準(zhǔn)、實(shí)用，從而提升課堂的整體質(zhì)量。“酶的催化作用”學(xué)情分析如表2所示：

二、 核心素養(yǎng)視域下，基于深度學(xué)習(xí)理論的探究式教學(xué)過(guò)程

根據(jù)學(xué)習(xí)理論，學(xué)生的各種能力的發(fā)展與他們?cè)趯W(xué)習(xí)過(guò)程中的行為密切相關(guān)。使學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)概念、規(guī)律的形成過(guò)程是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的重要途徑。通過(guò)自主探索和實(shí)踐，學(xué)生們可以更好地掌握新知識(shí)，這種探索過(guò)程是在老師的指點(diǎn)下有目的、有計(jì)劃地運(yùn)用科學(xué)儀器、設(shè)備等工具，在人為控制條件下，使物理現(xiàn)象反復(fù)再現(xiàn)，從而進(jìn)行認(rèn)真觀測(cè)、獲取大量資料的一種研究方法。通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)茏寣W(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)經(jīng)歷科學(xué)規(guī)律的探究過(guò)程，有效培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑創(chuàng)新、交流反思、敏銳觀察等能力，促進(jìn)學(xué)生形成物理觀念，發(fā)展科學(xué)思維，培養(yǎng)實(shí)事求是、持之以恒的科學(xué)態(tài)度。

課堂探究任務(wù)的設(shè)計(jì)要基于學(xué)生的學(xué)情，并以教學(xué)目標(biāo)為中心，從教學(xué)重點(diǎn)和教學(xué)難點(diǎn)兩個(gè)維度設(shè)計(jì)有遞進(jìn)關(guān)系的問(wèn)題鏈和具有挑戰(zhàn)性的探究任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生思考、分析給定的問(wèn)題，進(jìn)一步完成探究任務(wù)。在層層遞進(jìn)、環(huán)環(huán)相扣的學(xué)習(xí)活動(dòng)中逐漸掌握教學(xué)重點(diǎn)、理解教學(xué)難點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)思維上由淺入深，保證深度學(xué)習(xí)順利發(fā)生并持續(xù)進(jìn)行。“酶的催化作用”課堂學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)如下：

（一）創(chuàng)設(shè)情境問(wèn)題，驅(qū)動(dòng)學(xué)生“卷入”探究

環(huán)節(jié)一：酶的催化作用

引入：早上我們?cè)诰捉鲤z頭（淀粉）的過(guò)程中會(huì)越嚼越甜，這是什么原因造成的呢？

學(xué)生猜想：唾液可能含有一種新物質(zhì)，它能與淀粉發(fā)生相互作用。

閱讀科學(xué)史：巴斯德認(rèn)為：酶是一種有效的物質(zhì)，存在于生命體中，能分解食物，當(dāng)這種物質(zhì)離開(kāi)生命體后，功能就會(huì)消失。

問(wèn)題1：你是否贊同巴斯德的觀點(diǎn)？

學(xué)生猜想：即使在活力物質(zhì)離開(kāi)生命體之后，他們?nèi)匀荒馨l(fā)揮功效。

師：我們可以通過(guò)研究唾液在體外能否分解淀粉，來(lái)探究活力物質(zhì)離開(kāi)生命體后是否仍然能發(fā)揮作用。

任務(wù)一：探究唾液是否能在體外分解淀粉

問(wèn)題2：你如何證明淀粉已經(jīng)被唾液分解？如何驗(yàn)證淀粉的存在？

（學(xué)生小組交流、匯報(bào)實(shí)驗(yàn)方案，組間評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)方案）

【學(xué)生小組實(shí)驗(yàn)】

問(wèn)題3：經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)證明之后，巴斯德的觀點(diǎn)是否正確？如果有不同看法，你對(duì)該觀點(diǎn)如何進(jìn)行修正？

設(shè)計(jì)意圖：借助于學(xué)生的日常經(jīng)歷，深刻理解酶的發(fā)現(xiàn)歷史，喚醒他們對(duì)此領(lǐng)域的熱情，并運(yùn)用團(tuán)隊(duì)協(xié)作、科學(xué)性的實(shí)驗(yàn)方案，證明唾液具分解淀粉的能力。

問(wèn)題4：唾液在分解淀粉的過(guò)程中起到了什么作用？

學(xué)生猜想：1. 唾液可能是一種反應(yīng)物，參與了化學(xué)反應(yīng)；

2. 唾液可能是一種催化劑。

問(wèn)題5：如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法檢驗(yàn)唾液是催化劑還是反應(yīng)物呢？

生：如果是反應(yīng)物，唾液中的活性物質(zhì)將會(huì)被完全消耗，但如果是催化劑，則不會(huì)有任何損失，可以再利用。

【學(xué)生小組實(shí)驗(yàn)】某小組學(xué)生將淀粉和碘液的混合液倒入含有唾液的燒杯中，振蕩，觀察藍(lán)色是否褪去。之后再將該燒杯傳遞給下一小組，繼續(xù)倒入淀粉與碘液的混合物，經(jīng)各小組重復(fù)實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)唾液是否能繼續(xù)分解淀粉。

總結(jié)：通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，科學(xué)家證實(shí)，唾液中的確存在一種活力物質(zhì)，我們把它稱為酶，它是一種生物催化劑，絕大多數(shù)酶都屬于蛋白質(zhì)類物質(zhì)。

設(shè)計(jì)意圖：在于幫助學(xué)生深入理解唾液與淀粉之間的反應(yīng)關(guān)系，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和小組合作來(lái)探索這種關(guān)系。這樣，學(xué)生就可以更好地了解和建立酶的概念，理解其功能，并逐漸掌握它的應(yīng)用。

環(huán)節(jié)二：酶催化作用的特點(diǎn)

問(wèn)題1：請(qǐng)大家仔細(xì)閱讀科學(xué)史和課本145頁(yè)，觀察酶的命名方式，你發(fā)現(xiàn)了哪些有趣的結(jié)論？

設(shè)計(jì)意圖：本環(huán)節(jié)旨在讓學(xué)生深入了解酶的特性，以及它們?cè)诳茖W(xué)史上的命名，例如胃蛋白酶僅僅是用來(lái)分解蛋白質(zhì)的，這表明了酶具有獨(dú)特的功能，即酶的專一性。

【小資料】過(guò)氧化氫酶是一種存在于生物體內(nèi)的酶，它可促使H2O2分解，從而保護(hù)細(xì)胞免受H2O2的毒性侵害。

學(xué)生回顧已有知識(shí)可知，過(guò)氧化氫酶和二氧化錳都能分解過(guò)氧化氫，因此，接下去將通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)它們的催化效率進(jìn)行比較分析。

【教師演示實(shí)驗(yàn)：過(guò)氧化氫酶和二氧化錳催化分解雙氧水】

實(shí)驗(yàn)時(shí)有哪些注意事項(xiàng)什么，如何控制？?jī)山M實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有何差異？說(shuō)明了什么？

設(shè)計(jì)意圖：經(jīng)過(guò)對(duì)比分析，我們發(fā)現(xiàn)酶在催化雙氧水反應(yīng)中表現(xiàn)優(yōu)異。因此，我們將以一種明確、形象的方法向?qū)W生展示酶的優(yōu)越特性，即酶的高效性，以便他們能夠理解酶的作用機(jī)制，并且能夠在今后的課堂中繼續(xù)深入地探索。

（二）巧設(shè)問(wèn)題鏈引領(lǐng)，促進(jìn)思維發(fā)展

基于深度學(xué)習(xí)的科學(xué)思維型課堂要求科學(xué)教師應(yīng)始終秉承“以生為本”的教育理念，賦予學(xué)生知識(shí)探究者的身份，使其在自覺(jué)主動(dòng)的思考和探究中，完成知識(shí)建構(gòu)，實(shí)現(xiàn)科學(xué)思維的縱深發(fā)展。要達(dá)到這一目標(biāo)，科學(xué)教師必須在新教學(xué)理念的指導(dǎo)下，精心設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)，充分發(fā)揮問(wèn)題鏈的引領(lǐng)價(jià)值，使得學(xué)生在層層遞進(jìn)問(wèn)題鏈的引導(dǎo)下高效完成知識(shí)、思維、能力等多重目標(biāo)。

環(huán)節(jié)三：影響酶催化作用的因素

問(wèn)題1：剛剛在大家做實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，老師發(fā)現(xiàn)了一個(gè)令人驚訝的現(xiàn)象：有部分同學(xué)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，始終用手握住燒試管下端，藍(lán)色褪去更快，你們認(rèn)為可能是什么原因造成的呢？

任務(wù)二：探究溫度對(duì)酶催化作用的影響

【小組討論、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、展示實(shí)驗(yàn)方案，組間評(píng)價(jià)方案】

【學(xué)生小組實(shí)驗(yàn)：溫度對(duì)酶催化作用的影響】

問(wèn)題2：你觀察到了什么現(xiàn)象？得出什么結(jié)論？

設(shè)計(jì)意圖：從實(shí)際出發(fā)，從課堂生成出發(fā)，利用課堂發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象，順利過(guò)渡到對(duì)影響酶催化作用的因素的探究。引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)小組討論、展示方案、教師試錯(cuò)、組間評(píng)價(jià)、改進(jìn)方案，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行小組實(shí)驗(yàn)、觀察現(xiàn)象、得出結(jié)論，讓學(xué)生從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)優(yōu)化、方案評(píng)價(jià)、實(shí)驗(yàn)操作、得出結(jié)論等多個(gè)角度培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力和高階思維能力。

（三）巧借問(wèn)題鏈，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)

深度學(xué)習(xí)視域下，科學(xué)思維型課堂構(gòu)建的關(guān)鍵在于促進(jìn)學(xué)生所學(xué)知識(shí)的內(nèi)化與遷移，使其在新的問(wèn)題情境中，通過(guò)解決實(shí)際問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)所學(xué)知識(shí)的靈活應(yīng)用。基于此，在構(gòu)建高中物理思維型課堂時(shí)，教師應(yīng)基于深度學(xué)習(xí)的內(nèi)涵，以生活化教學(xué)理念作為指導(dǎo)，設(shè)置生活化問(wèn)題，引領(lǐng)學(xué)生在實(shí)際生活的情境中，通過(guò)科學(xué)推理、質(zhì)疑、論證等過(guò)程，實(shí)現(xiàn)物理知識(shí)的“學(xué)以致用”，并促進(jìn)高階思維的發(fā)展。

問(wèn)題3：我們把酶的催化效果稱為酶的活性，通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)低溫和高溫都能降低酶的活性。你有方法恢復(fù)酶的活性嗎？

學(xué)生猜想：將試管置于37℃水浴加熱，高溫組和低溫組的試管中溶液藍(lán)色都能褪去。

【教師演示實(shí)驗(yàn)：將某組學(xué)生高溫組和低溫組的試管放入37℃環(huán)境中水浴加熱，發(fā)現(xiàn)高溫組藍(lán)色不褪去，低溫組藍(lán)色褪去，從而修正學(xué)生原有的猜想，得出高溫能使酶失活，低溫抑制酶的活性】

任務(wù)三：請(qǐng)?jiān)谧鴺?biāo)圖中畫出酶的活性隨溫度變化的曲線。

（教師展示學(xué)生作品，學(xué)生交流評(píng)價(jià)）

問(wèn)題4：由圖可知，你認(rèn)為酶活性最強(qiáng)時(shí)的溫度是多少？你的依據(jù)是？如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證？實(shí)驗(yàn)中應(yīng)觀察和比較什么？

設(shè)計(jì)意圖：教師通過(guò)進(jìn)一步挖掘?qū)嶒?yàn)中酶最適溫度進(jìn)行探究，以及高溫、低溫對(duì)酶催化作用的不同影響，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和探究精神，提升學(xué)生下操作性定義的能力和探究能力。

環(huán)節(jié)四：酶與人類生活

人體各項(xiàng)生命活動(dòng)離不開(kāi)酶的參與。如果人缺乏某種酶、血清中酶含量升高或者酶不足時(shí)，就會(huì)發(fā)生代謝紊亂，甚至?xí)l(fā)疾病。

問(wèn)題1：【展示多酶片】當(dāng)人體缺乏消化酶時(shí)，醫(yī)生為什么建議服用多酶片？

問(wèn)題2：為什么本品不宜用過(guò)熱的水或酸性物質(zhì)同時(shí)服用？

課后探究：探究酸堿性對(duì)酶催化作用的影響

總結(jié)：酶作為一種生物催化劑，具有高效性和專一性，然而活性卻受到溫度、pH等因素的影響，因此在實(shí)際應(yīng)用中還存著一定的缺陷。2018年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給為酶的定向演化做出重要貢獻(xiàn)的科學(xué)家們，他們通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)，使酶即使在環(huán)境不適宜的情況下也能發(fā)揮出高效性，使酶朝著人們的實(shí)際需求的方向進(jìn)化。

設(shè)計(jì)意圖：本環(huán)節(jié)引入酶在生活中的應(yīng)用，讓學(xué)生體會(huì)科學(xué)與生活實(shí)際相聯(lián)系，學(xué)會(huì)用所學(xué)的知識(shí)解釋現(xiàn)象，并能夠從生活中的發(fā)現(xiàn)、提出進(jìn)一步可探究的問(wèn)題。之后教師通過(guò)總結(jié)本節(jié)課的內(nèi)容，再次引用科學(xué)史，讓學(xué)生體會(huì)科學(xué)家對(duì)酶的研究還在不斷地發(fā)展之中。

三、 結(jié)論

展望未來(lái)，在教育領(lǐng)域繼續(xù)采納和發(fā)展深度學(xué)習(xí)的方法論將是一個(gè)重要的趨勢(shì)。隨著技術(shù)的進(jìn)步和社會(huì)對(duì)多元化技能要求的提高，深度學(xué)習(xí)不僅有助于學(xué)生掌握專業(yè)知識(shí)，還能培養(yǎng)他們的批判性思維、創(chuàng)新能力和終身學(xué)習(xí)的習(xí)慣。這種教學(xué)方式的推廣和實(shí)施，特別是在如“酶的催化作用”等復(fù)雜科學(xué)概念的教學(xué)中的推廣和實(shí)施，預(yù)示著未來(lái)教育的轉(zhuǎn)型，將為培養(yǎng)能適應(yīng)21世紀(jì)挑戰(zhàn)的學(xué)生打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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作者簡(jiǎn)介：余曉軍（1982～），男，漢族，浙江杭州人，淳安縣汾口鎮(zhèn)初級(jí)中學(xué)，研究方向：初中科學(xué)教學(xué)。