基于深度學習的生物學項目式實驗教學研究

中圖分類號：G633.91文獻標識碼：B

《義務教育生物學課程標準（2022年版)》強調，生物學教學應注重學生適應未來社會發展和個人生活的需要，并強調學生的學習過程是主動參與的過程，通過實驗、探究類學習活動或跨學科實踐活動，使學生加深對生物學概念的理解，發展核心素養。生物學是以實驗為基礎的學科，但生物學實驗教學的淺層化、表面化等問題制約了學生學科核心素養的發展。如何優化實驗教學已然成為教師亟須解決的問題之一。項目式學習理念為在實驗教學中實現深度學習目標提供了一種有效途徑。

1項目式學習對初中生物學實驗教學深度學習目標達成的促進作用

深度學習是指學習者在深刻理解知識的基礎上，開展的系統性、深層次的知識構建過程。在這一過程中，學生需要完成對新知的批判性學習和選擇性吸收，自覺建立起新知與舊知之間的內在聯系，重構知識框架，從而在解決問題的過程中完成對知識的遷移與應用。深度學習與項目式學習理念存在諸多契合之處，將項目式學習理念引入初中生物學實驗教學對深度學習目標的達成具有顯著促進作用。[2][3]

2深度學習視閥下初中生物學實驗項目式學習課堂的推進策略

在初中生物學實驗教學中，教師以深度學習理

論為依托，探索項目式實驗教學推進策略，具體教學實踐路徑如下。

2.1前端分析，確定主題目標

項目主題是項目設計及實施的基礎。在開展項目活動之前，教師需要對基礎學情和學習內容進行分析，確定合理的項目主題和目標。例如，豆芽的培育過程涉及“選種”“育種”等方面的知識，學生已經掌握“種子植物”“種子的萌發\"等大部分知識，對種子的結構和萌發條件有了一定程度的了解。此外，培育豆芽所需器材簡單易得，培育過程可觀測性強。因此，教師以豆芽培育活動為依托設計實驗項目主題，能夠有效彌補學生在種子結構及萌發方面的知識短板，構建完整、全面的知識體系。在該階段學習過程中，教師可以將實驗主題設置為“成為優質豆芽供應商”，確定如下項目實驗目標： ① 觀察豆種的基本結構，搜集資料并明確選擇優質豆種的方法，培養信息搜集與問題解決的能力； ② 控制豆芽的萌發條件，觀察并描述種子的萌發過程； ③ 對種子進行抽樣檢測，測定種子的發芽率； ④ 展開生活調查，并基于生活經驗確定豆芽的價格； ⑤ 召開優質豆芽供應商選拔會，投票選出物美價廉的豆芽。

2.2以生為本，優設任務情境

項目式學習活動應以真實的任務情境為依托。在設計任務情境時，教師需要根據項目主題及目標，有效整合生活化情境素材與內容，設計學生熟悉且感興趣的真實任務情境。4例如，在開展“成為優質豆芽供應商\"項目式學習活動時，教師可以創設如下情境：豆芽是一種常見的食材，不僅營養豐富而且清脆可口，廣受人們喜愛。隨后，教師展示包含豆芽在內的菜品圖片，并據此提出問題：怎樣培育優質豆芽？如何成為優質豆芽供應商？該情境有效結合生活場景與生物學知識，促使學生回顧已有生活經驗和生物學知識理論，運用已有知識解決“如何成為優質豆芽供應商\"這一實際問題，并在實際問題解決中融合舊知與新知，構建新的知識體系。

2.3任務拆分，確定實驗要點

項目任務具有復雜性，因此在實施過程中需要對任務進行合理有效的拆分。教師通過對項目任務進行拆分，不僅能夠引導學生分析解決實際問題，還能夠降低任務難度，幫助學生進一步明確實驗內容和目標，為學生提供更精準的實驗探索導引。5]

2.3.1基于實驗情境，分解實驗任務

在項目任務完成過程中，教師首先要引導學生感知項目情境，獲取關鍵信息，將復雜的任務拆分成子任務，為學生進行實驗探究提供更明確的方向指引。例如，在呈現“成為優質豆芽供應商”的項目情境后，教師將問題“買家會選擇什么樣的豆芽產品”引入課堂，引導學生得出“物美”“價廉\"兩大特點，并分別以“物美”和“價廉”為切入點，設計實驗任務。基于“物美”目標，學生確定“選擇優質豆種”“為豆芽的成長提供最適宜的環境”等實驗任務；基于“價廉”目標，學生確定“豆芽價格調查”“豆芽定價標準討論\"等實驗任務。教師通過分解任務目標，降低任務完成的難度，為學生完成項目任務提供了初步的路徑指導。

2.3.2基于實驗任務，確定實驗要點

在明確實驗任務之后，教師需要引導學生討論與探究實驗任務的推進過程，明確實驗活動設計中需要關注的要點問題，從而設計出更科學的實驗方案。例如，在設計“選擇優質豆種\"實驗之前，教師可提出如下問題：“怎樣判斷優質豆種？種子有哪些結構？不同結構的作用是什么？怎樣才能篩選出優質豆種\"幫助學生建立生物學知識與生物學實驗之間的聯系，指導學生以真實問題為依托設計探索及驗證實驗。

在設計“為豆芽的成長提供最適宜的環境\"實驗時，教師提出問題：“豆芽的萌發需要哪些條件？如何能保證豆芽生長在最適宜的環境中”并播放豆芽生產車間的介紹視頻，引導學生從水分、陽光、空氣、溫度、營養物質等多因素入手，確定本組的豆芽培育方案。基于任務完成后的項自推進實際情況，教師可提出“如何判斷豆芽是否優質、怎樣評價生產的豆芽是否合格\"等問題。

2.4設計分享，完善實驗計劃

學生既是實驗過程中的探究主體，又是實驗規劃與方案的設計者，但由于自身知識、能力水平等因素限制，學生設計的實驗方案并不完善。教師需要搭建合理的實驗設計方案分享平臺，通過以展促評、以評促優的方式，讓學生分析并評價各組的實驗方案，明確各方案的優缺點，促進學生完善實驗方案，發展學生的批判性思維和評價反思能力。

在設計“選擇優質豆種\"實驗時，某組學生認為本次實驗可分兩個步驟實施：第一步，進行種子觀察實驗，借助放大鏡等對大豆種子及豆芽成品的結構進行對比觀察，明確豆芽食用的主要部分以及該部分是由種子的哪個結構發育而來；第二步，進行種子發芽率測試實驗，基于觀察結果和生活經驗，選擇圓潤飽滿、無殘缺的種子，對比不同品牌的種子在相同培育條件下的發芽率。在吸收借鑒他人意見之后，該組學生對種子發芽率測試實驗進行了重新規劃，具體內容如下：首先挑選四份豆種，每份各30粒，第一份種子顆粒大而飽滿、外皮完整、分量足，第二份種子顆粒小而飽滿、外皮完好，第三份種子顆粒大而圓潤但外皮破損，第四份種子顆粒大而圓潤、外皮完好但分量稍輕；隨后，將四份豆種放置于溫暖、潮濕的環境下，觀察出芽情況并統計出芽數量；最后，計算發芽率，依據發芽率判斷選種標準是否有效。

相較于初始實驗方案，學生重新設計的實驗方案更為科學、完善。學生針對初始實驗規劃進行討論、分析、評價的過程，不僅是個人經驗的共享過程，也是對生物學知識與技能進行深度學習，在已有知識結構基礎上構建新知的過程。

2.5更新迭代，延伸探索空間

項目產品的制作是一個逐步完善的過程，在此期間，學生需要持續反思、驗證，不斷發現問題并解決問題，從而實現項目產品的更新迭代。例如，在“成為優質豆芽供應商”項目學習活動的推進過程中，教師在學生成功培育出豆芽之后，引導學生將自己培育的豆芽和市場上售賣的豆芽進行對比，分析自己培育的豆芽存在的問題，并查閱資料探尋提升豆芽品質的辦法。

在對比分析的過程中，學生發現了諸多問題，如“豆芽顏色發青，外觀欠佳”“豆芽根系過長，影響口感\"“豆芽生長緩慢，不夠茁壯\"等。學生根據自身興趣選擇問題，查閱相關資料，反思豆芽培養方案中的不足之處，并在改進方案后進行第二次實驗，完成對豆芽產品的更新迭代。

2.6反饋評價，提供深學指導

深度學習是一個循序漸進、逐步深入的過程。在這一過程中，教師需尊重學生的主體地位，運用合理的方式對學生的階段性學習成果進行持續且及時的反饋評價。教師通過以評促學的方式幫助學生認識到自身在知識掌握、能力發展方面的薄弱點，為學生進入深度學習狀態提供必要的方向引領。例如，在“成為優質豆芽供應商\"項目式學習活動推進過程中，教師以發展學生深度學習能力為目標，設計如下項目式學習表現評價表（見表1)。

教師以評價表為依托，引導學生全面、高效地對各個階段的表現進行反思，發現自身的能力短板，進而主動學習完善自身知識體系，提升內在能力與生物學學科核心素養。

3結語

綜上所述，基于深度學習的初中生物學實驗課堂是以項目為依托而開展的綜合實踐課堂。教師可以依據項目式學習理念，探索高效的實驗學習活動構建路徑，通過推進項目式學習理論與初中生物學實驗教學的有效融合來達成深度學習目標，更好地發展學生的生物學學科核心素養。

參考文獻

[1]楊慧.注重初中生物實驗教學提高初中生物學課堂效率[J].中學課程輔導，2023(33)：33-35.

[2]陳夢虹.初中生物課堂促進深度學習的教學策略淺析——以“細菌”為例[J].中學理科園地，2023，19(5)：25-26.

[3]余紅梅.深度學習視域下的初中生物課堂教學實踐—以“傳染病及其預防”為例J.廣東教育（綜合版），2023（7)：58.

[4]鄭靜.項目式學習在初中生物學教學中的實踐研究[D].重慶：西南大學，2023.

[5]劉國安.初中生物實驗項目化教學探析[J].中國科教創新導刊，2013(27)：51.