基于深度學習的高中生物高階思維培養的教學實踐

《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱“新課標”）指出，教師應引導學生自主觀察、思考和提問，并在提出假設的基礎上進行探究活動方案的設計和實施；在小組合作探究中，應兼顧不同水平學生的特點，明確分工并適時調整角色定位。基于此，教師通過促使學生深度學習，培養其分析推理、問題解決與反思批判等高階思維能力，不僅有助于學生深入掌握生物學知識，還能有效提升其綜合實踐能力。由此可見，基于深度學習的高中生物高階思維培養模式，高度契合新課程標準的核心要求與實踐導向。

一、創設深度學習情境，培養學生高階思維

（一）創設生活化深度學習情境，提升學生分析推理能力

在高中生物教學中，教師尋找實際生活與教材內容之間的聯系，結合這些聯系創設深度學習情境，有利于學生探究生活和教材內容之間的聯系，進而激發學生的學習興趣[1]。同時，教師根據學生對實際生活與教材內容之間聯系的理解，有利于激發學生的探究興趣，引導學生在深入分析與推理中，深化對課程知識的理解與應用。

以浙科版高中生物選擇性必修三“微生物的培養需要適宜條件”的教學為例。首先，教師將課程核心知識（包括培養基對目標微生物生長環境的支持作用、滅菌及無菌操作技術的原理、馬鈴薯蔗糖培養基的配制方法等）與生活中“制作酸奶”的實例相結合，創設生活化情境。通過呈現“部分人在家里制作酸奶的成功率較低、食用自制酸奶導致腸胃不適的情況時有發生”等現實問題，引導學生探究微生物培養與家庭酸奶制作的內在聯系，更好地聚焦教學主題。學生結合生活經驗與已有微生物知識，初步分析得出家庭酸奶制作失敗的主要原因在于雜菌污染。其次，教師順勢提出“如何確保發酵過程無雜菌混入”的問題，引導學生運用所學知識展開討論，循序漸進地推導出“工具與原料滅菌、接種純菌種、精準控制發酵條件、隔離外界雜菌”等關鍵結論，自然引出“微生物的基本培養技術”教學主題。最后，針對學生在經過前期學習后已掌握微生物培養基本流程的學情，教師引導學生在實驗室中嘗試運用煮沸消毒法（ 100^°C 煮沸5—6分鐘）等技術排除非目標微生物的干擾。在此過程中，教師提供馬鈴薯、蔗糖、瓊脂、天平、試管、燒杯、三角瓶、培養皿、封口膜、牛皮紙或報紙、橡皮筋、小刀、高壓滅菌鍋、玻璃漏斗、移液器等實驗用具，并結合課程知識，引導學生總結出馬鈴薯蔗糖培養基的配置流程（如制備 20% 馬鈴薯浸汁、滅菌條件控制為 121^°C 高壓滅菌20分鐘等）。學生通過這一循序漸進的引導過程，能有效提升分析推理能力。

（二）創設問題化深度學習情境，提升學生問題解決能力

在高中生物教學中，教師應系統梳理課程知識，在此基礎上創設問題化深度學習情境，有效提升學生解決問題的能力[2]。

以浙科版高中生物必修一“細胞核是細胞生命活動的控制中心”的教學為例。首先，教師圍繞“細胞核的結構”等核心知識，創設由淺入深的問題化深度學習情境。第一個基礎問題“細胞核的結構包括哪些部分？”聚焦知識理解，引導學生通過文本閱讀，明確細胞核由核膜、核孔、核仁等結構組成。第二個理解性問題“核膜、核孔、核仁的結構與功能是什么？”深化學生的認知，促使學生深入探究細胞核各結構的生物學意義。第三個應用性問題進一步提升思維層次：“如何理解核孔數量、核仁大小與細胞代謝程度的關系？”學生通過邏輯推理，總結出“代謝旺盛的細胞中，核仁較大，核孔數量較多”的結論。其次，教師基于學生問題解答情況，組織合作探究活動。在確認學生已掌握細胞核結構的基礎知識后，教師引導學生開展小組合作學習，每組由3一4名學生組成，他們結合所學知識自主提出新問題。例如，學生提出“核膜具有選擇透過性，為何還需要核孔？”的深度思考問題。最后，教師通過搭建探究支架，促使學生深度思考。教師以“課堂求助機會”作為激勵方式，鼓勵學生自主分析、相互答疑。學生調用已學知識進行推理，得出“核孔為蛋白質、RNA等大分子物質提供運輸通道”的結論。這一過程通過創設問題情境、組織合作探究、搭建思維支架，有效提升學生的問題解決能力與深度學習水平。

二、豐富深度學習內容，培養學生高階思維

（一）拓展課外學習資源，提升學生創新能力

在高中生物教學中，教師應借助互聯網平臺獲取優質拓展資料，整合課內外學習資源，構建深度學習內容體系，助力學生高階思維發展。

以浙科版高中生物必修一“光合作用將光能轉化為化學能”的教學為例。首先，整合課內外學習資源。教師可圍繞教材核心知識點，如光合作用與呼吸作用的關系、光合作用的場所、光合色素特性等，精心挑選課外學習資源，并提煉出光合作用與呼吸作用本質差異的理論闡釋、光合色素吸收光譜的科學解讀等拓展內容，為課堂深度學習提供豐富素材。其次，引導學生深化知識理解。教師通過補充“光合作用并非細胞呼吸簡單逆轉”的理論知識，幫助學生突破對光合作用反應式的表層認知，理解光合作用的復雜生化過程；利用“可見光波長范圍”“光合色素吸收光譜特性”等拓展內容，引導學生建立“光一色素一能量轉化”的知識聯系。在此過程中，學生能夠深入分析光合作用的科學本質，促進知識的結構化與系統化構建。最后，通過實驗探究促進知識遷移與創新。教師開展以“光合色素的提取與分離”為主題的實驗教學，引導學生運用課外拓展知識，觀察并分析實驗中“濾液綠色過淺”“濾紙條無色素帶”等異?，F象。學生通過觀察實驗現象、比對文獻資料、開展小組協作討論，從材料選擇、實驗操作等維度分析產生異?，F象的原因，如“葉片儲存時間過長導致色素降解”“濾液細線浸沒層析液致使色素溶解”等。這一過程不僅提升了學生的科學探究能力，還促使他們將理論知識轉化為創新實踐，實現深度學習目標[3]。

（二）構建辯證性深度學習內容，發展學生反思批判能力

在高中生物教學中，教師應通過創設辯證性問題情境，引導學生進行合作探究，有效提升學生的反思批判能力與高階思維水平[4]。

以浙科版高中生物必修二“性染色體上基因的傳遞和性別相關聯”的教學為例。首先，巧妙創設辯證性問題情境。教師圍繞“伴性遺傳”核心概念，分析教材中“性染色體基因與性別關聯”的理論要點，引入“如果某一雜交組合產生的子代中，顯性或隱性性狀在雌、雄個體中的比例相等，則該遺傳是否一定不是伴性遺傳？”的問題。該問題打破學生對伴性遺傳的常規認知，激發其質疑與探究的興趣。其次，組織學生合作探究。教師將學生分成每組3一4人的小組，引導小組圍繞問題整合知識、剖析概念。學生通過合作分析，得出“該情況不一定否定伴性遺傳”的結論，并結合“伴X顯/隱性遺傳、伴Y遺傳”等知識展開初步論證。此過程推動學生主動理解知識，培養批判性思維。最后，通過論證提升思維深度。教師引導學生以具體案例證明觀點，促使其突破理論層面思考。學生通過查閱教材或拓展資料，獲取‘ X^aX^a：X^AY：X^aY=1：1：1：1：1^， 等案例，完成從假設推理到實證分析的思維進階。通過系統的辯證性問題探究，學生既深化了對伴性遺傳規律的理解，又在質疑、論證過程中發展了反思批判能力。

三、優化深度學習活動，培養學生高階思維

（一）優化合作深度學習活動，提升學生問題解決能力

在高中生物教學中，教師應通過精心設計合作探究活動，引導學生在協作中深化知識理解、提升問題解決能力，促使學生深度學習[5]。

以浙科版高中生物必修二“生態系統中的能量單向遞減流動”的教學為例。首先，教師根據學生具體的認知特點與能力差異，組建由不同層次學生組成的學習小組。教師按照3一4人一組的原則，將學習能力較強和學習基礎較弱的學生合理搭配，形成優勢互補的合作小組。通過小組合作模式，學生能夠在思維碰撞中完善認知結構，彌補個體知識短板。其次，教師創設典型問題情境，引導學生開展合作探究。以“生態系統生產量和生物量”相關選擇題為例，教師可引導學生分析題目中的核心概念與邏輯關系。學生在組內討論時，先精準提取關鍵信息，明確“生產量包含總初級生產量與次級生產量，前者主要為植物光合作用產物，后者涉及消費者與分解者同化作用”的概念；然后整理計算公式，即“總初級生產量（GP） Σ=Σ 凈初級生產量（NP） + 植物呼吸消耗量（R），生物量為凈生產量的積累量”；學生在明確關鍵信息和計算公式后，結合生態系統發展規律，分析選項內容。以B選項為例，學生通過推理得出：頂級群落雖總初級生產量較高，但因系統趨于穩定，凈初級生產量（NP=GP-R ）低于同類型的非頂級群落，由此判定該選項正確。最后，教師布置練習題，引導學生合作解答，助力實現深度學習目標。學生在協作解題過程中，不僅加深了對能量流動原理的理解，還通過整合概念、運用公式、邏輯推理等思維活動，提升了問題分析與解決能力，實現從知識記憶到高階思維發展的跨越。這種深度合作學習模式，既凸顯了學生主體地位，又增強了教學活動的實效性，為生物學科核心素養培養提供了可行路徑。

（二）優化實驗深度學習活動，提升學生分析推理能力

在高中生物教學中，教師應精心開展結構化實驗教學，有效提升學生的分析推理能力。具體而言，教師可整合教材實驗內容，運用“觀察一探究一推理”的分層教學策略，引導學生深度學習[]。

以浙科版高中生物必修二“基因伴隨染色體傳遞”的教學為例。教師以“摩爾根的果蠅眼色遺傳實驗”為核心，構建具有邏輯遞進關系的實驗學習任務鏈。教師通過播放實驗過程視頻，呈現“雌性果蠅均為紅眼與雄性白眼果蠅雜交，得到雌、雄性紅眼果蠅，將雌、雄性紅眼果蠅雜交，得到雌、雄性紅眼果蠅的概率是3/4，得到雄性白眼果蠅的概率是1/4”的實驗過程，并引導學生探究核心問題，如“紅眼性狀為何呈顯性？”“性狀分離是否遵循孟德爾定律？”“白眼性狀為何僅在雄性中出現？”等。其次，教師組織學生分組探究，指導學生依據問題鏈梳理實驗邏輯，運用假說一演繹法提出科學假設，如“控制白眼的基因位于X染色體，Y染色體無其等位基因”；隨后，學生演繹推理實驗過程，確定用“ + ”表示果蠅紅眼的基因、“-”表示白眼基因，測交“XY”的雄性白眼果蠅和“ X^′X^′ 的雌性紅眼果蠅，實現配子，得到“XY”的雌性紅眼果蠅和“XY”的雄性紅眼果蠅；4 X⁺X^- ”的雌性紅眼果蠅和“XY”的雄性紅眼果蠅交配，得到“XX”“XX+”的雌性紅眼果蠅、“XY”的雄性紅眼果蠅、“XY”的雄性白眼果蠅。在此過程中，學生通過分析實驗數據、推理遺傳規律，不但能深化對基因染色體理論的理解，而且能系統提升邏輯推理與科學探究能力。這種實驗深度學習模式，通過問題驅動與實踐探究結合，為生物學科核心素養的培養提供了有效路徑。

結語

綜上所述，教師應通過優化高中生物教學過程設計，以高階思維能力培養為核心開展深度學習實踐；同時，通過設置多樣化的問題、組織實驗活動等方式驅動探究，引導學生深化知識理解，強化分析推理等思維能力，切實提升教學質量，順應新課標對核心素養培養的要求。

【參考文獻】

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[2」陸敏.指向高階思維培養的高中生物實驗課堂策略探析［J].考試周刊，2023（45）：117-120.

[3」王龍龍.新高考背景下高中生物教學中學生高階思維能力培養［J].高考，2023（30）：102-104.

[4］易娟.跨學科融合下培養學生高階思維能力的探索：以高中生物學科研究性學習教學為例［J].甘肅教育，2023（6）：111-114.

[5］孫靜.高階思維培養路徑下高中生物核心概念教學研究［J].學苑教育，2023（7）：34-36.

[6」戴娟.高階思維能力在高中生物教學中的培養與應用[J].文理導航（中旬），2021（1）：69-70.