践行深度学习的生物学“三度教学”研究

罗颖强　范礼

加拿大艾根教授的深度学习研究团队提出，学生在实现知识学习的过程中，必须要关注知识教学的广度（知识本身的无界定性）、深度（知识本身的学科本质）与关联度（知识本身的逻辑体系）。其中，知识的广度指知识对应的无界定性，即科学技术在不断地进步和发展，生物学知识也处于日益革新的状态之中。知识的深度是知识背后体现的学科思想、科学方法等，其可以作为凸显知识学科性的重要体现。知识的关联度则是说明了知识本身应当具备一定的架构或体系。且根据皮亚杰的心理认知理论不难发现，由于学生的生活经验的不同导致了其前概念不同，从而其最终建构的知识体系也各有特点。研究者在“三度教学”及认知理论的基础上，结合生物学教学中的相关案例，以践行深度学习的生物学“三度教学”研究。

1知识的广度教学

生物学知识是对生命现象和生命活动规律的归纳与总结，但生物世界本身是充满不确定性的，新的科学发现仍然在不断地涌现，原有的知识并不一定能够解释新发现的生命现象。因此生物学知识是在不断的修正与完善之中的，即知识本身具有无界定性。基于深度学习的知识广度教学就是要让学生认识到：知识的发展是动态变化的，知识的学习不应该拘泥于背诵记忆，更应该以开阔的思维、好奇的心态、批判的眼光去学习生物学知识。

例如，在进行“中心法则”这一内容的教学时，教师可呈现中心法则诞生及补充发展的科学历程（图1）。通过生物科学史的主线设计让学生明白：中心法则的提出解释了蛋白质的合成过程，获得了科学界的公认。但随着实验数据的积累，人们逐渐发现最初的中心法则已然很难解释RNA的自我复制、逆转录等一些生物学现象。于是，中心法则不断地被补充和完善。学生在这样的学习过程中能够领悟到：知识是在不断更新与完善之中的，并且随着未来科学的进步，现有的生物学知识都有可能被修正甚至是推翻。知识的广度教学开阔了学生的视野，引导学生以更加包容、开放的眼光看待书本中的生物学知识，而不仅仅局限于知识的生硬背诵。

2知识的深度教学

知识的教学包括了具體知识的教学，即知识本身的教学，也包括了知识背后逻辑属性、科学方法和学科思维的教学，即知识本质的教学。在生物学教学中凸显理科属性，加强学生对生物学科本质的理解是每个生物教师值得深思的问题。

例如，在进行“生物膜的流动镶嵌模型”一节的教学时，教师以流动镶嵌模型建构的四个关键点为依托，挖掘其背后的深层次原因，引导学生理解流动镶嵌模型的结构与其所行使的功能是密切相关的，并归纳为图片（图2）：双层磷脂分子的排布使得生物膜能够适应生活的液体环境；蛋白质镶嵌在磷脂双分子层中，以实现催化、运输、识别等多种功能；糖蛋白与细胞的识别功能相关，故分布于细胞膜的外侧；生物膜的结构特点是流动性，这是许多生物膜功能得以实现的基础等等。这样知识的深度教学能够让学生牢记流动镶嵌模型的特点，更能培育学生“结构与功能相适应”的生物学科思想，引导学生能够理解知识的本质，达成知识的深度教学。

3知识的关联度教学

知识并不是孤立、静止、片面的，学生在认识学习的过程中会随时发生新知与旧知中的同化或顺应过程，从而重构知识的框架体系。学生是知识建构的主体，教师则是知识建构的引导者。教师的职责在于帮助学生建构其自身的知识体系，防止学生出现对知识的片面甚至是错误的理解。基于深度学习的知识关联度教学要求教师要善于将知识以相互联系、有机整体的形式呈现给学生，帮助学生进行知识的迁移，使学生在关联探求中掌握知识本身的逻辑体系。

教师在实际教学过程当中可以利用问题链的方式，实现知识的关联度教学。例如，在进行人教版生物必修一第六章的复习时，教师以细胞的生命历程为知识主线，以问题链为引导，帮助学生建构“细胞的生命历程”知识体系。①细胞能否无限长大？若不能，生物体怎样实现个体的长大？②细胞增殖有哪些方式？真核生物细胞分裂的主要方式是什么？③有丝分裂可以分为哪些时期，各有何特点？④所有的细胞都可以进行分裂么？细胞分化有何意义？⑤若细胞出现畸形分化会有怎样后果？⑥细胞衰老有何特点？⑦细胞生命历程的最后一步是什么？这样一系列的问题恰好将细胞的整个生命历程中的各个事件层层递进、环环相扣地串联在了一起，归纳成了一张逻辑分明的概念图，如图3所示。这样的知识关联度教学有助于学生掌握知识之间的相互关联，以整体、开阔的眼光来认识生物学知识。

学生对生物学知识的获取不能停留于记忆，教师应注意引导学生领悟到知识所蕴含的广度、深度及关联度，同时，也需要不断改进与创新教学方法，关注深度学习的生物学“三度教学”真正达成。