指向学生“深度学习”的高中生物学“研学课堂”的构建

张 伟

(江苏省如东高级中学 如东 226400)

1 “深度学习”是高中生物学课堂教学的必然选择

“深度学习”(deep learning)的概念最初于1976年由美国学者罗杰·萨尔乔(Roger Saljo)和伦斯·马顿(Ference Marton)提出[1]。“深度学习”不是指学习内容的深度和难度，而是关注学生的学习过程和状态，追求知识的主动加工、深度理解和不断地自我反思，关注学生应用、分析、评价和创造等高阶思维的发展，是一种合理运用合作、探究、展示和追问等教学手段使学生全身心地投入，经历高阶思维过程，并获得深度体验的学习。

1.1 浅层学习与“深度学习”的区别 高中生物学具有概念多、理解难，理论多、实践难的学科困境。笔者曾在高中生物学教学课堂中进行问卷调查，分析发现浅层学习在教学中还有一定的市场。较多的教师和学生将生物学当成文科看待，认为生物学凭记忆就能得高分，背诵默写成为部分课堂教学的常态。课堂上学生成为速记员和听众，被动接受知识，学习过程缺少反思，长此以往，会导致学生思维方式的僵化，学生的生物学学科素养就会低下。

而“深度学习”是一种以学生高阶思维发展为导向的学习，关注学生知识获取方式，强调在深度理解基础之上的主动建构和知识迁移。要注意“深度学习”和浅层学习并非完全对立，“深度学习”是在浅层学习基础之上的深化和提高[1]。

1.2 教学中学生“深度学习”的价值 高中生物学学科核心素养的落实以及“概念多、理解难，理论多、实践难”的学科困境可通过学生“深度学习”来解决。在课堂教学中可通过追根溯源，从知识的本源去分析现象得到本质，从而使学生形成“生命观念”。生物学是充满探究思想和方法的学科，教材中有近30个实验以及10多个生物学史。课堂教学中可以和学生一起回到科学发现的那个年代，重温实验的探索历程，并在此过程中领悟实验的一般方法，从而使科学探究成为习惯；生物学是充满哲理的学科，如遗传中演绎与推理、生物技术伦理中的批判性思维等，可组织学生进行深入探讨使科学思维得到锻炼；生物学是与日常生活联系最为紧密的学科之一，如酒后驾车、焚烧秸秆、温室效应以及人类遗传病的危害等，教学中可将知识在与现实生活的联系，在学生的思辨中“社会责任”得以落实。

综上所述，在生物学课堂教学中落实“深度学习”具有很高的意义和价值，学生在课堂中通过深度理解、联系生活和即时反思等环节，实现有意义的知识建构，高中生物学学科困境也就迎刃而解。

2 “研学课堂”是落实“深度学习”的有效手段

“研学课堂”是以学生的学为基础，以学生的研为落脚点，强调思维的真正发生，是指在教师的引导下，学生运用学得的基础知识提出问题，通过生生和师生的讨论、质疑甚至争辩形成研究结论的过程。“研学课堂”重视活动和探究，重视学生的思维发生和体验。在“研学课堂”中学生的应用、分析、评价和创造等高阶思维得到充分发展。“研学课堂”常见的教学策略具体如下：

2.1 通过设问与追问，激发“深度学习” 问题是激发学生“深度学习”的有效手段，学案以活动单的形式设计，内容以问题串的形式展开。问题要贴近学生的最近发展区，可以是基础内容的深入理解，可以是与日常生活的联系，也可以是最新科技成果的应用。教学中首先要让学生围绕问题自主思考，然后在学习小组中进行讨论使问题得到初步解决，在学生展示中使问题得到完善，在各个环节中允许甚至鼓励学生进行补充和追问，也可提出新问题再次讨论[2]。

例如，在“种群数量的变化”一节的教学中，在种群增长的“J”型和“S”型曲线的基础知识学习结束后提出两个激发学生“深度学习”的问题： ①种群增长的“J”型曲线和“S”型的增长速率和增长率模型怎样构建？②对于经济鱼类，怎样运用种群增长的曲线进行捕捞？在学生自主思考、小组讨论和展示的基础之上解决问题。接着追问两个问题： ①如果是濒危物种和有害生物，又怎样运用种群增长的曲线呢？②海洋每年设立禁渔期的原因？通过追问，学生的理解上升到新的高度的同时，也培养了“社会责任”。又如，在“DNA重组技术的基本工具”的一节教学中，首先提出两个问题： ①限制酶、解旋酶、DNA酶、DNA聚合酶以及DNA连接酶作用的部位和作用方式有何不同？②两种不同的限制酶切割后的黏性末端能否连接？通过以上两个问题的“深度学习”，学生对酶切有了深刻的认识。这时可进一步追问： ①限制酶会切割细胞内自身的DNA吗？②同一种限制酶切割会带来哪些后果？通过追问，“科学思维”得到了强化。

教师也可以根据学生回答问题的情况进行追问，追问的问题可以是学生以往的典型错误，可以是问题的进一步拓展，也可以是知识之间的联系和运用。在不断的设问和追问中，师生和生生不断产生思维碰撞。

2.2 通过理解与思辨，激发“深度学习” 鼓励学生在理解的基础之上进行批判性学习，建立鼓励批判和质疑的评价机制，使学生在思辨中加深对知识的理解，通过表象看到问题的本质，在师生和生生质疑中催生高阶思维，学生在思辨中增加思维的深度和思维的广度。在思维的发散过程中能实现新旧知识的关联及有机整合，从而实现知识的有意义建构。在理解基础之上的思辨还能实现知识的迁移与应用，在实际问题的解决中更能让能力得到有效的提升[3]。

例如，在“基因工程的基本程序”一节的教学中，在学生掌握了基因工程的基础知识以后，提出生物技术的安全性问题让学生进行辩论，有位学生提出转基因生物不安全，也有学生运用生物学知识进行了反驳。这时，教师可进行适当点拨，提出趋利避害不能因噎废食的观点，这种观点得到大多数学生的认可。辩论只是个形式，关键在此过程中学生的科学思维和社会责任上升到新的高度。又如，在“微生物的实验室培养”一节的教学中，在谈到细菌对人类有益还是有害的内容时，组织学生对食品中防腐剂的使用进行辩论。有位学生提出防腐剂的使用会影响人类的健康、会破坏人类肠道的菌群。还有位学生提到，正规企业合理使用防腐剂对人类没有伤害，提出“防腐剂可怕，没有防腐剂更可怕”的观点。这时，教师进行适当的引导，提出要合理地使用防腐剂，并带领学生一起学习“未来防腐剂发展新趋势——生物防腐剂”，使学生对微生物的理解上升到新的高度，“社会责任”也得到有效的培养。

理解和思辨是激发学生“深度学习”的有效手段，通过辩论的过程，学生对知识的理解不再局限在知识本身，而是上升到知识的运用的高度，学生合理地阐述自己的观点，分析对手观点的同时，知识就形成了有意义的建构。

2.3 通过探究与拓展，激发“深度学习” 在小组合作中的探究学习能够让学生敞开心扉，像专业人员一样主动发现问题并积极地解决问题，在课堂教学中让学生沿着科学家探索的足迹，回到那个年代，模拟科学家的思维进行过程探究，不知不觉中学生走向了“深度学习”。

例如，在“细胞膜——系统的边界”一节的教学中，首先打破一个鸡蛋，请学生感受细胞膜的存在；接着，让学生设计实验探究细胞膜的功能： 取3个鸡蛋，1号不做处理。将2号和3号蛋清分离，分别浸泡在溶有水溶性黑色素的生理盐水中和已经等浓度溶有中性红的生理盐水中，可得出了细胞膜有控制物质进出的功能。转而让学生探究细胞膜的结构、探究制备细胞膜的方法并建构细胞膜的模型。最后，有效拓展，让学生为细胞膜的人工合成献计献策。在探究的过程中，学生的注意力高度集中。又如，在“基因的自由组合定律”一节科学史的教学中，首先给出两对相对性状的杂交实验结果，让学生从多个角度设计探究实验与作出假设，并根据假设解释实验现象；接着，教师提出怎样验证假设的成立，让学生设计实验继续探究；再者总结出规律，并得出科学研究的一般方法： 假说—演绎法；最后，提出如果两对基因位于一对同源染色体上有会得出怎样的结论，适当拓展连锁互换定律，使学生知识得以完善。

学生通过探究获取知识并在此基础之上的进一步拓展或再次探究，使学生始终处于“深度学习”当中，并紧跟科学家的思维，核心素养中学生“科学探究”能力的培养也得到有效落实。

2.4 通过合作与展示，激发“深度学习” 合作学习能充分激发学生学习的主观能动性，在小组内学生处于平等的关系，可以畅所欲言，充分表达自己的想法。在小组合作基础之上的展示能进一步激发“深度学习”，展示的问题可以是学生合作学习讨论的问题，可以是未形成共识的问题。以上问题代表小组最高的思维水平，代表“深度学习”的方向，在其他小组的补充下或在教师的引导下进一步探究价值较高、较有深度的问题。

例如，在“DNA是主要的遗传物质”一节“噬菌体侵染细菌”的教学中，首先让学生自主学习和展示32P和35S标记噬菌体的方法，了解保温、搅拌和离心的目的，并分析实验结果。在学生掌握之后，以小组为单位探讨保温时间的长短、搅拌的充分与否对实验结果的影响，分析上清液或沉淀中仍有少量放射性的原因等。通过两个阶段的以合作和展示为载体的“深度学习”，学生对知识有了深度的理解。又如，在“伴性遗传”一节的学习中，首先设置情境，让学生在自主和展示中完成X染色体隐性遗传中的6组合方式(XAXA×XAY、 XAXA×XaY、 XAXa×XAY、 XAXa×XaY、 XaXa×XAY、 XaXa×XaY)的遗传传递规律的解读。在此基础之上，结合常染色体的传递规律，请学生以学习小组为单位，合作完成遗传系谱图的判定。

在自主学习基础之上再进行合作学习，能使学生带着问题进入小组讨论，使“深度学习”真正地发生，在合作学习基础之上的展示交流，能激发学生的灵感，产生新的、具有进一步探讨的问题，使“深度学习”能落到实处，使学生始终处于课堂的主导地位，在“深度学习”中完成知识的有意义建构。