指向深度学习的高中生物复习课策略探讨<br/>——以“细胞器——系统内的分工合作”为例

指向深度学习的高中生物复习课策略探讨
——以“细胞器——系统内的分工合作”为例

2020-03-20

中学生物学 2020年11期

（江苏省沙溪高级中学江苏苏州 215421）

1 “深度学习”的内涵

“深度学习”最早起源于计算机科学和人工智能领域，实质是一种基于模拟人脑思维深层次认知过程，从而实现计算机优化处理复杂数据的思维算法。随着脑科学和认知科学的不断发展，对于“深度学习”的研究和应用逐步延伸到教育领域。通过对国内外学者关于“深度学习”的各项成果的研究，笔者将深度学习的内涵按照图1所示的5个维度加以阐释。不难看出，相较于浅层学习，深度学习更注重学生对于知识的深度理解和联结，从而将符号的公共知识转化为个人的意义建构。深度学习更注重面向真实复杂情境的问题解决，从而发展学生的高阶思维能力。深度学习更注重强化学生的内驱力和思维监控，从而提高元认知水平。因此，深度学习是一种基于复杂社会情境，主动进行意义建构，发展高阶思维，解决实际问题的高投入性学习活动。

2 “深度学习”对于复习课的价值

复习课作为常规课型的一种，对于学生的整个学习成效起到了非常重要的作用。在复习课上，教师需要“瞻前顾后”，对所学内容进行系统的整理和归纳，帮助学生进行知识迁移和应用，以此提高学生的知识体系构建能力，发展学生的高阶思维能力。但是目前的复习课因为考试评价体系的存在多以提高应试能力为目标，往往采用教师主讲、学生被动接受的模式进行。长此以往，由于缺乏像新授课时的好奇和新鲜感，学生往往感到枯燥乏味，从而导致复习的成效大打折扣。基于上述现状和原因的分析，教师需要将“深度学习”理念和模式运用到复习课中，创设具有思维空间和一定挑战难度的高投入性的学习任务。学生以此任务为载体，主动地理解基础知识，并在理解知识的基础上深入知识内部，触及知识内核，建立知识联结，构建个性化的认知系统和意义系统，并将其迁移应用到真实的情境中以解决复杂问题。在对知识的深度加工过程中，学生的思维也进行了归纳、演绎、推理等复杂活动，以此培养了学生的高阶思维能力。

3 指向深度学习的高中生物复习课策略探讨

下面以人教版高中生物教材必修一第三章第二节“细胞器——系统内的分工合作”的合格性考试复习课为例，探讨指向深度学习的复习课策略。

3.1 倡导问题化主线学习，优化学习路径

深度学习的能力目标是发展学生的高阶思维，而高阶思维不是自然发生的，它是基于问题—探究—反思—解决等一系列过程循序发展的，因此在复习课中可以引入PBL（Problem-Based Learning）教学模式。教师在备课时，要充分考虑复习内容的内在关联度，提炼设计出围绕核心问题的系列学习任务，将问题化主线贯穿整个学习过程，从而优化学习路径，让学生在真实的情境中围绕问题解决开展学习。

在进行“细胞器——系统内的分工合作”复习时，教师围绕本节的重点之一“细胞器的分布和功能”，设计了以下基于问题的学习任务（表1）。学生围绕主线问题逐步完成系列学习任务，最终解决问题。

表1 基于问题的学习任务表

传统的关于细胞器的复习往往是教师直接以表格的形式梳理归纳各个细胞器的分布、结构和功能。这样的教学形式往往难以激发学生的思维。教师采用PBL教学模式，通过问题引领，任务驱动，学思结合，高效且轻松地将细胞器的分布以及功能一一突破，并且以具体的细胞为例进行分析，强调了各个细胞器的功能，渗透了生命观念中的“结构与功能观”。通过一系列学习任务，学生很容易就将零散的知识转化为合理的知识结构，并在对问题的分析与释疑过程中，发展分析、综合、评价等高阶思维能力。

3.2 设计交互式具身体验，激发学习热情

深度学习从学习者的投入程度看，属于一种高参与性、高投入性的学习活动。因此设计必要的师生或者生生互动的体验活动，诱发学生的具身体验，有助于克服传统讲授型复习课互动少、学习热情低的弊端。教师应该结合具身认知理论，设计能调动学生全身心参与的体验活动，延长体验的环节，诱发学生身心融合的具身学习，从而更好地促进学生的认知。

在进行上述基于问题的学习时，教师并不仅仅是围绕主线问题提出了一系列子问题，而是自制了教具，请学生小组合作，利用自制的细胞器模型构建相关细胞的亚显微结构物理模型。为了更好地激发学生的学习热情，教师邀请两组学生在黑板的左右两侧同时构建相关模型，形成PK。在每组上台的学生构建完成后，各小组代表阐述构建的理由，并由其他学生作为裁判评价上述两组同学的模型和理由是否正确。

交互的具身体验是促进深度学习的助推器。根据具身认知理论可知，体验的方式、内容和结果决定着认知的方式、内容和结果。教师只是依靠“言传”的方式很难调动学生的学习热情，必须借助学生亲历的交互式具身体验，才能实现对复杂知识的深度学习。

3.3 联结知识内核和外延，引导意义整合

深度学习的知识观强调了知识的广度、深度和关联度。因此，对于复习课而言，教师一定要在备课的时，充分考虑知识的内核和外延。但是，教师的深度备课不代表学生的深度学习，必须引导学生自主主动地进行理解、联想和联结，探寻知识内部的逻辑意义，批判地将其融入原有的认知结构中，建构个性化的认知系统和意义系统。但是，传统的复习课做法往往是教师设计归纳好相关的问题，学生只要顺着教师所希望回答的方向去思考，得出标准答案。这样的问题往往是封闭的，不利于学生自主地将知识进行串联，限制了学生的发散思维、批判性思维和创新思维的发展。因此，教师可以尝试设计一些开放式的问题，给学生提供更多的思考空间，引发其思维的碰撞，能更好地发展学生的高阶思维以及意义的建构。

在上述对细胞器分布和功能的复习基础上，笔者提出了一个开放性的问题：“你能将所学细胞器进行分类吗？请尽可能根据不同的归类条件将其分类。”学生小组讨论后，提出了几个分类标准：按照膜结构分类、按照分布的细胞分类、按照所含成分（核酸、色素等）分类、按照功能（能产生ATP、能进行DNA复制、与有丝分裂相关、能发生碱基互补配对、与分泌蛋白的合成、分泌有关等）分类。教师在此基础上补充其他的分类标准，在对上述问题进行充分的整合归纳后，借由“与分泌蛋白的合成、分泌有关的细胞器”引入细胞器之间的合作，进一步明确各个细胞器在此过程中的职责和任务。至此，对于细胞器的分工合作已基本复习完成。因此，教师又提出了一个开放性的问题：“细胞中除了细胞器膜，还有其他膜结构吗？你对它们的了解有多少？”此问题一提出，立马唤醒了学生的记忆，学生在脑中努力回忆关于细胞膜和核膜的相关内容，并将其与细胞器膜联系在一起，进行比较和分析，找到三者之间的联系与区别，建立知识之间的联结，形成牢固的个人知识。

本节复习课的重点之一就是细胞器的分类。传统的做法就是教师直接把分类标准列出来，请学生按照要求进行分类。这种做法的弊端就是限制了学生的发散性思维，无法帮助学生真正深入知识内部，找到知识之间的联结。因此，教师改用开放式问题后，有助于激活学生的思维，帮助学生将知识像神经元般相互连接，逐步构建自己的知识体系，促进意义的生成。在构建生物膜系统概念时也是采用上述办法进行，在此就不赘述了。

3.4 迁移和解决真实问题，促进素养达成

新课改是以核心素养的培育为课程宗旨的，而核心素养指向在复杂情境中的问题解决和决策能力。因此，作为生物课堂教学中非常重要的组成部分，复习课也应该渗透核心素养的培育。教师必须在平时的生活中有着敏锐的学科嗅觉，捕捉日常生活中蕴含的生物学问题，将其引入复习课的迁移与应用阶段，引导学生基于真实情境，灵活迁移所学知识，用以阐释或解决实际问题，从而使深度学习从课内延申到课外。

在复习完上述内容之后，教师设置了一个环节“与生活的联系”，展示资料卡，提出问题：植物细胞受损后通常会释放出酚氧化酶（PPO），使无色的酚类物质氧化生成褐色的物质，人们利用酚氧化酶的功能和特性加工制作商品。植物细胞中的酚类物质与酚氧化酶在细胞质中是分隔开的，是因为细胞内具有什么系统？红茶和绿茶在制作上分别要注意什么？通过教师的引导，促进学生深化理解生物膜系统的概念以及其在实际生活中的应用。

学习迁移和真实问题的解决是深度学习的发展指向。因此，教师在复习完重点内容后引入真实情境，将情境与教材有机连接起来，促使学生迁移应用刚才所复习的知识以解决现实生活中的问题。通过教师的介绍与引导，学生对于红茶和绿茶颜色差异的原因以及红茶与绿茶的制作工艺有了基本的认识，就会体会到原来生物学与人们的生活是息息相关的，认同学好生物可以帮助人们更好地理解生活现象，解决实际问题的正确观念。

3.5 评价学习表现和能力，引发质的转变

传统的学习评价注重对学习结果的评价。这样的评价方式不适于促进学生的深度学习，教师必须转变评价方式，根据学生学习过程中解决不同思维层次问题所表现出来的学习状态和行为表现进行质性评价。从教师主评转变为师生共评，教师主要通过提问、观察、回应等方式对学生是否能灵活运用知识有效完成复杂任务进行评价；学生主要通过反思、思维监控等方式对于学习过程的投入程度和学习表现进行自我评价和自我调整。

本节课上，教师并不像传统的复习课一样利用学案上的选择、判断、填空或连线题等测验类型的方式对学生的学习结果进行评价，而是将评价贯穿在整个学习过程中，主要体现在学生在基于问题的主线化学习的模型建构过程以及表达构建理由的过程中。教师根据学生的外显化构建行为，了解学生的认知水平并对此作出评价，并通过对构建理由的进一步提问，激发学生的自我反思促进学生的自我评价。例如，教师要求学生在叶肉细胞模型的基础上修改细胞器的种类，将其变为根尖分生区细胞时，某学生将叶绿体和液泡都去掉了。教师了解到该生认为根尖细胞没有液泡，于是提问：“根尖分生区真的没有液泡吗？液泡的作用是什么？”通过这个提问，学生自主地进行反思和批判，重新认识到根尖分生区是不成熟的细胞，尚未吸收足够的水分因此还未形成大液泡，只有小液泡。通过“问题—构建—解释—修正”一系列环节，教师始终将学生的思维品质作为评价的对象，也引导学生对于自己的思维变化进行自评和互评，以此提高元认知水平。

促进深度学习的评价应该是注重评价的自主性、过程性和反思性。在整个学习过程中，教师都是基于学生的课堂表现和能力表现对其进行学习的质性评价，通过对学习过程的调控、诊断来保证深度学习的实现和发展。