基于深度学习的实验教学设计与实践——以观察“鱼尾鳍的血液流动”为例

（南京航空航天大学附属初级中学 江苏南京 210000）

深度教学是指促进学生对所学知识进行批判性理解、整合性建构、创新性迁移的一种教学方式，有利于培养学生的高级思维能力和批判创新能力。因此，学生在教师创设的情境下进行深度体验，通过深度探究解决问题，才能锻炼科学思维，构建自己的概念体系，从而提高生物学学科核心素养。观察“鱼尾鳍的血液流动”实验是开展深度教学的极好素材。学生可基于实践问题自主探究，对实验步骤进行创新或实验不足进行改进，从而培养创新思维，提高科学探究能力，达成深度学习。

1 教材分析

本实验为苏教版《生物学》七年级下册第十章第二节“人体的血液循环”中的一个实验。该实验主要探究血液的流动和血管的种类，且与前后章节内容联系相当密切，既是对前面所学血液和血管知识的进一步了解，同时也是为之后的血液循环做准备。

2 教学目标

①通过描述动脉、静脉和毛细血管的结构与功能特点，形成结构与功能观。

②通过观察小鱼尾鳍内血液流动的现象，逐步发展比较与分类、批判性思维等方法。

③通过对血液循环知识的学习，主动宣传关注生命。

3 教学流程

3.1 新课导入

深度学习实质上是复杂的信息加工过程，教师要深入挖掘与教材内容相关联的生活的知识，使学习内容具有“框架式”特征，引导学生实现基于问题的多维度、立体式的知识整合，从而促进学生进行有意义的知识建构。

本次实验课上，教师先展示手背上的“青筋”图片，为引出静脉做铺垫；播放颈部血管搏动的视频，为引出动脉做铺垫；然后，让学生自己描述刷牙时牙龈出血的现象，为引出毛细血管做铺垫。教师创设情境，促进学生感知血管，从而聚焦本节课的主要内容，促进学生在课堂中开展深度学习。

接着，教师提出问题：人体需要的氧气和养料必须及时运来，二氧化碳等废物必须及时运走，人体才能正常进行生命活动。这些物质的运输主要是由血液来完成的。血液在人体哪些部位流动？怎样流动？流动的动力是什么？教师利用问题，促进学生进一步搭建血液循环和血管之间的知识框架，为探究实验的开展做好准备。

3.2 小组合作撰写实验方案并交流

深度学习需要教师提出的有教育价值问题的引导。好问题才能引导学生在高阶思维中较为持久地追寻具体知识所蕴含的思想与方法，以及问题解决的核心策略。

教师可把学生分成小组，深入学生小组，与学生共同讨论实验中会出现的问题；也可以提示会出现的问题，引导学习小组展开充分讨论。例如，观察前，如何把小鱼头部的鳃盖和躯干包裹起来，并露出口和尾部，以防止小鱼乱动，保证小鱼能正常呼吸？小鱼在培养皿中会跳动，怎么办？观察时为什么经常用滴管往棉花上滴水？如何使小鱼少受伤害？根据什么特征识别毛细血管？实验结束后，为什么将小鱼放归原来的生活环境？

教师不能干涉学生对这些问题的解决，因为学生不仅要掌握知识与方法，还需要灵活运用所学的知识与方法创造性地解决问题。这恰恰就是深度学习的本质特征之一。

3.3 小组观察小鱼尾鳍内血液流动的情况

3.3.1 实验教学过程

深度学习需要教师在实验过程中重点关注学生元认知能力和思维品质的发展。大量研究表明，学生学习的重要收获来源于经常向学生提供有关他们学习的反馈，尤其是通过设计、交流、评价实验方案，提高科学思维及探究能力。

教师提供如中指般长度、鲜活、尾鳍完整无损的野生小鲫鱼，引导学生思考采用该种实验材料的优点。在探究实验开展前，教师审核每个小组实验设计的安全性、可行性，以及是否符合实验伦理等。通过审核的小组，撰写实验设计具体方案。设计不完善的小组也根据讨论结果再完善方案。

3.3.2 分组实验探究

教师要鼓励小组利用实验室现有的光学显微镜和铁架台，加上手机自制数码显微镜，记录视野下小鱼尾鳍内血液流动的情况，将微观世界生动形象地展现在组员面前，并以视频或图像的形式长期保留，方便学生交流。

观察前，学习小组先对小鱼进行麻醉。每个小组用的麻醉剂可能不同，教师要鼓励学生对比尝试酒精等不同试剂的麻醉效果。之后，学生再用显微镜对鱼尾鳍进行观察。

在学习小组探究时，教师深入各小组，用手机拍摄和采集学生创新或不当的实验方法和操作过程，作为后续实验讨论和分析的素材。

实验中，学生在显微镜下难以直接观察到三种血管，只能根据红细胞通过血管的情况推知和分辨。教师要利用这一点，组织学习小组开展讨论，引导学生深度建构动、静血管和毛细血管的特点。教师引导学生先找到红细胞单行通过的血管（毛细血管），再根据血流方向“顺藤摸瓜”寻找“源”——逐渐分流的血管（小动脉），寻找“流”——逐渐汇合的血管（小静脉）。最后，教师提出问题，促进学生思考：你能观察到几种不同的血管？在不同的血管中，血液流动的速度是否相同？

3.4 归纳总结

教师展示三种血管模式图及血液在三种血管内流动情况的动画。

学生观察后填表并比较三种血管管壁的厚薄、管径的大小以及血流的速度和方向。

4 教学反思

在实验教学中，教师无法掌握学生的课前预习情况，不知道学生开展探究实验的准备是否充分。而且，很多学生会按照教科书所示步骤开展实验操作，这样不利于培养学生的科学思维。教师创设有效情境，提出系列问题。学生通过深入讨论可能出现的问题以及处理问题的策略，不断激发对该实验的好奇心和兴趣，实现深度学习，掌握新知识，培养批判性思维，从而可以深入探究活动，且发挥学习小组中每个学生的作用。学生通过对本实验的设计及交流，应用生物学知识解决实践问题，提高了科学思维和探究能力，有利于问题解决、有效沟通、协作能力等深度学习能力的提升。在本实验中，由于光学显微镜一次只能供一人观察使用，无法实现学生之间的图像共享和结果交流，所以，教师引导学生通过信息技术解决这个问题。

血液循环的这一部分内容，通常的教学过于看重孤立、零散的书本知识，而与社会生活、生产实践、自然世界和认知经验融合度不高，教师要引导学生深度建构，整合内容。本节课上，教师充分调动学生的积极性和主动性，引导学生通过自己动手寻找探究实验的最佳方法，突破了教学难点，提高了课堂的教学效率。学生灵活运用所学知识和能力，将其迁移到实践中，解决实际问题。这节实验教学不仅让学生提高实验技能，增强了团队合作意识，通过促进学生使用比较和归纳的思维方法，强化和巩固了学生的知识，促进学生建构自己的知识体系，为后面教学内容奠定了基础；同时，又增强了学生珍爱生命，保护动物的情感。