深度学习理论在生物教学中的应用

赵恩粉

（江苏省灌云高级中学，江苏 连云港 222299）

一、深度学习教学的原则

任务驱动是促进学生深度思考、建构深度学习课堂的最实用方法。在任务驱动下，学生能够准确把握学习主题，在教师的引导下自主开展深度探究，在深度探究的过程中实现知识体系建构。因此，教师应聚焦任务驱动课堂设计，通过迭代性、整合性及协作性的任务设计，驱动学生深度学习。

（一）迭代性任务设计

迭代性任务设计旨在引领学生在循环设计中不断深入思考，在迭代的过程中完善任务作品。因此，教师应设计具有迭代开展性质的任务驱动，并结合评价修改等方式，实现课堂上的循环设计，达到深度学习的效果。

布置生物模型设计任务，并鼓励学生对设计模型进行迭代优化，是有效促进学生深度学习的方法。比如，在学习“细胞的类型和结构”这一小节时，需要学生了解细胞膜的组成及结构，教师布置课堂任务让学生针对细胞膜的功能和特性设计生物模型。学生的第一版设计仅考虑到双层特性，用两排乒乓球及铁丝的组合头尾相连做了细胞膜的模型，并没有正确体现出磷脂双分子层的特性。对第一版设计修改后，学生做出第二版设计，将尾尾相连的两层乒乓球及铁丝组合得到了双层模型，这一版设计却没有体现出糖蛋白及糖分子的分布情况。最后一版的设计在乒乓球组合中插入了一部分泡沫表示糖蛋白，并且将泡沫分为两种不同的状态，分别是贯穿整个膜的通道蛋白及仅附着于细胞膜表面的糖蛋白，准确地表示出了细胞膜的内部结构。在上述任务驱动设计中，学生针对细胞膜的模型设计不断地迭代优化，逐渐深入了解了细胞膜的功能及结构，高效地实现了课堂的深度学习，促进学生深入理解了细胞膜的生物特性。

（二）整合性任务设计

信息整合是促进学生深度学习的常见方法。通过新旧知识的融合及前后知识的关联，可以有效地促进学生将已有的知识点充分融会贯通，在原有认知体系的基础上更新迭代，建立系统性的知识体系。因此，教师应合理布置整合性驱动任务，在知识整合的环节中促进学生实现融会贯通与深度建构。

针对具有延续性的教学内容，布置整合性教学任务，可以有效地实现课堂中的深度学习。比如，在学习“人类遗传病”这一小节内容时，由于遗传病的遗传特性与前面所学的基因自由组合定律具有较强的关联，因此，教师可引领学生对这一部分内容进行整合，梳理知识点之间的关联。结合调研结果对遗传特性进行分析，学生发现常见的单基因遗传病可以分为常染色体显性遗传病、X 染色体隐性遗传病、性连锁遗传病、X连锁隐性遗传病等几种遗传方式。而分布在不同染色体上遗传病基因的遗传方式与自由组合定律息息相关。在上述教学环节中，学生在课堂任务驱动下积极进行知识点的梳理整合，将已有的自由组合定律相关知识内容与新知中的遗传病的遗传特性整合建构，深刻地认识到了生物遗传学的原理及社会应用价值。

（三）协作性任务设计

团队协作不仅是当前社会的主流需求，还是促进课堂深度学习实现的有效方法。因此，教师应布置小组协作探究任务，鼓励学生在协作探究中发散思维，以思维碰撞的形式促进知识更新，实现深度学习。

比如，在学习“细胞呼吸”这一小节时，教师应引导学生以小组协作的形式对细胞呼吸的类型、特点及详细的过程进行探究。通过小组协作探究，学生将有氧和无氧两种呼吸方式做了深度对比，发现两者均可以分为两个阶段，在第一个阶段两者的反应变化完全一致，都是能量来源葡萄糖向丙酮酸的转化，但是在第二个阶段中，虽然最终结果都是产生了能量，但是具体的产物存在差异。学生在思维碰撞中实现深度思考，通过内化吸收不同个体的见解对自己的知识体系进行更新，从而提高课堂深度学习的效率。

二、深度学习教学策略

学生是课堂的主体，教师在开展教学设计时务必对学生的心理认知特点有清晰的认知，设计应契合学生的身心特点，为深度学习的实现提供课堂基础。结合学生在这一阶段的心理特点，教师应采用角色置换、问题解决及过程反思等策略强化课堂深度学习的效果。

（一）置换角色，调动心理需求

营造生动有趣的课堂学习氛围，是调动学生内在心理需求、激发课堂学习动力的常见手段，对课堂深度学习的实现有着十分积极的意义。因此，教师应采用角色置换等手段提升课堂学习的趣味性，调动学生的心理需求。

基于翻转课堂设计以学生为主体的课堂教学，实现课堂中的角色置换，可以有效调动学生的积极性。比如，在学习“ATP 和酶”这一小节时，教师可以开展翻转课堂活动，让学生主动报名，分享自己的学习感想。由于有了可以上台展示的机会，学生踊跃地参与课堂活动，并进行了十分高效的学习分享。某同学着重分析了不同实验对比中酶在生物反应中的作用过程，通过对比在不同条件下H2O2溶液的分解效果，以及对比在相同浓度及温度下加入不同试剂的效果，发现仅在滴入FeCL3溶液及肝脏研磨液的实验中才有明显现象，从而得出结论：Fe3+及肝脏研磨液中的过氧化氢酶均有加速分解的情况，过氧化氢酶的效果更显著。通过该学生的分享，其他学生对这部分知识的理解更加深入了。在上述教学设计中，教师将课堂学习的主体地位交给学生，实现了师生的角色置换，不仅有效调动了学生的积极性，还鼓励学生在分享中加深印象，促进课堂深度学习的实现。

（二）解决问题，发展高阶思维

发展思维能力是提升深度学习效率的基础。在深度学习课堂中，教师应重视学生思维能力的培养，促进学生的思维向纵深发展。因此，教师应采用问题解决的教学策略，将高阶思维方式渗透于解题过程中，引领学生在解决问题的同时感受其中的思维方式，促进高阶思维的发展及深度学习的实现。

真实的问题情境对于培养学生的迁移复用能力及高阶思维有着促进作用。通过问题情境的创设，学生的积极性可以被充分激发。在解决问题的过程中，学生可以亲身体验到生物知识的应用过程，感受到生物学科的应用价值。

（三）反思过程，指导自我调节

“学而不思则罔”这句话准确地阐述了学习与思考之间相互依存、互为表里的关系。在深度学习课堂中，教师同样需要注意学生的自我思考，强化学生在新知学习后的自主反思，引领学生反思生物生命活动的过程，促进学生在自我调节的过程中深度思考。

比如，在教学“光合作用”这一小节时，教师在讲解光合作用的过程之后，设计反思环节，让学生在脑海中回顾光合作用的全过程，反思自己在认知上的不足，进而实现自我调节。学生首先对光合作用的过程进行反思，明确光合作用一般是在光合色素作用下，发生在植物叶绿体类囊体薄膜上，发生光合反应将太阳能及空气中的CO2转化为生物能。其产物包括氧气及糖类物质。光合作用的具体过程包括光反应、暗反应两个阶段：第一阶段包括水的光解2H2O=4H+O2，以及ATP的合成，体现为光能—ATP化学能的转化；而暗反应阶段包括CO2的固定及C3的还原，体现为ATP化学能—糖类稳定化学能的转化。通过反思环节，学生在认识上的不足之处被修正了。反思环节对于培养学生的自主学习能力、促进深度学习的实现有着十分积极的作用，尤其是在比较复杂的生物生命活动教学中，教师应着重设计反思环节，促进学生的自我调节。

三、深度学习教学过程

深度学习课堂的教学设计与传统课堂的区别在于更加注重学生思维能力的培养及知识的综合与同化，促进知识体系的深度建构。因此，深度学习课堂的教学过程应总结为觉知、综合、同化三个阶段，通过优化教学过程，促进高效深度学习课堂教学的开展。

（一）觉知，做好前期铺垫

觉知是学生认识新知、接触新知的第一阶段。在这一阶段，教师应充分发挥引导作用，优化预习环节设计，以问题情境及挑战性任务为前期铺垫，促使学生在这一阶段深入了解相关知识点，激活自身探知欲望。

觉知环节不仅可以激活学生的探知欲望，还可以让教师对学生的认知情况有准确的掌握，为后续阶段讲解做好铺垫。比如，在学习“DNA 的结构和DNA 的复制”这一小节时，教师可布置预习任务如下：DNA 的基本组成是什么？DNA的结构是怎样的？简述DNA复制的过程。在任务驱动下，学生有针对性地预习了相关内容，包括DNA的基本组成为四种脱氧核糖核苷酸，按照特定的组合形式排列为长基因链的结构。同时也暴露出学生对DNA复制过程的了解不足，无法准确分析DNA复制发生的时间阶段，因此后续教学中教师可以有侧重地加强薄弱部分的知识讲解，充分发挥预习环节前期铺垫的作用。觉知环节是实现课堂深度学习的首要阶段，教师应结合课程标准设定明确的教学目标及预习阶段的学习任务，营造积极主动的学习氛围，准确把握学生的认知特点，为开展深度学习课堂教学做好铺垫。

（二）综合，建构知识体系

综合环节旨在对教学内容进行深度教学，让学生学有所得，能够建立完善的知识体系，这就需要教师在讲解的过程中有意识地针对觉知环节出现的薄弱点进行补足，并对已有的知识进行综合整理，在同伴交流及教师指导下完成新旧知识的融合，建构知识体系。

比如，在学习“物质的跨膜运输”这一小节时，通过分类归纳的方法对不同物质的跨膜运输方式进行综合整理，助力学生建立知识体系。首先，对跨膜运输物质的大小进行分类，得到大分子物质及小分子物质两个分支，其中大分子物质根据细胞膜的流动镶嵌模型，以胞吞胞吐的方式实现细胞膜内外的传输。而小分子物质如矿物质离子等物质则通过跨膜运输的方式，对其继续细分得到主动运输（K+、Na+）和被动运输两种方式。主动运输方式需要消耗能力，可以实现由低浓度到高浓度的运输，而被动运输方式根据是否需要载体又可以细分为协助扩散（葡萄糖）和自由扩散（水、氧气）两种由高浓度到低浓度的运输方式。其次，通过分类的方式建立完善的物质跨膜运输的综合模型。在综合环节教学中，教师应充分发挥引导作用，结合学生的认知薄弱点精准突击，帮助学生整理综合多模块生物知识原理，促进课堂深度学习的实现，助力学生建构完善的知识体系。

（三）同化，内化学科素养

同化环节是深度学习课堂的核心过程。在这一过程教学中，教师应着重渗透学科核心素养，以核心素养的培养提升为着力点，促进学生深度理解生物知识，将其内化迁移为自己的知识储备，并实现迁移复用，提升应用能力。

结合社会热点渗透生物学科应用价值，是促进知识内化的有效方法。比如，在学习“人体生命活动的调节”这一小节时，学生根据所学知识确定人体的最佳温度应维持在37℃左右，当病毒入侵导致身体体温上升时，为了维持一个正常的体温水平，应通过人体自身的散热功能加强散热。所以，面对高温病人正确的方法应该是通过温水擦拭等一些物理手段降温，而不是用增加衣物或盖棉被的方式促进排汗来达到降温的效果。通过实际问题中的应用实现已有知识的内化，促进知识体系的深度建构。由此可见，在实践应用背景下，学生可以深刻地理解生物知识的内在本质，理解其在生命活动中的应用过程，并且能够内化吸收，结合已有的生物知识分析在实际生活中的生物生命活动过程，提升学生的生物核心素养。

综上所述，深度学习理论是当前教育背景下渗透核心素养教学、提升综合素养水平的全新趋势。教师应结合深度学习理念转变传统教学模式，注重学生思维能力及核心素养的培育，以更好地促进学生深度学习，提高高中生物课堂的教学效率。