深度学习背景下高中生物单元整体教学实践探讨

李 莉

(沈阳市浑南高级中学,辽宁沈阳,110179)

《普通高中生物学课程标准(2017年版2020年修订)》(以下简称新课程标准)明确指出,生物学教育旨在使学生了解和掌握生命科学的基本理论、方法和思维方式,具有探索重大生物学问题的能力和创新思维能力,具备全面发展的素质。[1]新课程标准以落实立德树人教育任务为指导,倡导深入挖掘学科教学的育人价值,以促进学生的全面发展。在此基础上,生物单元整体教学以单元主题为核心,对资源进行整合,尊重学生的认知特点,培养学生的高阶思维。新高考注重对综合类能力的考查,因此在生物学科的日常教学中,教师应不断优化单元教学模式,提升教育质量。

本文基于深度学习及单元整体教学的概述,分析深度学习背景下高中生物单元整体教学设计的应用价值,并结合高中生物单元教学存在的问题,探讨基于深度学习的高中生物单元教学策略。

一、概念概述

深度学习是诞生于机器领域的一个概念。深度学习是一种以学生的核心素养为导向的思维方式,它强调对学生批判性思维的培养,以推动学生高阶思维的发展,重视学生在学习过程中的参与和体验,并且关注学生问题意识的养成,提高学生对知识进行迁移应用的能力。深度学习通过组合底层特征,形成高层表示属性类别或特征,从而实现对数据的分布式特征表示。随着时代的发展,深度学习的内涵和应用范围越来越广泛,不再局限于人工智能等领域,更多地强调让学生由表及里,透过现象认知本质,由单一的知识应用向综合知识的整合应用拓展。[2]

单元整体教学既是一种教学思想,又是一种教学手段,最早被称为设计教学法。单元整体教学提倡运用整体性思维和系统性思维对单元教学进行整合,同时按照一定的逻辑顺序,对一个内容模块的认知、应用、评价等方面进行整体性、系统性的教学。[3]单元整体教学是以学生的学习需求为出发点,充分尊重学生的学习主体地位,通过整合教学资源、丰富教学手段和注重教学过程,培养学生创新、协作和持续学习能力的一种教学模式。教师应用单元整体教学能够避免在教学实践中将知识分割的情况,通过指导学生构建完整的单元知识框架,培养学生的逻辑思维能力和知识整合能力,推动学生进行深度学习,为提升单元教学质量奠定良好基础。

二、重要价值

(一)提高高中生物单元教学质量

生物是现代科学体系的重要组成部分,对培养学生的生命观念和科学思维具有重要的作用。在深度学习的指导下进行整体单元教学设计,不再将高中生物教学停留在知识层面,更注重梳理高中生物教材的结构,这有助于学生对知识进行层层剖析,让学生由浅入深地理解知识。高中生物教学注重在实验和实践中培养学生发现问题、解决问题的能力。而在深度学习指导下的高中生物单元教学设计,可以通过生物实验将学生的生活经验、生物知识、实验设计和实验现象结合起来,促使学生围绕单元主题和教学目标,深入理解单元教材的结构和内容,分析前后章节内容的逻辑关系,掌握高中生物教学的核心知识,从而提高高中生物教学的质量。

(二)强化高中生物教学的育人功能

以深度学习为指导的高中生物单元教学不再局限于教材中生物知识的讲授,而更关注学生核心素养的培养,在教学实践中既注重学生创新思维和科学思维的培养,也注重学生正确生命价值观的培养。单元整体教学的教学设计围绕单元教学内容设置了知识、能力和发展等多维度的教学目标,注重情境的营造和问题的设置,提高学生在高中生物教学过程中的参与度,通过实验教学构建理论与实践的联系,提升学生的实际操作能力,以此强化高中生物教学的育人功能。

(三)促进学生的全面发展

在深度学习指导下的高中生物单元整体教学注重学生思维、知识和价值观的统一,以学生的终身发展为出发点,促使学生的社会适应能力得到提升。要达成深度学习的目标,教师应进一步转变教学理念,加强教学设计,增强教学创新能力,引导学生在解决问题的过程中积极思考,重视对学生各方面能力的培养。在单元整体教学过程中,学生在教师的指导下能够将高中生物教材中不同章节的知识联系起来,并对它们内部和外部的逻辑结构进行分析,这有助于增强学生的探究意识,提升学生整合知识的能力,推动学生的全面发展。

三、存在问题

(一)学生参与积极性不高

新课程标准强调高中生物教学应确保学生的主动、积极参与,学生的学习过程应以自主、合作和探究性为主要特征。[1]部分高中生物课堂教学相对封闭,学生多处于被动接受知识的状态,难以真正沉浸到单元整体教学中思考和提问中。这种课堂不仅会影响学生对生物知识的理解,还会影响学生对高中生物学习的兴趣。高中生物教学知识内容较为抽象,概念性知识较多,且知识点较繁杂,给学生的学习带来了一定的困难。若教学缺乏创新,忽视学生的需求,学生可能会难以结合既有的经验或者知识来提出新的问题。这不但影响了新课程标准在教学中的落实,而且对学生的进步和发展有一定阻碍。由于此类高中生物教学氛围不足,学生参与课堂教学的积极性不高,很难体现出学生的学习主体地位。

(二)教师专业素养不足

教师和学生是教学的两个重要参与主体。教师是单元教学任务设计的主要参与者,围绕单元主题制定教学目标和教学任务,激励学生积极参与教学目标和教学任务。教师的教育理念、知识结构、课堂观察和交流能力直接影响学生对知识的建构。教师教育理念落后,易导致单元整体教学流于形式。例如,在学生遇到问题时,教师直接给出答案,没有引导学生逐层剖析问题的本质,使学生难以在解决问题的过程中加深对知识点的理解,从而阻碍了学生逻辑思维能力的发展。教师对新课程标准缺乏深入解读,在开展单元整体教学时往往浮于浅层,难以发挥实质性作用。这不仅会影响高中生物教学的质量,还对学生的发展造成阻碍。高中生物新课改对教师的教学设计能力和知识整合能力提出了更高的要求,但从高中生物教学来看,部分教师对深度学习的内涵和单元整体教学缺乏足够的认知,教学设计多流于形式,对深度学习背景下的高中生物单元整体教学了解片面,难以真正促进学生的深度学习。

(三)教学设计不科学

教学设计是教学的重要环节,是将教学主体、教学资源和教学方法有机统一起来的一个过程。如果教学设计缺乏创新性,或者教学设计的目标与教学方法出现偏差,那么将会对教学质量和教学成果产生不利影响。如果教学设计不突出逻辑性,没有根据单元整体教学的主要概念来建构知识,教学的各个主题之间缺乏深层的联系,那么学生在学习中就难以从一个主题过渡到另一个主题。这不仅会影响单元整体知识体系教学结构的构建,也会对学生思维能力培养造成影响,让学生对高中生物知识的接受很难从生物现象过渡到生物本质。不理想的教学设计,使教学内容难以为实现教学目标服务,对学生的长远发展产生不利影响。学生还停留在教材理论学习阶段,难以将生物现象、生物实验和解决策略等有机结合起来,运用生物知识解决实际问题的能力较弱,难以通过生物现象认识到生物本质。这既不利于教育教学目标的实现,也不利于学生核心素养的培养。

(四)教学评价体系不完善

教学评价是教学的重要环节,评价方式或者评价流程不当,难以真正发挥以评促教的功能。教学评价的指标、评价方法和评价结果都会影响评价实际效果。有效的评价能够发现单元整体教学设计中学生参与的情况,了解学生理解和应用知识的情况,了解学生的学习方法,而无效的评价则会导致教学的功能不足。评价的功能不足,将直接影响教学进展,甚至会影响教学目标的实现。评价的结果不够充分,将会影响教学的功能。

四、教学策略

(一)设定多元化的教学情景

良好的教学情境不仅可以增强学生对知识的理解,还可以激发学生对高中生物学习的兴趣。因此,教师应根据单元整体教学的主题,设定合理化的教学情境。在构建教学情境时,教师应结合高中学生的生活特点,创设生活化的情境增强学生的探究兴趣,引导学生从抽象认知教材知识向具体理解实际功用过渡,提升学生对生物知识的应用能力。教师还可以将学生感兴趣的生物话题或者学生日常关注的生物学领域内的社会热点问题引入教学,调动学生参与生物课堂教学的积极性,增强学生的体验感,在情境中提出问题,并根据情境的逻辑寻求解决问题的方法,引导学生通过具象的知识来提升探究能力,以促进学生的发展。发挥现代信息技术在教学情境构建中的优势,通过图像、声音或视频等加强对学生的多感官刺激,提高学生的参与性,促进情境与时代发展紧密的结合。[4]通过情境营造良好的教学氛围,为促进学生的长远发展服务,引导学生在情境中建构知识、开拓思维,实现由理论学习到实践运用的过渡,培养学生的高阶思维和多元思维,增强学生的长远发展能力。例如,教师在进行“细胞结构与功能”单元整体教学时,为提升学生的参与性,增强学生的探究能力,可以引入病毒传播案例,引出细胞的功能。通过教学让学生了解到:病毒之所以能够传播,是因为它没有细胞结构只能寄生在活细胞中,细胞是生物结构和功能的基本单位,生命活动离不开细胞。

(二)创新教学方法,优化教学设计

开展单元整体教学的主要目的是进一步推动课程教学改革,增强教学功能。在开展单元教学的过程中应进一步创新教学方法。通过单元主题设定教学任务,推动任务教学和大单元教学的结合,使学生能够独自思考或者与他人开展合作,在教学任务的引导下,学习教材知识,查找相关的生物教学资料,提升学习深度。通过混合式教学法,学生能够向教师反馈自己遇到的难题或者不理解的内容,并在教师的引导下解决难点问题,增强对教学主题的认知。通过创新教学方法来提升学生的核心素养,能够增强学生的社会责任,以严谨的精神和负责的态度进行生物实验。将实验和理论知识结合起来,能够让学生在实验中加深对理论知识的理解,并用理论知识进一步优化实验设计。通过单元整体教学,提升学生的资源整合能力,让学生能够更好地把握生物实验、生物现象和生物知识本质的内在联系,从而促进学生的长远发展。教师在进行“细胞结构与功能”教学时,通过“台盼蓝染色法”提出问题:为什么凉水中叶片是无色的,而沸水中的叶片颜色是绿色的?学生利用生物学知识进行分析和讨论,对比凉水和沸水的温度分析实验现象。学生回答:加热杀死的细胞的细胞膜丧失了控制物质进出细胞的功能,活着的细胞的细胞膜才具有控制物质进出细胞的功能。由此,进一步加深学生对细胞膜的成分和结构的认知。

(三)完善教学评价

教学评价能够反馈单元教学中的不足,为优化单元教学提供一定的参考。[5]在教学评价中应进一步增强评价的功能,及时反馈教学的不足之处,提升评价的成果。单元整体教学要以新课程标准为指导,构建发展性评价的教育理念,推动过程评价和结果评价结合,这样才能促进学生深度学习。首先,教学评价应尊重学生的学习主体地位,调动学生参与评价的积极性。教师需对单元整体教学的情境设计、教师引导性、单元主题和单元目标设计展开评价,通过评价促进教师对单元教学设计的反思,从而提升单元整体教学的功能。另外,教师需鼓励学生开展小组内评价。小组间评价或者师生评价等,拓展评价的主体,让学生能够从多个方面对知识建构、逻辑思维和生物知识应用有不同的认识。通过教学评价强化引导,使评价的功能得到提升,以调动学生参与的积极性并指导学生进行深入思考。教师应注重评价的方式,对生物实验设计、测试题和案例分析进行评价,关注学生的学习层次、学习能力和学习态度等方面存在的差异,制定差异化的大单元教学策略,促使各个层次的学生都能在评价的引导下突破最近发展区,真正提升综合应用知识的能力。教学评价目标应围绕教学目标进行设计。例如,“细胞结构与功能”的单元整体教学设计的教学目标包括:第一,从系统与环境关系的角度,阐释细胞膜作为系统的边界所具有的功能;第二,分析细胞膜组成成分与结构的关系,说明细胞膜结构的物质基础,概述流动镶嵌模型的主要内容;第三,分析对细胞膜成分与结构的探索历程,认同科学理论的形成是一个科学精神、科学思维和技术手段作用下不断修正与完善的过程。因此,教师在制定评价指标时应该从知识、能力和素养三个维度制定具体的教学目标,通过评价指标了解整个单元教学过程,反思教学过程中的不足。

(四)加强教学引导

教师在教学中发挥引导作用,直接影响着教学的质量。新时代背景下生物教学对教师提出了更高的要求,因此教师在教学中应不断强化教学设计,加强对学生的引导,提高教学的引导性。教师在日常生物教学中应加强对学生个性或者学习习惯等方面的了解,从而在教学中采取有效的引导措施。此外,教师要加强对新课程标准的学习,提高对新课程标准的新理念或教学方法的理解,促进新的教育理念与生物教学的有机融合,增强高中生物教学的效果。教师在引导过程中应该采取科学合理的引导方式,通过巧设疑问、梳理思路、增强知识应用等方式增强学生对新知识的了解,提升高中生物教学的效果,为提高高中生物教学的完善性打下坚实的基础。在开展生物教学的过程中,教师应进一步针对学生的个性和学习习惯进行精准化、个性化的指导,通过设置富有启发性的问题或者借助生物领域内的热点事件引发学生深入思考,让学生透过现象认知本质,从而提升其核心素养。用叙事化的语言描述生物实践实验课中的问题,更加符合高中学生认知水平,有利于增强学生对生活中的生物问题的理解和应用生物知识的信心。通过教学环节的实施,学生经历“质疑提问—自主探索—动手实践—合作探究—集体交流—释疑—解决问题”等教学步骤,促进教师与学生之间的积极互动。[6]在教师的有意引导下,学生能够自觉地就实践活动问题形成生物解决方案,从而建立起生物知识之间的网络图。这既可以提高学生的生物思维能力,又可以有效巩固学生对生物知识的掌握,并培养了学生灵活运用生物知识解决问题的能力。在课程设计和实施时,教师应将“分科素质”综合一体化,充分考虑学生德智体等诸方面的协调发展,尊重学生的个性和兴趣,使学生能够全面自由的发展。在细胞结构与功能单元设计中,教师设计了四个部分:一是通过实验操作开展问题讨论;二是分析细胞膜的功能,模拟细胞膜成分的科学探索历程;三是概述细胞膜的组成成分,通过活动了解构建细胞膜模型的过程;四是通过学习“流动镶嵌模型”的主要内容、随堂演练等活动加强对学生的引导,提升学生的生物核心素养。

新时代生物学的发展对高中生物教学提出了更高的要求。高中生物教学是培养学生生命观念的重要课程,但以往的高中生物教学过于注重向学生传输生物知识,忽视了学生的素养培养,难以满足教育教学改革的需要。因此,教师在生物教学中应进一步创设合理的情境,激发学生学习生物的兴趣,创新教学方法,优化教学设计,完善教学评价,加强教学引导,真正提升学生的生物学习深度,增强学生的知识建构能力,为培养学生的核心素养奠定良好基础。