指向深度学习的高中生物学新教材应用研究

王静

［摘 要］文章以促进学生深度学习为切入点，研究总结了人教版高中生物学必修1教材在促进学生深度学习方面的作用，以及在课堂教学中如何挖掘、应用新教材，分析总结了可以在哪些方面用活、用好新教材。

［关键词］深度学习；新教材；高中生物学

［中图分类号］    G633.91        ［文献标识码］    A        ［文章编号］    1674-6058（2024）08-0072-03

新课标、新教材、新高考背景下的课程改革已经进行了很多年，这些年在教学第一线“奋战”的教师已经达成共识：落实学科核心素养的课堂教学必将由“教教材”过渡到“用教材教”。2019年修订的人教版高中生物学新教材于2021年秋季在甘肃省各高中学校投入使用。《普通高中生物学课程标准 （2017年版2020年修订）》（以下简称《课标》）强调的生物学学科核心素养以具体的教学内容呈现在教师面前。在人教版高中生物学必修1《分子与细胞》教材的使用过程中，笔者深感新教材为教师实现生物学学科核心素养落地提供了很多便利，这一切都得益于新教材中指向深度学习的内容组织。

深度学习强调学习者在理解的基础上进行知识建构，批判性地学习，并将它们融入原有的认知结构中，能够在众多思想间进行联系，将已有的知识迁移到新的学习情境中，最后达到作出决策和解决问题的目的［1］，这恰恰是《课标》要求的发展学生核心素养的有效途径之一。基于此，笔者与学校生物学教研组的教师一起以生物学学科核心素养为目标，以促进深度学习的发生为途径，对人教版高中生物学必修1教材进行研究和使用。

一、提供学科融合知识帮助学生形成生命观念，促进深度学习的发生

必修1教材前3章与《课标》的大概念1相对应，主要阐明细胞是生物体结构和功能的基本单位。学生通过这部分内容的学习，能从微观层面深入理解生命的本质。为了帮助学生建立结构与功能观，必修1教材提供了相关的学习资料。例如第2章第2节“细胞中的无机物”补充了水能够成为细胞内良好的溶剂的解释。教师在教学中应指导学生阅读分析这部分资料，使学生知道水是一个极性分子，再依托动画视频为学生演示水分子之间氢键的形成，帮助学生理解水分子为什么能够成为细胞内良好的溶剂，从而使学生初步建立结构与功能观，掌握水分子的各项理化性质，直观理解水是生命之源。像这样的例子还有第2章第3节“细胞中的糖类和脂质”，此节补充了脂肪酸的结构并用楷体字加以强调，让学生能够在没有学习有机化学的情况下理解植物油和动物脂肪的本质区别，进而对“脂肪是良好的储能物质”有深入的理解，促进学生深度学习的发生。此外，第2章第5节“核酸是遗传信息的携带者”，为了帮助学生深度学习“生物大分子以碳链为基本骨架”这一知识点，教材旁栏以学科交叉的形式补充了碳原子的化学性质以及共价键的概念。在课堂教学中，教师可以很方便地利用这些教材学习资料引导学生突破学习难点，使学生深刻理解所学知识，有效建立结构与功能观。

二、以丰富的科学史引导学生科学思维的发展，促进深度学习的发生

必修1教材第5章第1节“降低化学反应活化能的酶”延续了旧教材所提供的经典科学实验，并提出有针对性的问题，引导学生沿着科学家的脚步，一步步分析推导出酶的本质，让学生在信息的引领下深度学习酶的本质，培养和发展学生的科学思维。第5章第4节“光合作用与能量转化”，由于光合作用的原理是一个微观不易理解的过程，因此为了让学生能够更好地理解，在旧教材的基础上筛选补充了科学家所做的部分经典实验，在逻辑上形成链条，引导学生从光合作用的实质入手，一步步梳理清楚光合作用过程中的物质变化。学生在学习过程中带着问题，不断探索，极大地提升了科学思维能力和科学探究能力。第3章第1节“细胞膜的结构和功能”中关于生物膜结构的探究过程也补充完善了细胞膜成分探究的科学家经典实验，让学生通过层层深入的实验现象，理解掌握细胞膜的成分及结构，提升生物学学科核心素养。

三、设计情境化的章首页引言和“问题探讨”栏目，引导学生进行科学探究，促进深度学习的发生

深度学习强调学生通过阅读、听讲、实践和研究获得知识与技能，帮助学生在相似情境中举一反三，促使学生在新情境中辨析出特殊因素，从而创造性地解决问题。必修1教材在章首页引言和题图设计中注重创设情境，激发学生的学习兴趣，为学生通过章节知识的学习发展生物学学科核心素养打好基础。如第1章的章首页引言“为什么细胞的形态各异，但却有着大致相同的基本结构”、第2章的章首页引言“细胞和石头都是由分子组成的，为什么细胞能表现出生命特征呢？”第3章的章首页引言“为什么靠人力很难完成的工作，对细胞来说却轻而易举呢？细胞中是不是有一条条‘生产线呢”，这些有趣的章首页引言让学生对本章的学习内容充满了好奇和产生了探究欲望，能有效引导学生进行科学探究。

此外，必修1教材的章首页引言以学生生活中常见的、熟悉的事物创设情境、设置探讨问题，将生物与非生物进行对比，引导学生探究生物独有的生命特征、生命现象和规律，引领学生在熟悉的生活情境中进行新知识的学习，促使学生对知识进行迁移应用，使学生学会创造性地解决问题。如第2章的章首页引言“雕刻的石像无论多么栩栩如生，人们也不会认为它是生物”、第3章的章首页引言“正如一堆建筑材料不能让人居住一样，将细胞中所有的物质放在一起，它们并不能进行任何生命活动”、第5章的章首页引言“炎炎烈日之下，岩石变得很烫……岩石旁边的植物同样遇到暴晒，却并未变得发烫”等实例，都是将生物与非生物进行对比，引导学生探究生命独有的特征。另外，第4章的章首页引言选取某高血压治疗药物的说明书，引入对细胞膜上物质运输通道的学习，引领学生在熟悉的生活情境中进行新知识的学习，促使学生对知识进行迁移与应用。

四、足量的探究实践活动设计，让学生充分“活动与体验”，促进深度学习的发生

郭华认为，深度学习有五个特征，其中“活动与体验”是核心特征［2］。必修1教材设计了大量的探究实践活动，如使用高倍显微镜观察几种细胞，检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质，用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动，绿叶中色素的提取和分离，观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂等，让学生通过实验操作，在做中学、学中思，自己思考，自己设计，去探寻，去体验。例如对于“影响酶活性的条件”这一探究实践活动，必修1教材首先给出背景知识，创设情境引导学生分析、思考；接着提供丰富的实验试剂和材料，并建议学生用淀粉酶探究温度对酶活性的影响，用过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响，由此引发学生思考：如果我不用建议的酶进行对应的实验会产生什么样的后果？为什么不能用过氧化氢酶进行探究温度对酶活性的实验呢？能否将淀粉和淀粉酶改为蔗糖和蔗糖酶？能否先混合，再将底物和酶保温？检测试剂选碘液还是斐林试剂？为什么不能是另一种？通过多角度的讨论分析，学生对实验有了更深层次的理解，同时培养了实验设计能力和实验操作能力，真正促进了深度学习的发生。又如对于必修1教材“比较过氧化氢在不同条件下的分解”这一实践探究活动，教师可让学生通过眼观、耳听等方式直观感受、充分体验酶的作用，以及体会无机催化剂与生物催化剂的作用差别。又如“探究植物细胞的吸水和失水”这一实践探究活动，除建议使用0.3 g/mL的蔗糖溶液外，教材还建议学生对实验进行改进。对此，教师可以补充提供KNO3溶液等能引起自动发生质壁分离复原的试剂，供学生自己探究实践，以使学生充分体验植物细胞的吸水和失水过程。

五、调整章节内容，引导学生对知识进行结构性的关联，促进深度学习的发生

“联想与结构”是深度学习的特征之一，既指学生学习方式的样态，也指以这样的学习方式所处理的学习内容 （学习对象）。作为学习方式的样态，要处理的是外在知识与学生经验之间的转化问题［3］。必修1教材在章节内容顺序上进行了调整，在学习内容上帮助学生进行“联想与结构”，使深度学习自然发生。例如第2章，新教材把旧教材的内容呈现顺序“从有机物到无机物，从蛋白质到糖类脂质”调整为“从无机物到有机物，从糖类脂质到核酸”。由于高一学生的化学知识，尤其是有机化学知识不足，这样进行内容顺序调整，使得学生可以从自己熟悉的无机物——水和无机盐开始循序渐进地学习，从而在学习上获得成就感与满足感。有机物的学习，可从生活中可以直接接触、了解较多的糖类脂质开始，这样便于学生将学习内容与已有的生活经验建立起结构性的关联，从而使知识转化为与自己有关联的、能够操作和思考的内容（对象）。学生通过建构学习，将自己已有的知识经验和所学的新知识进行结构性的关联，并纳入自己的知识结构，从而真正学到了知识，使深度学习自然发生。这样的例子还有第2章第4节“蛋白质是生命活动的主要承担者”，新教材把旧教材从结构到功能的顺序调整为从功能到结构。这样，能让学生从自己能够直观感受的蛋白质多种多样的功能入手学习，拉近了学生与学习内容之间的距离，促进学生在结构性学习中进行知识的联想整合。必修1教材把旧教材的物质跨膜运输的实例和被动运输整合成第4章第1节“被动运输”，以利于学生由实例联想、理解被动运输的方式；将旧教材生物膜的流动镶嵌模型直接调整到第3章第3节“细胞膜的结构和功能”，以利于学生将细胞膜作为一个整体来理解并建构知识。此外，将胞吞胞吐的内容调整为正文内容，使学生对细胞膜控制物质进出细胞的功能理解得更加深刻，并能够系统学习细胞膜在物质输入和输出中的作用等相关知识，实现知识的结构化。

六、多层次设计教材习题，锻炼学生的高阶思维，促进深度学习的发生

必修1教材的习题设计注重考查学科基础知识，且习题类型丰富多样，涉及图表、数据、曲线等，另设有开放性习题，其涉及的知识范围广，有利于培养学生辩证思维、整体性思维和复杂性思维等高阶思维。

例如必修1教材第2章第1节“练习与应用”中的拓展应用题“将细胞内含有的各种物质配齐，并按照它们在细胞中的比例放在一个试管中，能构成一个生命系统吗？为什么？”第1章第2节“练习与应用”中的拓展应用题引入支原体肺炎的生活情境，引导学生对比分析支原体与动物细胞、细菌细胞的结构区别，由此训练学生归纳整理、分类思考的能力，培养学生的整体性思维。第5章第2节“练习与应用”中的拓展应用题以“在植物、动物、细菌和真菌的细胞内，都是以ATP作为能量‘货币的，这是否也说明生物界的统一性？这对你理解生物的进化有什么启示？”等问题来训练学生的辩证思维。第5章第3节“练习与应用”中的拓展应用题“松土是许多农作物栽培中经常采取的一项措施。试分析农田松土给农作物的生长、当地的水土保持以及全球气候变暖等方面可能带来的影响，并指出如何尽量减少不利影响”。必修1教材以此类习题来训练学生的高阶思维。

新教材的习题设计注重引导学生在解题过程中建立生命观念、提升科学思维、激发社会责任意识，最终发展学科核心素养。通过这样的习题训练，在巩固学生基础知识的同时，培养了学生的高阶思维，促进了深度学习的发生。

必修1教材清晰、精美的图片资料，丰富的科学史资料，操作性强的探究实践活动十分方便教师组织课堂教学。

研读新教材，开发与利用新教材，发挥新教材的育人价值是每一个生物学教师孜孜以求的教育目标。如何用好新教材，组织好新教材，把教材资源用足、用活是每一个生物学教师的重要研究课题。生物学教师应用好新教材，推动学生进行深度学习，培养学生的生物学学科核心素养，为他们将来更好地参与社会实践活动并创造社会价值打好基础。

［   参   考   文   献   ］

［1］  何玲，黎加厚.促进学生深度学习［J］.现代教学，2005（5）：29-30.

［2］［3］  郭华.深度学习及其意义［J］.课程·教材·教法，2016（11）：25-32.

（责任编辑 黄春香）