指向學生“深度學習”的高中生物學“研學課堂”的構建

張 偉

(江蘇省如東高級中學 如東 226400)

1 “深度學習”是高中生物學課堂教學的必然選擇

“深度學習”(deep learning)的概念最初于1976年由美國學者羅杰·薩爾喬(Roger Saljo)和倫斯·馬頓(Ference Marton)提出[1]?！吧疃葘W習”不是指學習內(nèi)容的深度和難度，而是關注學生的學習過程和狀態(tài)，追求知識的主動加工、深度理解和不斷地自我反思，關注學生應用、分析、評價和創(chuàng)造等高階思維的發(fā)展，是一種合理運用合作、探究、展示和追問等教學手段使學生全身心地投入，經(jīng)歷高階思維過程，并獲得深度體驗的學習。

1.1 淺層學習與“深度學習”的區(qū)別 高中生物學具有概念多、理解難，理論多、實踐難的學科困境。筆者曾在高中生物學教學課堂中進行問卷調(diào)查，分析發(fā)現(xiàn)淺層學習在教學中還有一定的市場。較多的教師和學生將生物學當成文科看待，認為生物學憑記憶就能得高分，背誦默寫成為部分課堂教學的常態(tài)。課堂上學生成為速記員和聽眾，被動接受知識，學習過程缺少反思，長此以往，會導致學生思維方式的僵化，學生的生物學學科素養(yǎng)就會低下。

而“深度學習”是一種以學生高階思維發(fā)展為導向的學習，關注學生知識獲取方式，強調(diào)在深度理解基礎之上的主動建構和知識遷移。要注意“深度學習”和淺層學習并非完全對立，“深度學習”是在淺層學習基礎之上的深化和提高[1]。

1.2 教學中學生“深度學習”的價值 高中生物學學科核心素養(yǎng)的落實以及“概念多、理解難，理論多、實踐難”的學科困境可通過學生“深度學習”來解決。在課堂教學中可通過追根溯源，從知識的本源去分析現(xiàn)象得到本質，從而使學生形成“生命觀念”。生物學是充滿探究思想和方法的學科，教材中有近30個實驗以及10多個生物學史。課堂教學中可以和學生一起回到科學發(fā)現(xiàn)的那個年代，重溫實驗的探索歷程，并在此過程中領悟實驗的一般方法，從而使科學探究成為習慣；生物學是充滿哲理的學科，如遺傳中演繹與推理、生物技術倫理中的批判性思維等，可組織學生進行深入探討使科學思維得到鍛煉；生物學是與日常生活聯(lián)系最為緊密的學科之一，如酒后駕車、焚燒秸稈、溫室效應以及人類遺傳病的危害等，教學中可將知識在與現(xiàn)實生活的聯(lián)系，在學生的思辨中“社會責任”得以落實。

綜上所述，在生物學課堂教學中落實“深度學習”具有很高的意義和價值，學生在課堂中通過深度理解、聯(lián)系生活和即時反思等環(huán)節(jié)，實現(xiàn)有意義的知識建構，高中生物學學科困境也就迎刃而解。

2 “研學課堂”是落實“深度學習”的有效手段

“研學課堂”是以學生的學為基礎，以學生的研為落腳點，強調(diào)思維的真正發(fā)生，是指在教師的引導下，學生運用學得的基礎知識提出問題，通過生生和師生的討論、質疑甚至爭辯形成研究結論的過程?！把袑W課堂”重視活動和探究，重視學生的思維發(fā)生和體驗。在“研學課堂”中學生的應用、分析、評價和創(chuàng)造等高階思維得到充分發(fā)展?！把袑W課堂”常見的教學策略具體如下：

2.1 通過設問與追問，激發(fā)“深度學習” 問題是激發(fā)學生“深度學習”的有效手段，學案以活動單的形式設計，內(nèi)容以問題串的形式展開。問題要貼近學生的最近發(fā)展區(qū)，可以是基礎內(nèi)容的深入理解，可以是與日常生活的聯(lián)系，也可以是最新科技成果的應用。教學中首先要讓學生圍繞問題自主思考，然后在學習小組中進行討論使問題得到初步解決，在學生展示中使問題得到完善，在各個環(huán)節(jié)中允許甚至鼓勵學生進行補充和追問，也可提出新問題再次討論[2]。

例如，在“種群數(shù)量的變化”一節(jié)的教學中，在種群增長的“J”型和“S”型曲線的基礎知識學習結束后提出兩個激發(fā)學生“深度學習”的問題： ①種群增長的“J”型曲線和“S”型的增長速率和增長率模型怎樣構建？②對于經(jīng)濟魚類，怎樣運用種群增長的曲線進行捕撈？在學生自主思考、小組討論和展示的基礎之上解決問題。接著追問兩個問題： ①如果是瀕危物種和有害生物，又怎樣運用種群增長的曲線呢？②海洋每年設立禁漁期的原因？通過追問，學生的理解上升到新的高度的同時，也培養(yǎng)了“社會責任”。又如，在“DNA重組技術的基本工具”的一節(jié)教學中，首先提出兩個問題： ①限制酶、解旋酶、DNA酶、DNA聚合酶以及DNA連接酶作用的部位和作用方式有何不同？②兩種不同的限制酶切割后的黏性末端能否連接？通過以上兩個問題的“深度學習”，學生對酶切有了深刻的認識。這時可進一步追問： ①限制酶會切割細胞內(nèi)自身的DNA嗎？②同一種限制酶切割會帶來哪些后果？通過追問，“科學思維”得到了強化。

教師也可以根據(jù)學生回答問題的情況進行追問，追問的問題可以是學生以往的典型錯誤，可以是問題的進一步拓展，也可以是知識之間的聯(lián)系和運用。在不斷的設問和追問中，師生和生生不斷產(chǎn)生思維碰撞。

2.2 通過理解與思辨，激發(fā)“深度學習” 鼓勵學生在理解的基礎之上進行批判性學習，建立鼓勵批判和質疑的評價機制，使學生在思辨中加深對知識的理解，通過表象看到問題的本質，在師生和生生質疑中催生高階思維，學生在思辨中增加思維的深度和思維的廣度。在思維的發(fā)散過程中能實現(xiàn)新舊知識的關聯(lián)及有機整合，從而實現(xiàn)知識的有意義建構。在理解基礎之上的思辨還能實現(xiàn)知識的遷移與應用，在實際問題的解決中更能讓能力得到有效的提升[3]。

例如，在“基因工程的基本程序”一節(jié)的教學中，在學生掌握了基因工程的基礎知識以后，提出生物技術的安全性問題讓學生進行辯論，有位學生提出轉基因生物不安全，也有學生運用生物學知識進行了反駁。這時，教師可進行適當點撥，提出趨利避害不能因噎廢食的觀點，這種觀點得到大多數(shù)學生的認可。辯論只是個形式，關鍵在此過程中學生的科學思維和社會責任上升到新的高度。又如，在“微生物的實驗室培養(yǎng)”一節(jié)的教學中，在談到細菌對人類有益還是有害的內(nèi)容時，組織學生對食品中防腐劑的使用進行辯論。有位學生提出防腐劑的使用會影響人類的健康、會破壞人類腸道的菌群。還有位學生提到，正規(guī)企業(yè)合理使用防腐劑對人類沒有傷害，提出“防腐劑可怕，沒有防腐劑更可怕”的觀點。這時，教師進行適當?shù)囊龑В岢鲆侠淼厥褂梅栏瘎?，并帶領學生一起學習“未來防腐劑發(fā)展新趨勢——生物防腐劑”，使學生對微生物的理解上升到新的高度，“社會責任”也得到有效的培養(yǎng)。

理解和思辨是激發(fā)學生“深度學習”的有效手段，通過辯論的過程，學生對知識的理解不再局限在知識本身，而是上升到知識的運用的高度，學生合理地闡述自己的觀點，分析對手觀點的同時，知識就形成了有意義的建構。

2.3 通過探究與拓展，激發(fā)“深度學習” 在小組合作中的探究學習能夠讓學生敞開心扉，像專業(yè)人員一樣主動發(fā)現(xiàn)問題并積極地解決問題，在課堂教學中讓學生沿著科學家探索的足跡，回到那個年代，模擬科學家的思維進行過程探究，不知不覺中學生走向了“深度學習”。

例如，在“細胞膜——系統(tǒng)的邊界”一節(jié)的教學中，首先打破一個雞蛋，請學生感受細胞膜的存在；接著，讓學生設計實驗探究細胞膜的功能： 取3個雞蛋，1號不做處理。將2號和3號蛋清分離，分別浸泡在溶有水溶性黑色素的生理鹽水中和已經(jīng)等濃度溶有中性紅的生理鹽水中，可得出了細胞膜有控制物質進出的功能。轉而讓學生探究細胞膜的結構、探究制備細胞膜的方法并建構細胞膜的模型。最后，有效拓展，讓學生為細胞膜的人工合成獻計獻策。在探究的過程中，學生的注意力高度集中。又如，在“基因的自由組合定律”一節(jié)科學史的教學中，首先給出兩對相對性狀的雜交實驗結果，讓學生從多個角度設計探究實驗與作出假設，并根據(jù)假設解釋實驗現(xiàn)象；接著，教師提出怎樣驗證假設的成立，讓學生設計實驗繼續(xù)探究；再者總結出規(guī)律，并得出科學研究的一般方法： 假說—演繹法；最后，提出如果兩對基因位于一對同源染色體上有會得出怎樣的結論，適當拓展連鎖互換定律，使學生知識得以完善。

學生通過探究獲取知識并在此基礎之上的進一步拓展或再次探究，使學生始終處于“深度學習”當中，并緊跟科學家的思維，核心素養(yǎng)中學生“科學探究”能力的培養(yǎng)也得到有效落實。

2.4 通過合作與展示，激發(fā)“深度學習” 合作學習能充分激發(fā)學生學習的主觀能動性，在小組內(nèi)學生處于平等的關系，可以暢所欲言，充分表達自己的想法。在小組合作基礎之上的展示能進一步激發(fā)“深度學習”，展示的問題可以是學生合作學習討論的問題，可以是未形成共識的問題。以上問題代表小組最高的思維水平，代表“深度學習”的方向，在其他小組的補充下或在教師的引導下進一步探究價值較高、較有深度的問題。

例如，在“DNA是主要的遺傳物質”一節(jié)“噬菌體侵染細菌”的教學中，首先讓學生自主學習和展示32P和35S標記噬菌體的方法，了解保溫、攪拌和離心的目的，并分析實驗結果。在學生掌握之后，以小組為單位探討保溫時間的長短、攪拌的充分與否對實驗結果的影響，分析上清液或沉淀中仍有少量放射性的原因等。通過兩個階段的以合作和展示為載體的“深度學習”，學生對知識有了深度的理解。又如，在“伴性遺傳”一節(jié)的學習中，首先設置情境，讓學生在自主和展示中完成X染色體隱性遺傳中的6組合方式(XAXA×XAY、 XAXA×XaY、 XAXa×XAY、 XAXa×XaY、 XaXa×XAY、 XaXa×XaY)的遺傳傳遞規(guī)律的解讀。在此基礎之上，結合常染色體的傳遞規(guī)律，請學生以學習小組為單位，合作完成遺傳系譜圖的判定。

在自主學習基礎之上再進行合作學習，能使學生帶著問題進入小組討論，使“深度學習”真正地發(fā)生，在合作學習基礎之上的展示交流，能激發(fā)學生的靈感，產(chǎn)生新的、具有進一步探討的問題，使“深度學習”能落到實處，使學生始終處于課堂的主導地位，在“深度學習”中完成知識的有意義建構。