深度學習視角下的探究實驗教學

蔡瓊

【摘 要】本文以“探究水溫變化對金魚呼吸頻率的影響”這一探究實驗為例，闡述如何在深度學習理論下開展實驗教學，提升學生的自主學習、合作探究、交流表達的能力，促進其科學思維的“生長”。

【關鍵詞】深度學習;科學探究;科學思維

科學探究是研究學習生物學，獲取事實和證據(jù)，形成概念的重要途徑。學生在教師的引導下，主動參與到發(fā)現(xiàn)問題、尋找答案的過程中，以培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W思維和解決問題能力。若能在深度學習視角下開展科學探究，凸顯學生的主觀能動性，就能夠有效的發(fā)展學生各方面能力。下面以“探究水溫變化對金魚呼吸頻率的影響”的實驗教學為例談一談深度學習視角下探究實驗的教學。

1.有“深度的導入”，創(chuàng)設良好情景

教師將真實的生活情境帶入課堂，學生從情境中發(fā)現(xiàn)問題，責任感驅使學生為解決這一問題而展開探究學習是實現(xiàn)生物學深度學習的基礎。上課伊始，教師手捧養(yǎng)有多條小金魚的魚缸問學生：“同學們飼養(yǎng)過金魚嗎？說一說你的養(yǎng)魚經歷”。教師從學生分享自己的養(yǎng)魚的經歷中引導學生思考分析，說出金魚的生存受到水質、水溫、空氣等非生物因素的影響。此時抓住學生的興趣點教師繼續(xù)追問：想不想親自探究一下你們的猜測？進而引出本節(jié)課的探究問題：“探究溫度對金魚呼吸頻率的影響”。

科學探究源于生活中的觀察和問題，在觀察的基礎上通過問題引導學生積極思考，圍繞“問題”讓學生大膽猜測，可培養(yǎng)學生的思維能力，為后續(xù)的科學探究奠定基礎。養(yǎng)金魚是很多孩子有過的生活經驗，選用這個實例對學生來說比較親切，有話可談，有想法可說。

2.有“深度的引導”，促進知識遷移

2.1嘗試設計實驗

教師追問：“有了要探究的主題，同學們想一想你們會如何設計實驗？”“這個實驗的變量是什么？圍繞變量如何設計對照？”教師把解決這一探究問題的主動權交到學生手中，學生帶著一些疑問展開合作學習，依靠小組力量，共同討論，思考如何來設計這個實驗，初步體會在設計實驗中應該遵循的幾個原則，保證實驗的科學性、嚴謹性。直接給與學生的只能是浮于表象的知識，學生的各方面能力都得不到提高，親身參與探究，體驗過程，領悟方法，培養(yǎng)理性思維是實現(xiàn)深度學習的重要途徑。

2.2表達交流，完善實驗細節(jié)

接著，小組派代表上臺展示組內初步設計的實驗方案，教師組織學生針對設計的實驗方案進行解釋與論證，引導學生通過討論、質疑、論證，在原有的方案上完善實驗設計，達成共識（如表1）。解釋和論證是學生在質疑、創(chuàng)新與完善中快速發(fā)展的一個過程，對實現(xiàn)學生的深度學習非常重要，可以順利地展開實驗并進行結果的交流與展示。

考慮到課堂時間的關系，對于每個小組來說一般要求設置三種溫：常溫下和升高1-10℃（或降低1-10℃）。不過，為了尋找水溫與金魚呼吸頻率之間更客觀準確的關系，找出水溫變化與呼吸頻率之間的變化規(guī)律，在最后教師引導學生將所有小組數(shù)據(jù)進行匯總分析。

2.3 設計適合金魚的水溫，滲透生命觀念

在以往的同類實驗中經常出現(xiàn)學生將水溫調節(jié)到很高，金魚直接死亡的現(xiàn)象，所以在調節(jié)水溫的環(huán)節(jié)中，教師先給出資料“水溫突然上升或下降10℃以上，金魚容易得病，幅度再大可能會導致死亡”。學生結合資料討論給出自己的意見，認同水溫設計的前提是不危及金魚的生命健康。這個實驗的材料是活生生的生物體小金魚，小金魚的生命活動會受到各種因素的影響，學生的吵鬧、隨意的觸碰，水溫設計的高低等都會影響到小金魚。這個過程中生命的安全、生命的呵護、生命的尊重、價值觀等等都可能在體驗過程中真實發(fā)生，從而喚醒學生的生命觀念和情感價值觀。

3.有“深度的組織”，發(fā)展高階思維

3.1 小組分工，完成實驗操作

這個實驗從實驗的設計、完善、開展都需要小組合作完成，組內要有明確的分工責任，如學生1計時，學生2調測水溫，學生3計數(shù)呼吸頻率，學生4匯總數(shù)據(jù)展示交流，學生5 作好協(xié)調工作。學生動手操作的過程中教師需要來回巡視，就實驗操作中的困難及時與學生交流討論，找到具體的改進措施，形成科學的思維方式。小組成員之間的合作意識是科學素養(yǎng)的重要組成部分，合作探究能否勝利展開依賴于與同伴的互助交流，實際上是一種社會人際關系的處理能力，將社會合作融入到教學課堂中，構建了師生之間、生生之間、個體與環(huán)境之間的多角度互動交流結構，學生的思維、表達、協(xié)調能力都得到了一定程度的提高，是實現(xiàn)深度學習的重要途徑。

3.2繪制曲線圖，獲取事實和證據(jù)

接著，我們需要從探究實驗中收集、獲取支持自己觀點的事實和證據(jù)，這個實驗的證據(jù)就是金魚在不同水溫下的呼吸頻率的變化。教師帶領學生將每個小組的實驗數(shù)據(jù)進行匯總、整理，繪制出一張曲線圖（如圖1），獲得金魚呼吸隨溫度的變化而變化的事實和證據(jù)，進而得出結論：在一定范圍內，水溫升高，金魚呼吸頻率增加;水溫降低，金魚呼吸頻率減慢;水溫對金魚的呼吸頻率有明顯影響。進而培養(yǎng)學生收集和處理數(shù)據(jù)的能力，學生在整個探究過程中感受到了科學探究是一個嚴謹、實事求是的過程。

4.結束語

深度學習是培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)的重要途徑，也是解決當前學習淺層化、功利化等問題的迫切需要。驅動深度學習，需要教師理解深度學習的內涵，更新新的教育理念，改進教學方法，巧設生活情境，激發(fā)學生觀察發(fā)現(xiàn)問題，激增學習興趣，利用自己已有認識水平，建構新的知識框架，注重知識的遷移與應用，引導學生自主學習，合作學習，在表達交流中提升思維能力，從而促進學生生物學學科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

【參考文獻】

[1]安云彥，李寧，李秋石.生物學核心素養(yǎng)視角下深度學習的構建[J].生物學教學，2020，7