基于深度學(xué)習(xí)的高中生物學(xué)教學(xué)實踐

李楚明

摘要 以“遺傳規(guī)律的應(yīng)用——雜交水稻”為例，介紹如何運用深度學(xué)習(xí)理念指導(dǎo)高中生物學(xué)教學(xué)。關(guān)鍵詞? 深度學(xué)習(xí)生物學(xué)教學(xué)遺傳規(guī)律

中圖分類號 G633.91????????????? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

文件編號：1003-7586（2023）03-0052-03

為了落實立德樹人這一教育的根本任務(wù)，《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》明確提出，要以提高學(xué)生終生發(fā)展所需的核心素養(yǎng)為宗旨引領(lǐng)教學(xué)。深度學(xué)習(xí)的核心理念和價值追求契合以核心素養(yǎng)為目標(biāo)的課程理念。深度學(xué)習(xí)是指在老師指導(dǎo)下，學(xué)生圍繞具挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)主題，通過積極地探究實踐，深刻掌握學(xué)科核心知識，并運用該知識解決實際問題。深度學(xué)習(xí)主要特征有主題學(xué)習(xí)、情境學(xué)習(xí)、發(fā)展高階思維、關(guān)聯(lián)創(chuàng)新、合作交流等。

人教版普通高中教科書《生物學(xué)·必修2·遺傳與進(jìn)化》中科學(xué)家訪談“畢生追求的‘禾下乘涼夢”是提高學(xué)生核心素養(yǎng)的良好題材，但由于學(xué)生還未學(xué)習(xí)遺傳規(guī)律，無法較好地理解雜交水稻育種過程的原理，因此難以實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。本研究通過調(diào)整教學(xué)順序，即先學(xué)習(xí)第一章遺傳規(guī)律，再組織以“雜交水稻的研發(fā)”為學(xué)習(xí)主題的復(fù)習(xí)課，既鞏固了遺傳規(guī)律核心知識，又遵循科學(xué)發(fā)展的順序，還更好理解雜交水稻育種原理和歷史意義，一舉三得。下文以“遺傳規(guī)律的應(yīng)用——雜交水稻”為例，闡述如何基于深度學(xué)習(xí)理念組織教學(xué)，從而發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)。

1 確立學(xué)習(xí)主題

確立一個具挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)主題，統(tǒng)領(lǐng)課堂，對開展深度學(xué)習(xí)尤為重要。本節(jié)課以“雜交水稻的研發(fā)”為學(xué)習(xí)大主題，可分解為：雜交水稻育種原理和歷史意義、如何克服水稻雜交困難、了解三系雜交水稻原理、雜交水稻最近發(fā)展方向等小主題，通過探究實踐，學(xué)習(xí)核心知識，學(xué)以致用解決實際問題，提升學(xué)生的科學(xué)思維及核心素養(yǎng)。

2 凝練素養(yǎng)目標(biāo)

教學(xué)目標(biāo)引領(lǐng)教學(xué)任務(wù)和學(xué)生活動，教學(xué)設(shè)計為教學(xué)目標(biāo)服務(wù)。確立本課的素養(yǎng)目標(biāo)：（1）了解雜交水稻為保障我國和世界糧食安全作出的重要貢獻(xiàn)，增強(qiáng)民族自豪感。（2）遵循科學(xué)家研發(fā)雜交水稻的歷程，學(xué)會尊重事實與證據(jù)、運用科學(xué)思維解決實際問題。（3）通過學(xué)習(xí)水稻花的結(jié)構(gòu)，知道“野敗”的價值，認(rèn)識生物的多樣性與復(fù)雜性，形成結(jié)構(gòu)與功能生命觀。（4）通過對育種相關(guān)的實驗方案設(shè)計、交流與討論，提高科學(xué)探究能力。

3 選擇情境素材

深度學(xué)習(xí)重視情境學(xué)習(xí)。有價值的情境素材應(yīng)與學(xué)生思維發(fā)展相適應(yīng)，與我國現(xiàn)況或?qū)W生現(xiàn)實生活相關(guān)聯(lián)，促使學(xué)生的思維品質(zhì)和認(rèn)知能力得以提升，最終使學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的養(yǎng)成獲得質(zhì)的飛躍。

3.1引入情景素材——視頻圖片等

教師展示以下素材：（1）展示我國曾因自然災(zāi)害、生產(chǎn)科技落后食不果腹的艱難過去，了解雜交水稻的研發(fā)意義。（2）了解我國雜交水稻對幫助非洲等貧窮國家吃飽飯做出的貢獻(xiàn)。（3）2022年國際形勢劇變，俄烏戰(zhàn)爭爆發(fā)，加上原有的新冠疫情影響，世界糧價飆升，而中國糧價保持相對穩(wěn)定。學(xué)生通過對上述資料素材的分析討論，了解雜交水稻為保障我國和世界糧食安全作出的重要貢獻(xiàn)，增強(qiáng)民族自豪感及大國擔(dān)當(dāng)使命感。

3.2主題情景素材——視頻圖片題目等

本課以雜交水稻的研發(fā)歷程為主線，貫穿整課。體驗研發(fā)過程的困難和艱辛，學(xué)會尊重事實與證據(jù)，提升科學(xué)思維。教師繼續(xù)展示素材：（1）1961年袁隆平發(fā)現(xiàn)了雜交稻“鶴立雞群”，激發(fā)了研發(fā)雜交水稻的決心。（2）通過學(xué)習(xí)水稻花結(jié)構(gòu)，了解找到雄性不育株必要性。（3）1970年“野敗”的發(fā)現(xiàn)，為三系雜交水稻研發(fā)打開重大的突破口。（4）三系雜交水稻“不育系”“恢復(fù)系”“保持系”的介紹。（5）近期雜交水稻主要研發(fā)項目——海水稻的介紹。

3.3問題情境素材——圖片、題目等

深度學(xué)習(xí)重視呈現(xiàn)問題情境，讓學(xué)生在前概念基礎(chǔ)上不斷探究，解決實際問題。通過第一章的學(xué)習(xí)，學(xué)生已具備一定遺傳規(guī)律知識，本課先呈現(xiàn)雜交水稻研發(fā)情境，學(xué)生習(xí)得雜交育種的概念和完成“鶴立雞群”是雜種的判斷，教師再呈現(xiàn)新問題情境，學(xué)生完成練習(xí)1，實現(xiàn)知識的遷移和應(yīng)用。

練習(xí)1：已知水稻的抗病和感病是一對相對性狀，由A 和a 一對等位基因控制，粒多和粒少是另一對相對性狀，由B和b一對等位基因控制，現(xiàn)有一種不同基因型的水稻進(jìn)行雜交，實驗結(jié)果如圖1所示。請回答下列問題：

（1）分別寫出水稻①、②、③的基因型。

（2）為確定實驗2子代中一株抗病粒多水稻是否為純合子，請設(shè)計合理的實驗方案。

4 發(fā)展高階思維

深度學(xué)習(xí)重視高階思維能力培養(yǎng)，高階思維是指發(fā)生在較高認(rèn)知水平的心智活動或認(rèn)知能力。在當(dāng)今國際公認(rèn)的21世紀(jì)高階思維能力包括了批判性思維、問題解決、創(chuàng)新能力和開放性視野。

4.1問題作驅(qū)動

高階思維的培養(yǎng)需要高階學(xué)習(xí)的支持，而高階學(xué)習(xí)的進(jìn)行必須以高階問題和學(xué)習(xí)任務(wù)為驅(qū)動，促進(jìn)學(xué)生積極思考分析、深化科學(xué)思維，提高學(xué)生運用所學(xué)知識解決問題的能力。例如通過材料1，隨著學(xué)生尋求驅(qū)動性問題答案同時，科學(xué)素養(yǎng)的整合性理解得以發(fā)展。

材料1：1970年袁隆平團(tuán)隊在海南發(fā)現(xiàn)了一株雄性不育的野生稻并將它命名為“野敗”。為三系雜交水稻的研究成功打開了突破口?！耙皵　睘槭裁词侨惦s交水稻研發(fā)的重大突破口？學(xué)生帶著疑惑，在問題串的引導(dǎo)下重新經(jīng)歷雜交水稻研發(fā)之路：（1）植物雜交基本步驟如何？（2）大規(guī)模水稻雜交為什么那么困難？（3）栽培稻雄性不育為何失??？（4）野敗為何成功？

4.2搭建手腳架

具挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)任務(wù)，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望。在學(xué)生現(xiàn)有水平和較高水平之間，形成一個“最近發(fā)展區(qū)”。在此區(qū)域為學(xué)生搭建手腳架，幫助學(xué)生更好的往上攀爬，實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。例如：（1）分析學(xué)生現(xiàn)有知識水平，包括基因的分離和自由組合規(guī)律以及細(xì)胞核、質(zhì)基因遺傳規(guī)律等。（2）提出富有挑戰(zhàn)性的知識水平，即關(guān)聯(lián)基礎(chǔ)知識，解決真實三系雜交水稻相關(guān)問題，實現(xiàn)知識綜合、遷移、解決實際問題的能力提升，如練習(xí)2。（3）搭建手腳架：三系雜交水稻中的不育系、保持系、恢復(fù)系的介紹。

練習(xí)2：水稻的細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中都含有決定雄蕊是否可育的基因，細(xì)胞核基因為 RR、Rr、rr；細(xì)胞質(zhì)基因為 N、S。其中細(xì)胞核中的不育基因用r 表示，可育基因用R表示，且R對r為顯性；細(xì)胞質(zhì)中的不育基因用 S表示，可育基因用N表示。上述四種基因的關(guān)系中，R 能夠抑制 S 的表達(dá)；當(dāng)細(xì)胞質(zhì)基因為 N 時，植株都表現(xiàn)為雄性可育。

①基因 R、r 和 N、S（填“遵循”或“不遵循”）基因自由組合定律，原因。

②植株S（Rr）自交后代的表型及其比例是。

③在利用雄性不育水稻培育雜交種的過程中，科學(xué)家首先遇到的問題就是雄性不育系的自身留種問題。他們最終選擇基因型為S（rr）（不育系）的植株做母本，基因型為N（rr）（保留系）的植株做父本，最終得以保留雄性不育的水稻。請用遺傳圖解的形式表示該過程。

4.3關(guān)聯(lián)與創(chuàng)新

根據(jù)學(xué)習(xí)活動去聯(lián)想、調(diào)動、激活以往的經(jīng)驗，以融會貫通的方式對碎片化知識進(jìn)行組織，從而構(gòu)建自己的知識結(jié)構(gòu)。運用構(gòu)建的知識關(guān)聯(lián)到社會和生活中，使學(xué)習(xí)更有深度和廣度。例如：利用材料2，結(jié)合所學(xué)生物學(xué)知識，以4人小組為單位自編題目作為課后作業(yè)。學(xué)生在自編題目的過程不僅要將背景材料與核心概念建立關(guān)聯(lián)，還要保證題目的科學(xué)性、邏輯性。

材料2：“海水稻”是一種耐鹽堿的水稻，可以在海邊海水滲透的鹽堿地種植，也不懼海水的短期浸泡?！昂Ｋ尽钡墓喔扔盟梢允褂冒胂趟軌蚬?jié)約淡水資源；海水稻能改善生態(tài)環(huán)境，水稻的種植不但能調(diào)節(jié)土壤鹽堿度，還能提高土壤活性；由于鹽堿地中微量元素較高，“海水稻”礦物質(zhì)含量比普通稻要高；“海水稻”在條件惡劣的鹽堿地生長，很少會患普通稻的病蟲害，基本不需要農(nóng)藥，因此是天然的綠色有機(jī)食品。

以小組為單位討論并編制題目，激發(fā)學(xué)生對資料內(nèi)容認(rèn)真解讀的興趣，對“海水稻”的研發(fā)價值和意義，有了更深理解。完成了資料素材與過往知識的關(guān)聯(lián)，并實現(xiàn)遷移與創(chuàng)新。命題過程是學(xué)生對教材的再學(xué)習(xí)，對重點、難點和疑點的再認(rèn)識過程。

5 重視合作交流

實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)，需要讓學(xué)生致身于真實情境、開放的任務(wù)活動中解決各種陌生而復(fù)雜的問題，不斷深度地思考與討論。如在本課中設(shè)計實驗方案、寫三系雜交水稻相關(guān)的遺傳圖解、結(jié)合素材自命題等都是先獨立思考，接著是見解與主張的提出、小組討論的進(jìn)行，最后是全班結(jié)論的歸納。

6 教學(xué)評價與思考

持續(xù)性評價是深度學(xué)習(xí)不可或缺的一部分，它融合在所有的教育活動和教學(xué)過程中。評價應(yīng)該關(guān)注學(xué)生在真實情境下所表現(xiàn)出具體的技能和素養(yǎng)，包括呈現(xiàn)具有生物學(xué)原理的真實情境設(shè)計實施并解決問題的能力，與同學(xué)和諧相處順利溝通協(xié)同合作完成既定任務(wù)等。評價應(yīng)與教學(xué)目標(biāo)相關(guān)聯(lián)，如正確的科學(xué)觀和價值觀是否得以養(yǎng)成，科學(xué)思維、科學(xué)探究和解決實際問題能力是否得到發(fā)展等。

實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)的關(guān)鍵要點包括：確立學(xué)習(xí)主題和素養(yǎng)目標(biāo)；選擇情境素材實施情境化學(xué)習(xí)；發(fā)展高階思維，重視批判性思維、解決實際問題、創(chuàng)新能力培養(yǎng)；重視學(xué)生合作學(xué)習(xí)，交流互動；教學(xué)評價側(cè)重核心素養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成度，實現(xiàn)“目標(biāo)-過程-評價”一致性。深度學(xué)習(xí)對知識不僅要辨析和記憶，更重要的是遷移和深化，最終實現(xiàn)在復(fù)雜情境中解決問題的能力提升。通過主動學(xué)習(xí)和批判性學(xué)習(xí)來達(dá)到深度參與和理解的學(xué)習(xí)方式，可以提高課堂教學(xué)效率，為提升高中學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)提供了有效途徑。