曹艷

【摘要】文章探討了指向核心素養(yǎng)的“深度學習”教學策略。以“基因突變”這節(jié)課為例，本節(jié)課引導學生以“基因突變”的概念建構為主線，導入部分采用“基于問題”的學習，引導學生提出問題，開啟深度學習。學生通過對知識的遷移應用，促進科學探究能力的培養(yǎng)，從而提高綜合素養(yǎng)。

【關鍵詞】核心素養(yǎng);深度學習;科學探究

【基金項目】福建省教育科學“十三五”規(guī)劃2019年度立項課題“基于STEM教育的高中生物探究課程設計與實踐研究”，編號：FJJKXB19-521。

本次高中生物課程的改革以發(fā)展“生物學科素養(yǎng)”為導向和宗旨，貫徹落實“立德樹人”的根本任務，這些都是通過日常的課堂教學加以落實的。長期應試教育形成的慣性，使得在傳統(tǒng)的生物課堂教學中，教師更注重知識的傳授，更關注一節(jié)課包含哪些知識點，重點要講些什么，對知識呈現(xiàn)的方式關注很少。從學生素養(yǎng)發(fā)展的角度來看，獲取知識雖然很重要，但是更重要的是獲取知識的方式和途徑。學生在獲取知識時，求知欲能否被點燃？能否利用科學思維主動建構知識？能否在獲取知識時理解科學概念是如何被探索發(fā)現(xiàn)的？能否在尋求新的理解過程中提出問題，并尋找證據去解決問題？能否將這些新的知識體系與過往的經驗相聯(lián)系，并將其內化為素養(yǎng)加以利用？這些都是面對新課程改革，教師在備課過程中需要認真考慮的。如果教師繼續(xù)沉迷于傳統(tǒng)的“講授式教學”，恐怕很難提高學生生物學科的核心素養(yǎng)。

深度學習是指針對孤立記憶和非批判性接受知識的淺層學習而言，是一種基于理解的學習，是指學習者以高階思維的發(fā)展和實際問題的解決為目標，以整合的知識為內容，積極主動地、批判性地學習新的知識和思想，并將它們融入原有的認知結構中，且能將已有的知識遷移到新的情境中，是注重知識應用和問題解決的一種學習方式[1]。學生在對重要概念進行深度學習時，首先要有自己對科學世界的認識，即對新知識的獲取是建立在前概念的基礎上進一步分析、綜合、評價，最終建構新的知識體系，并且可以應用新的知識來解決問題。深度學習強調教師主導下的學生主動參與、積極建構，強調學生的教育性發(fā)展。在這個過程中，學生掌握學科的核心知識，理解學習的過程，把握學科的本質及思想方法，形成積極的內在學習動力、積極的態(tài)度、正確的價值觀，成為極具有獨立性、批判性、創(chuàng)造性，又有合作精神，基礎扎實的優(yōu)秀的學習者，成為未來社會歷史實踐的主人。本文以人教版高中教材《生物必修2：遺傳與進化》中第5章第1節(jié)“基因突變”的學習為例，探討深度學習視角下發(fā)展學生生物學學科核心素養(yǎng)的策略。

一、“基于問題”的學習，引導學生提出問題，開啟深度學習

學生生物學科核心素養(yǎng)的提高有一個很重要的方面，就是學生在真實情境中解決問題的能力得到提升。在真實的生物學問題情景中，讓學生嘗試思考并解決問題，是訓練科學思維的有效途徑。因此，設計合適的問題情景，是教師需要特別重視的。本節(jié)課以日常生活中與生物學有關的問題為情景，激發(fā)學生的興趣，引發(fā)學生對實驗現(xiàn)象背后本質原因的思考。

例如，“基因突變”這節(jié)教學設計的導入部分，利用現(xiàn)實生活太空南瓜的案例，引導學生思考可遺傳變異和不可遺傳變異的本質區(qū)別是什么，進而引出基因突變屬于可遺傳變異。課前讓學生用X射線、化學誘變劑誘變萌發(fā)中的大豆種子，并對種子萌發(fā)率影響的結果進行匯報。學生提出問題：為什么經過物理和化學方法處理過的大豆種子萌發(fā)率明顯低于對照組？利用學生親歷的實驗引發(fā)學生的思考，引導學生在科學實驗探究中通過對結果的分析發(fā)現(xiàn)值得探討的學科問題。此外，在學生課前實驗中，培養(yǎng)學生設計實驗、實驗操作的能力。同時，學生在設計實驗時，注意對照組和實驗組的設計，學會控制單一變量。這樣，學生嚴謹?shù)膶嶒瀸W思維和實驗技能都得到了很大的提升。

二、概念模型建構促發(fā)深度學習，培養(yǎng)學生科學思維

建構概念模型是形成生物學核心素養(yǎng)的重要途徑。生物學科不是科學事實的堆積，而是一個概念體系。事實是不能遷移的，概念是能夠遷移的，可以遷移到新情境中，用來分析和解決問題。教師應該引導學生構建概念體系，盡量避免知識的片段化和割裂。同時，大概念的教學有利于學生形成生命觀念。建構概念的教學策略包括情境創(chuàng)設策略、問題驅動策略、概念網絡策略及檢測與應用策略等。在建構概念的過程中可以采用多種策略促發(fā)深度學習。

例如，本節(jié)課在構建“基因突變”的概念時，列舉基因突變的實例，創(chuàng)設真實的問題情境，假設角色變成醫(yī)生，應該如何分析鐮刀型貧血癥的病因。利用真實情境來引導學生解決問題，更能激發(fā)學生的興趣。學生利用前概念，引發(fā)認知沖突，并最終分析得到氨基酸的改變是直接原因，而蛋白質的合成受到基因控制，進而得出基因中堿基對的替換才是導致鐮刀型貧血癥出現(xiàn)的根本原因。最后通過分析得出鐮刀型細胞貧血癥是由DNA分子中堿基對替換引起的一種遺傳病。此外，讓學生回顧囊性纖維病的病例，進一步引導學生分析得到其發(fā)病的根本原因是基因堿基對的缺失導致的。同時，學生通過分析豌豆的皺粒實例，分析其形成的根本原因是基因堿基對的增添導致的，最終引導學生建構出“基因突變”的概念。

在建構“基因突變”的概念過程中，教師通過喚醒學生大腦中的前概念，將其作為新概念生成的生長點，以問題驅動學習過程（思考、討論、資料分析、觀察、實驗等），層層深入，螺旋上升，形成自我對新知識的理解，建構新的概念[2]。學生通過嘗試構建概念模型，體驗在建立模型過程中的思維過程，領悟概念模型建構的方法，獲得和鞏固有關概念，學生的歸納與概括等能力都得到很好的訓練。因此，深度學習可以有效地在課堂教學中培養(yǎng)學生的科學思維。

三、知識的遷移應用，促進科學探究能力的培養(yǎng)

本節(jié)課提供“青霉素高產菌株的理性篩”的文獻，學生模擬科學家在科研過程中對高產青霉素菌株的篩選過程，分析設計不同的實驗方案，提出實驗過程中可能出現(xiàn)的問題，并給出解決方案。在探究活動中，學生提出自己的問題，計劃、設計并開展科學探究活動，去解決其中一些問題，并在科學探究中獲取新知識，形成生命觀念。

STEM教育是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的一種很好的方式，它更注重科學實踐，其內涵完全包容科學探究，并加入了工程學應用。STEM是基于問題的教育，以學生為主體，讓他們自己動手動腦去解決實際問題。本節(jié)課將STEM教育很好地整合到課堂教學中，學生可以在實驗探究室進行青霉素高產菌株的誘變和篩選實驗，對上課設計的實驗方案進行落實，觀察現(xiàn)象并分析統(tǒng)計數(shù)據，最終得出結論。學生本人參與實踐和問題解決，同時親歷科學的發(fā)現(xiàn)過程，努力將新知與舊知相聯(lián)系。在科學探究的過程中，學生通過深度學習對知識進行遷移應用，解決真實情境中的問題，極大地帶來學習的樂趣，學生更愿意主動參與，豐富科學知識，從而發(fā)展生物學科核心素養(yǎng)。在本節(jié)課的探究活動中，學生通過合作探究，最終得出基因突變的特點和誘變方法。

四、課后拓展延伸，促進深度學習評價

深度學習還強調對學習過程的建構反思，可以通過構建思維導圖來實現(xiàn)。思維導圖是思維可視化的表征，它能把學習者內在的知識結構通過外化的圖形展示出來。通過思維導圖，我們可以直接觀察到學習者在知識結構上的變化。

當然，教師也可以利用表現(xiàn)性評價，對學生深度學習的結果做出評價。目前的評價由多項選擇題、簡答題和至少一或兩個表現(xiàn)性評價任務組成。例如，本節(jié)課回歸導入問題“經過物理和化學方法處理過的大豆種子萌發(fā)率明顯低于對照組的原因是什么？”進而追問“如何驗證你的想法？”“如果想確定大豆種子是否真的發(fā)生基因突變，你有怎樣的想法？”“能否設計一個實驗證明？”設計良好的表現(xiàn)性評價可以更好地評價批判性思維、有效溝通和語言表達等能力，彌補傳統(tǒng)客觀紙筆測驗主要關注膚淺學習和基本技能的不足，有利于對學生生物學科核心素養(yǎng)進行客觀的評價。

五、在深度學習中，提升學生社會責任感

一個能力很強的人未必是一個素養(yǎng)很高的人。因此，我們不僅要培養(yǎng)學生的能力，而且要提升學生的社會責任意識，培養(yǎng)其社會責任感，引導其積極關注社會議題，愿意討論并作出科學解釋。在本節(jié)課中，學生通過對基因突變的誘變因素的深度學習，了解并愿意主動向他人宣傳健康的生活方式，遠離誘發(fā)基因突變的外在因素，提高本人、家庭及社區(qū)的生活質量。

六、結語

新一輪的課改不再是教師簡單地傳授知識，更重要的是學生獲取知識的方式。本節(jié)課的教學引導學生利用實驗創(chuàng)設真實情境，引發(fā)學生的思考。學生通過概念模型構建和科學實踐，在深度學習中最終回歸學科本質，建立“生命觀念”，同時科學思維和科學探究能力得到很好的發(fā)展，促進生物學科核心素養(yǎng)的提升。

【參考文獻】

劉永德，李玉婷，潘苗.基于系統(tǒng)思維設計教學模式的探究[J].現(xiàn)代中小學教育，2020（02）：18-23.

吳成軍.試論科學思維及其在生物學學科中的獨特性[J].生物學教學，2018（11）：7-9.