指向深度学习特征的中学生物学主线教学策略分析

朱 俊 丁奕然

(1 江苏省奔牛高级中学 常州 213131； 2 东北师范大学教育学部 长春 130024)

随着科学技术的不断发展，人工智能所引导的未来社会样态已经基本浮现。与此同时，学生的学习不应当仅仅局限于教材知识的掌握、应试概念的习得与特定能力的培养，而应该指向的是未来社会的要求。教师应当为未来社会培养能够独立思考并具有人格特质的学生。那么，这一基本要求的具体实现路径是什么？研究者认为当下热烈讨论的深度学习则给予了强有力的时代回应。深度学习原本是起源于人工智能领域机器模拟人脑神经元计算方式的一种算法程序。自其被引入教育教学领域后，其多表示为学生在应对具有挑战性的学习内容时，在学生理解知识的基础上，学习主动性增强、迁移能力提升、学科体系建构与高阶思维掌握的一种学习过程或学习状态[1]。

深度学习在国外主要由加拿大的Egan教授针对其教学策略进行研究，其指出教学过程中要注重知识教学的“深度、广度与关联度”三个方面，即可实现深度学习[2]。而我国自黎加厚教授引进该概念进行相关介绍后[3]，有许多学者对深度学习进行了探讨。其中观点鲜明受到了学界广泛认可的要为北京师范大学郭华教授提出的“深度学习发生与否的特征”，笔者将其凝练为五大特征——“全身心主动投入学习、促进生活经验与所学知识相互转化、将所学知识转化为社会实践、掌握知识内容的本质属性与内在联系、学会评判知识及其学习过程”[4]。笔者就生物学教学中如何实现深度学习，采用主线教学模式进行了相应的实践研究，并最终提炼出指向深度学习五大特征的四种主线教学策略，试在下文予以相应的分析论述。

1 情境化主线的引入与递进

想让学生的求知欲与主动性增强，且全身心投入学习中，就必然要以他们所感兴趣的生产生活现象或当下社会的热点话题进行引入。这样既可以为他们创设一个良好的情境内化吸收知识，又可以提升他们将生活经验与知识符号相互转化的能力。因此，不难发现深度学习发生与否的前两大特征是相互依赖、彼此共生的。全身心主动投入学习有赖于生活经验与所学知识相互转化的实现，而生活经验与所学知识相互转化的实现又会再次提高学生学习的主动性。那么，运用怎样的主线教学方式才能促进深度学习前两大特征的有效发生呢？根据笔者之前的研究发现，以情境化主线介导的课堂教学能够促使学生的兴趣提升，让学生在现实生活情境为支架的情况下不断递进，以实现知识符号与现实生活的相互转化[5]。

例如在讲授“人类遗传病的检测”时，先询问学生为什么要进行产前检测，并了解产前检测的方式有哪些，在学生初步阅读教材的基础上能较为容易地回答这些问题。此时，再引入先行组织者材料：“羊水穿刺会导致1%的畸胎，有没有安全的检查方案？”这样既将现实生活的情境问题抛出，又将学生的兴趣转移至教学过程中。之后教师给出无创产前检测的答案并分析其科学原理，即母亲的外周血中存在胎儿未成熟的红细胞，根据梯度离心等手段可以完成胎儿细胞的分离与基因筛查。最后，当明确了胎儿有相关遗传性疾病的同时，让学生明白生物技术在造福人类的同时，也带来了一定的伦理问题。具体情境化主线教学过程如图1所示。该教学中创设的“无创产前检测技术”既是当下科技造福人类的热点，又巧妙地回顾了学生对成熟红细胞没有细胞核与众多细胞器的基础知识。而情境间的环环相扣、层层递进可以让学生的注意力集中不掉队，且多次利用实际生产生活中的问题与知识符号相挂钩，促进了学生生活经验与所学知识相互转化，完成了深度学习的前两点要求。

2 探究化主线的实践与应用

深度学习发生与否的重要特征不仅仅是促进生活经验与所学知识相互转化，还更应当让学生能够主动地内化吸收知识，培养其将所学知识转化为社会实践的能力。除了深度学习对实践与应用的要求很高，其实在面向社会生产生活与未来社会的要求下，培养的学生是否具备将所学知识转化为现实应用的实践能力已经成为了个人、社会乃至国家发展的关键所在。笔者在经过多次的教学实践发现： 将学生所学的知识在复习课中按照一定的社会情境问题组成探究化主线进行教学，让学生在解决实际生产问题中不断探究、逐层深入，该过程就可以让学生根据所学知识不断解决生产实践的相关问题。

图1 情境化主线引入与递进的“人类遗传病检测”主线教学

例如，笔者在讲授选修1“果酒与果醋的制作”时，就采用让学生实地体验酒坊中葡萄酒制作的生产过程，以一个个探究问题为教学主线逐步培养其实践应用能力。具体过程如图2所示。在教学过程中，学生亲身体验从采购水果进行保鲜储藏开始，到加入酵母菌菌种于发酵罐中，以及促进有氧呼吸与无氧呼吸控制发酵时间，最终进行葡萄酒品质的检测。整个探究

主线中的问题均为实际生产生活的问题(如颜色观察、气味嗅吻与味道品尝等食品感官鉴定)，有效促进了学生主动将所学知识(均在图2中以括号的形式进行展现)，转化为社会实践。该实践力的提升既是对深度学习的有效达成，更为学生适应现实生活与终身发展奠定基础。

图2 探究化主线实践与应用的“葡萄酒酒制作坊”主线教学

3 逻辑化主线的铺展与熔炼

“只见知识本位，不见知识本质”是中学一线教学的典型瓶颈现象，教师在生物学教学的过程中更为重视知识表层的了解、识记与理解过程，而常常容易忽视知识背后的学科本质、逻辑方法与思维体系等[6]。深度学习的达成要求中，明确需要掌握学科知识内容中更为深层的本质属性与内在联系，这就要求教师应当在教学中采用逻辑关联的教学方法展示思维逻辑、凝练知识体系、升华学科方法并品读科学精神等。此时，教师就应当突破教学过程造成的碎片化与孤立化的局面，采用逻辑化的主线教学使学生将知识间进行良好地关联，实现学科内容的延伸铺展与核心本质的熔炼与品悟。

例如，在进行必修1第5章的复习时，就可以让学生采用关联探求[6]的形式去总结并归纳：“不同生物进行ATP合成的具体过程”(图3)。当学生听到这个内容时，教师应当首先引导学生思考： 产生ATP的主要生化途径有哪些？其利用的是什么能量转化为ATP中的化学能？不同生物类群利用的为哪一种生化途径？通过这一系列逻辑化主线问题的引导，让学生逐步构建起植物、动物、细菌与真菌等不同生物类群合成ATP的概念图，之后根据图中不同生物类群合成ATP途径的异同对比明晰自养、异养等概念与ATP生成中的知识关联度，感悟生理生化功能中生物多样性的体现，凝练能量随物质转化进行流动的生命观念，从而真正达成深度学习中“掌握知识内容的本质属性与内在联系”。

图3 逻辑化主线铺展与熔炼的“ATP的合成”主线教学

4 逆向化主线的建构与评价

在知识与信息飞速增长爆炸的时代，如何鉴别信息的真实性、准确性与有效性已经成为了当下的关键。因而，当今科学教育的研究潮流中批判性思维的培养已经成为了一个重要且亟待研究的方向，深度学习的基本特征中同样包含了这点——对所学知识及其学习过程进行评判。生物学学科的教材内容体系与教师知识水平随着生物科技的发展也需要不断更新，学习过程为中心已经渐渐取代了多年前适用的教授过程为中心。前期的研究表明： 逆向化的教学主线应用在生物学模型课的教学中，能够让学生在评价知识与学习过程的同时，让学生加强对学科知识的理解、学科思维的掌握以及学科精神的培育等[7]。

例如，在讲授“生物育种”一节课的内容时，让学生自学教材内容举出不同育种方式的原理与详细案例，之后根据其优劣势加以评判，并完成相关表格(表1)。这一逆向主线评价方式一反之前边讲授育种实例边进行评价的过程，让学生直接根据不同育种方式中的教材内容对所学知识进行评判，在了解其原理与应用案例的基础上，对比判断其优劣势所在。让学生在主动评判的过程中明白采用何种生物技术手段答案并不唯一，所有的方法均有其优劣势所在，但是当人们带着批判性思维与审视的目光，进行全面而又严谨的思考才会得到一个较优的答案。逆向化的主线教学往往带给了学生更强的主动性以及自主评价知识的能力。

表1 基于不同育种方式的学习过程异同对比评判

教育教学改革长期的历史经验告诉我们： 教育目标的达成并非一朝一夕的努力。深度学习的热点研究指向了学生的未来发展、指向了社会的变革动态，具有强大的研究生命力。就本文的主线教学研究而言，一线学科教学中想要促进深度学习的有效达成，应当增加其内涵变式、巧妙结合教学内容，才能够有效指向深度学习发生与否的五大特征。