驱动深度学习发生的高中生物学教学探索

曹冬林

(浙江省桐乡市茅盾中学 桐乡 314500)

1 诱发深度思考，驱动深度学习

深度思考不同于浅层思考，它是建立在一定的理论基础上的一种有意义的思考。生物学很多理论与学说，都是科学家进行深度思考的结果。在高中生物学教材中有很多经典的实例就是在大量实验的基础上科学家进行深度思考的成果： (如DNA双螺旋结构的发现。)1952年，美国化学家鲍林发表了关于DNA三链α螺旋模型的研究报告。沃森与威尔金斯、富兰克林等讨论了鲍林的模型。沃森看了富兰克林在一年前拍下的DNA的X射线衍射照片，他立即产生了一种想法： DNA不是三链结构而应该是双链结构。他们继续循着这个思路深入思考，根据各方面对DNA研究的信息和自己的研究和分析，沃森和克里克在头脑中推论出一个共识： DNA是一种双链螺旋结构。沃森和克里克通过实验推导解决了化学链的匹配与缠绕路径这一关键问题。今天我们知道，由于当时实验条件的限制，要让DNA双螺旋结构全部依靠实验技术完成，那是不可能的。又如，孟德尔遗传定律的发现再一次充分体现深度思考的魅力。在孟德尔以前，孩子为什么像父母这样的遗传现象没有明确的科学解释，当时比较流行的融合说或者混合说将这种现象解释为： 母方卵子与父方精子中存在的“某种液体”混合、是孩子继承父母双方特征的原因。孟德尔于1854年开始用34个豌豆株系进行了一系列实验，他选出22种豌豆株系，挑选出7个特殊的性状(每一个性状都出现明显的显性与隐形形式，且没有中间形式)，进行了7组具有单个变化因子的一系列杂交试验，并因此而提出了著名的3∶1比例。对于这种现象使孟德尔陷入了深思，自创粒子学说并且演绎推理，并通过测交实验进行了小心求证，终于得出孟德尔两大遗传定律，为以后的遗传因子理论奠定了基础。

因此，生命现象的研究者不应仅仅只是实验室里生命现象忠实的观察者与记录者，而应该借助人类思辨与智慧的深度思考实现创造性地观察、记录与解释，在主、客观两个方面向科学的深处探索。在教学中应积极引导学生深度思考从而有利于学生的深度学习。

2 诱思深度问题，驱动深度学习

课堂提问是通过师生、生生的互动与交流，完成教学任务的过程。现代教学论认为，学习发生的根本条件在于问题，提问的问题如果是深度问题，势必会引发学生的深度学习。深度问题是深度学习的启动器和动力源，只有深度问题才能引导学生在高阶思维中较为持久地追寻具体知识所蕴含的思想与方法，以及问题解决的核心策略。什么是深度问题？深度问题不同于浅层问题，如教师在进行“设计并制作生态瓶”的实验教学时问：“什么是生态系统？由哪两个部分组成？各部分又包括哪些成分？这些都是浅层问题，只需简单知识回顾即可解答，而如果改成：“针对生态瓶经过一段时间的培养出现的某种现象，请从生态系统的角度对其原因进行分析，并提出改进的建议？”这就是一个深度问题(也即“为什么”“怎么样”)的问题，这些问题的回答需要学生收集信息、分析信息然后得出结论，因此深度问题有助于学生的深度学习。深度问题往往首先是现实问题，现实问题不是那种套用规则和方法就能够解决的良构领域的问题，而是结构分散、规则冗杂的劣构领域的问题。要解决劣构领域的问题，需要学生不仅要掌握知识与方法，还需要学生灵活运用所学的知识与方法创造性地解决问题，这恰恰就是深度学习的本质特征之一。

例如： 科学史上关于细胞膜的结构成分的探索系列实验的教学可采用以下系列问题展开，以引发学生深度学习： 细胞膜的组成成分是什么呢？(欧文顿的实验： 其实验方法是什么？实验结论是什么？20世纪初，科学家的化学分析实验： 膜主要是由什么组成的？)脂质在细胞膜上是怎样分布的呢？(1925年，两位荷兰科学家的实验： 实验操作如何？实验结论是什么？小组讨论： 画出连续排布的两层磷脂分子层，并构建模型。)细胞膜中还有蛋白质，那么蛋白质又存在于什么位置呢？(1959年，罗伯特森的实验： 实验结论是什么？“三明治”结构模型有什么不足？1970年，荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验： 实验结论是什么？蛋白质如何分布在磷脂双分子层中？)小组讨论： 根据上面科学家的探索历程得出的结论，尝试画出生物膜结构模型。

教师通过多问“为什么”或“怎么样”的深度问题，以鼓励学生有价值、有深度地思考。“为什么”的问题能促进学生产生高水平的思维活动，同时教师通过“为什么”的问题，发现学生对问题的思考步骤与过程，判断学生的思维水平与发展阶段。教师可以通过提出“为什么”的问题，启发学生对问题的积极思考与深刻理解，激发学生深度思考，从而启迪和促进学生的深度思维，达到深度学习的目的，当然在设置深度问题时应考虑学生的实际，不能太深，否则无法引起学生的思考。

3 诱做深度实验，驱动深度学习

深度实验就是对一些已知的现象进行探索求真，对一些生物学实验进行进一步的实验探索，以追求事实真相，从而促进学生的深度学习。课堂是一切教学的试金石，探究则是教学的生命线，因此，高中生物学教师要从根本上转变观念，摆脱传统教学模式的束缚，在培养学生自主探究和自主学习能力上动脑筋、下功夫，让学生热爱生物学，热爱生活，让自主探究深入课堂，让自主探究异彩纷呈。这也是高中生物学深度学习迫切需求的。

例如，在学习“果酒及果醋的制作”实验时，学生在实验过程中发现实验条件的控制是本实验的关键要素，如果控制不好就会使实验结果不理想，如何更好地控制发酵条件、发酵产品的浓度到底是多少？浓度与水果品种有关系吗？如何测量？不同水果的出酒率如何？于是引导学生进行适当的分组分别进行了深度实验探索： 一组是发酵装置设计组，一组是不同水果果酒酿制组，一组是装置的发酵效果探索组等，有些学生甚至还进行了不同水果果酒出酒率和酒精度数的实验研究等，经过一段时间的探索与实验，利用废旧物品设计出了自动放气装置，只允许气体出来，不允许气体进入，即实现气体的单向放出，有效地控制了条件，并利用这种装置与传统的装置进行对比实验以验证该装置的发酵效果；通过利用不同水果进行果酒酿制，发现不同水果的出酒率和酒精度数不同，从而制成不同的果酒，并利用密度比进行酒精度数的计算，对这种数据与利用酒精测定仪进行测量的数据进行比较修正，从而获得酒精度数的计算公式，这两组学生把实验的过程和结果进行梳理撰写了科学小论文，参加浙江省综合实践成果评比，获得省级优秀奖，装置获得国家发明专利，在浙江省青少年科技创新大赛中也获得一等奖。

这种学习体验通过书本中的实验是无法获得的，只有通过深度实验探索才能获得，因此通过这种形式的深度实验有效地驱动了学生的深度学习。

4 诱导深度评价，驱动深度学习

近几十年来，国际教育评价理念发生了两次重大转向，即从“对学习的评价”转向“为了学习的评价”，再从“为了学习的评价”进一步转向“评价即学习”。“评价即学习”认为评价本身也是一种学习，评价不再只是针对学习的结果，更要体现在学习过程中。

例如，在进行“光合色素的提取与分离”实验教学时，除了按教材中的学生分组实验展开教学外，还可在生物学科教室中让学生分组自行选择实验课题和设计实验方案，进行深度评价： 实验课题有“光合作用真的离不开叶绿素吗、植物叶片在生长过程中色素种类和含量会变化吗、不同植物叶片所含色素种类和含量有区别吗、绿叶为什么变黄”等。在学生实验过程中，教师用摄像机或手机拍摄和采集学生创新或不当的实验方法和操作过程，作为分析评价内容。通过电脑和投影仪向全班学生展示所拍摄的实验过程录像，组织评价和探讨下列实验操作是否恰当，如： 在充分研磨叶片之后，立即加入CaCO3，把10mL无水乙醇一次性加入研钵进行研磨，沿铅笔线连续多次画滤液细线，用100mL量筒而未用10mL量筒量取无水乙醇，层析时让层析液没及滤纸条上的滤液细线等。

这种评价比单纯通过纸笔测试更能反映学生在实验过程中的问题，并通过评价有效地促进学生的反思，以进一步提升学生的实验探究能力。大量研究表明，学生学习的重要收获来源于经常向学生提供有关他们学习的反馈，尤其是当反馈包含了可以引导学生不断努力的具体意见时，而不仅仅是学习结果。当评价关注学生的学习过程而非最终成果时，评价就会极大地促进学生的学习。深度评价关注的是学生的学习过程，在日常生物学教学中教师需要将教学评价持续性和适时性地嵌合在教学进程中，无疑有助于学生的深度学习。