基于深度学习的高中生物真实情境的创设

王丙全

随着人工智能研究的快速发展，深度学习越来越多地映入人们的视野。深度学习于2006年被提出，是机器学习研究中的一个全新领域，它模拟人脑的思维机制、记忆机制等，对图像、声音、文本等进行解释和处理，由此引发了人们对深度学习的高度关注。在高中生物学教学中，教师可以通过对深度学习的更多理解，从无监督学习状态中去审视学生的学习心理、学习方式及教师的教学模式等，进而通过创设真实情境高效培养学生的高中生物核心素养。

1.创设真实情境的途径

生物学科与现实生活的联系非常密切，各版本教材在编著过程中也引入了许多真实情境，但由于时效性、地域性、篇幅等诸多限制，难以充分发挥真实情境在教学中的作用，这就要求教师在教学过程中结合学情、教情，因地制宜地挖掘、遴选真实情境素材，以启发和引导学生进行深度学习，提高教学效率。

1.1关注与教材知识有紧密联系的现实生活现象或社会热点事件

从现实生活中挖掘情境资源可以让学生感觉到学习生物学的意义和重要性。例如，在“体温调节”这部分内容的教学中，笔者创设了以下几个真实的问题情境：在冬天，处于严寒北方的人们走出屋外常常会打哆嗦，这是为什么呢？身体出现这种应激反应具有什么生物学意义呢？上体育课或早上跑步时，脸为什么会变红？有一个成语叫“饥寒交迫”，为什么会把“饥”与“寒”关联在一起呢？对于这些问题情境，学生在日常生活或学习中经历过有些现象，有些问题没有特别关注过，以此引发学生强烈的好奇心与求知欲，为深度学习奠定良好的心理基础。

又如，在刚开始学习有关“ATP”的知识时，教师可提前准备一些ATP药盒，让学生在小组内就说明书中“ATP的成分组成”“ATP的功效”“ATP与ADP相互转化”“注意事项”“不良反应”等进行阅读和交流总结，进而结合教材内容展开该部分的教学。这一真实情境的创设，能够拉近知识与生活的距离，让学生感到既新鲜又实用，从而以良好的心态进入到对新知识的学习中。

在教学中，教师要善于挖掘教材知识与实际生活的联系，不宜牵强附会，所选择的生活情境应以学生的切身体验为主，这样才能调动学生学习生物学知识的积极性。

1.2注重知识的产生过程

生物学科学史在教学中有十分重要的价值，可以让学生了解知识的产生和发展过程，也可以让学生从中感知到科学研究的艰辛，以及学习到科学研究的方法和技能等。“酶”“光合作用”“孟德尔遗传定律”“生长素的发现”等高中生物学主干知识都是以史料为主线，让学生认识理论和实践的关系，以及感悟科学探索过程中所需的锲而不舍、不畏艰难、精诚合作等科学研究品质。教师在平时也要多阅读一些介绍生物科学发展史的书籍，以丰富自己的知识储备，也为课堂教学锦上添花，从而使教学过程精彩纷呈、亮点不断。

1.3善于挖掘科技最新进展信息

生命科学的最新进展和重大突破是宝贵的生物教学资源，例如，每年的诺贝尔生理学或医学奖，有许多与教材知识具有紧密的联系。如屠呦呦发现的利用青蒿素治疗疟疾新疗法，可以与教材中的“育种”“生物多样性价值”等知识联系起来，从而创设一个真实的情境，让学生分析其中所蕴含的生物学原理和概念。

2.基于深度学习的高中生物真实情境的创设

2.1利用真实情境，引领学生解决实际问题

深度学习强调学生的自主与合作，倡导培养学生通过对教材知识的迁移解决实际问题的能力。真实情境正以解决现实问题为先导，旨在充分发挥学生的创造能力，使其对教材中的生物学原理、重要结论、核心概念等知识获得深刻理解，进而培养学生的生物学核心素养。

例如，在进行“细胞呼吸”这部分内容的教学时，教师可以提前一周给学生布置一个学习任务：准备两个带盖的玻璃瓶，其中一个（甲瓶）装入刚榨的葡萄汁，另一个（乙瓶）装入经过煮沸的葡萄汁，放置在相同的环境中，几天后让学生观察所发生的现象。在课堂教学中，学生发现甲瓶中产生了大量的气泡，教师要求学生自己设计实验将甲瓶中的气体导入到澄清的石灰水中，结果石灰水变浑浊了，说明甲瓶中产生了CO2。然后教师要求学生分别打开甲乙两瓶口，学生发现甲瓶中有股酒味，而乙瓶中没有此现象。然后，教师再要求学生用显微镜对两份样本进行观察，学生发现甲瓶中有大量的酵母菌，而乙瓶中没有。此时，教师提出问题：甲瓶中发生了什么化学反应呢？

结合以上所观察到的实验现象，教师进一步引导学生进行探究：甲瓶在刚密封时还有一部分氧气，随后慢慢地变成无氧状态，那么，酒精是在有氧条件下还是无氧条件下产生的呢？CO2又是在有氧条件下还是无氧条件下产生的呢？

学生探究：自主设计有氧装置和无氧装置，探究酵母菌细胞在有氧和无氧条件下的物质转化，并对遇到的问题进行讨论和改进。

教师演示：利用O2传感器和温度传感器，定量测定酵母菌在有氧环境和无氧环境下产生的CO2以及在此过程中的温度变化情况。经过多次演示和测定记录，从中归纳共性的地方。与学生一起讨论分析，最终得出结论：酵母菌细胞呼吸会释放能量。

以上实验探究设计，充分培养了学生的探究能力和實验思维方法，让学生感悟到了科学论证的过程和意义，对学生树立实事求是的科学态度和意识也有十分重要的促进作用。

2.2以科学史料为情境主线，引领学生构建知识

生命科学史是真实情境挖掘的重要素材来源，教师要充分挖掘、运用科学史料，并将之作为情境主线，引导学生主动探寻、体悟知识的形成，并构建知识体系。

例如，在进行“一个脱氧核苷酸”模型的构建时，教师可以为学生提供以下几则史料，让学生思考并构建：

史料1：1910年，诺贝尔生理学或医学奖获得者科塞尔等人证明了“核素”是由糖、磷酸与嘌呤碱、嘧啶碱等成分组成的。后来人们发现，“核素”具有酸性，因此，更名为“核酸”。

史料2：1909年，美国生物化学家欧文发现，核酸中的碳水化合物是由5个碳原子组成的核糖分子。

史料3：1930年，欧文又发现米歇尔所发现的“胸腺核酸”中的糖分子比塞勒从酵母菌中发现的“酵母核酸”中的糖分子少一个氧原子，因此，将这种糖分子称作“脱氧核糖”；含两种不同糖分子的核酸分别称为“脱氧核糖核酸”（DNA）与“核糖核酸”（RNA）。

史料4：1934年，欧文将核酸分解成许多亚单位———核苷酸。

学生通过对四则史料的阅读和分析，从思维层面上经历了一次科学探究的过程，并从真实的情境中感悟到了科学家探索未知世界的不懈精神和解决问题的方法，并对知识有了更深刻的认识和理解。

2.3基于真实情境，评价学生的学习结果

对于学生学习过程及结果的评价，应与真实情境相结合，让学生从中体验到成功的喜悦，并认识到在能力和知识方面需不断加强的地方。

例如，在学生学习完“人类遗传病”之后，教师提出问题：某单基因遗传病究竟属于何种遗传方式？要求学生自己设计调查表，研究调查对象，确定调查方案，以此对学生的学习效果进行全面评价。

综上所述，在学案编写、教学设计、课堂教学、学生评价等教学全过程的各个环节上，均可通过创设真实情境触发学生的思维，让教学与学生的认知同步进行，为学生的深度学习创造有利条件，从而提高教学效果，并使学生的生物学科核心素养在潜移默化中得到不断发展。

（西藏林芝市第二高级中学，西藏林芝860000）