深度学习路线在高中生物教学中的实践研究

陈俊磊 王重力 范丽仙 王晓燕

（云南师范大学生命科学学院 云南·昆明 650500）

2016 年教育部发布了《中国学生发展核心素养》，要求将学科课程目标凝练为学科核心素养，深度学习因此受到了教育界的普遍关注。如何将深度学习与具体学科相结合，并运用于实践中，发展学生学科核心素养，成为研究者在寻求新的课堂理念道路上的新趋势。

1 深度学习的概念

美国学者Ference Marton 和Roger Saljo 根据学生能依据不同的任务要求，表现出不同的信息加工层次，将学习分为浅层学习与深度学习。[1]后续研究者多围绕高阶思维、元认知、整合性学习三个方面以确定深度学习的发生。[2-4]国内学者黎加厚认为深度学习是学习者主动的批判的学习，将所学知识融入已有的认知结构，并迁移到真实复杂的情境中，解决所学问题的学习过程。[5]其中批判性思维作为深度学习与科学思维的基本要素，是联系深度学习与生物核心素养的重要桥梁。因此如何设置具有批判性思维过程的问题情境成为实现深度学习、发展生物学学科核心素养的关键所在。

2 基于批判性思维的深度学习路线

2.1 深度学习的一般路线

基于Eric Jensen 和LeAnn Nickelsen 提出的7 种深度学习的促进策略，[6]笔者构建了深度学习的一般路线（见图1）。

在深度学习的一般路线中，“预评估”是深度学习发生的必要基础，在深度学习中教师首先要对课堂进行预评估，确定做什么，做到什么程度，怎样引发深度学习？“教育目标”指预期的学习结果，确定教育目标有助于系统地着手如何帮助学生达到教育目标和更准确地进行教育评价。“活动与体验”是深度学习的核心特征，强调知识的联系与结构，通过前概念促进认知冲突，是深度学习发生的前提。[7]深度学习的终极目的是立德树人，因此在课堂教学过程中还应当内隐着“价值与评价”。

图1 深度学习的一般路线

2.2 融入批判性思维的深度学习

批判性思维指为相信或者决定进行的事件而做出的合理的反省的思维，主要由认知技能和情感特质决定。学者林崇德将批判性思维分为六个部分，分别是思维目的，思维材料、思维过程、自我监控、思维品质、思维的认知，其中自我监控居于顶部，统摄其余各部分，表现出批判性思维的有意性和反思性。[8]因此在此基础上本研究力图构建出融入批判性思维的深度学习路线（图 2）。

首先在学习初期，教育者通过预评估确定教学目标，以问题背景唤醒学习者与之相关的知识，学生根据问题情境确定为解决问题所需采用的目标价值取向，明细思维目的，为搜集思维材料进行充分的准备。

图2 融入批判性思维的深度学习路线

在“激活前知识”阶段，学生根据自身批判性思维标准对情境中的思维要素进行感知与辨析，搜集、处理与当前任务相匹配的前知识，深度剖析知识之间的系统性与联系性，为知识的抽取提供了丰富的思维材料，通过合理的评估与判断，将集中力转移至更高的加工层次，以优化其思维特质。

“知识的建构”与“知识的迁移”是批判性思维在深度学习中发生效应的关键阶段，是批判性思维过程的发展阶段。根据目标问题情境，学生需要对所确定的问题作出假设，制定计划，在行动中反思，建构出相应的知识体系。而阐述观点，分析知识间的联系，推测合理的可能并以之解释现象的过程正是批判性思维发展的基本过程。在问题的解决中，通过与同伴的交流协作，学生的表达活动与探究活动贯彻其中，学生得以从多角度，多视角理解、应用、反思、对知识进行深度加工。

“持续性评价”代表着批判性思维发展的最高阶段，即自我监控。在实际的教育过程中，测试往往不能全面地测量学生个人发展的综合状况，因此设置评价任务有助于教师和学生全面了解课堂发展状况。实际上完成评价任务就是学生在各种活动中实现“做中学”的过程，是自我监控外显化的过程。在持续性评价任务中学生完成对当前问题情境下所学知识的评价，自我调节认知结构，发展认知技能，完善批判性思维认知。

3 课堂实施

3.1 预评估

本次研究的群体是四川省乐山第一中学高三4 班和7 班的学生，学生处于第一次复习阶段，通过调查问卷与课前提问，可以探测出学生的前概念包括：①生物遗传变异类型有：基因重组、基因突变和染色体变异；②自由组合定律的实质是基因重组。

3.2 确定教育目标

通过教材分析与预评估确定以下教学目标：①通过问题情境，说明杂交育种、诱变育种的概念，揭示其缺点和不足，认识到人类是如何在生产生活中运用基因的变化进行育种。②在活动探究中，用遗传基因图谱解释杂交育种过程，以遗传学基本原理解决生产生活中的实际问题，建立遗传信息控制生物性状的生命观念。③在批判与反思中，评价育种技术和基因工程的发展。

3.3 教学活动设计

课堂开始，教师以“粳米”与“籼米”为例，创设优质水稻培育的问题情境，通过展示古人育种模式，引出杂交育种的问题情境。现有两种具有不同性状的水稻，其中一种抗病非糯性，另一种不抗病糯性。如何利用已有育种知识，培育出优质可口的抗病糯性品种？引出学生对于孟德尔杂交育种实验的前概念设计育种过程。提出辅助问题：①子二代中出现新性状的原因是什么？②需要多少代才能获得稳定遗传的优良性状? 利用问题引导学生体会杂交育种的实质是基因重组，并设置活动探究杂交育种中目的基因为双显、显隐、双隐的年限，进一步体会基因重组的优缺点。

学生在体会到杂交育种的局限性即只能根据已有性状重新组合后，教师适时抛出新的情境。2014 年安徽发生了超级水稻绝收事件，这种超级水稻对稻瘟病抗性极低，如何利用育种技术将不抗病水稻培育成一种自然界不存在的抗病水稻新品种。设置辅助问题：①将超级稻的不抗病基因转变为抗病基因属于哪种生物变异类型？ ②为促使基因突变的发生，应如何处理水稻？③处理后的水稻，一定能获得抗病基因吗？学生在杂交育种的基础上合作讨论得出合理答案。在经历自主学习探究了杂交育种和诱变育种后，教师引导学生激发扩展思维，引发利用染色体变异进行育种的前概念，构建育种知识概念框架，完善学生认知结构。

表1 评价任务表

表2 实验前班级10 月月考成绩独立样方检验

表3 课堂测试成绩独立样方检验

3.4 持续性评价

能够批判性地评价知识，是学生达到深度学习的重要体现，学生不仅要新的知识纳入已有的认知结构，还应该成为评判与选择知识的主体。因此设置持续性评价任务（如表1）。

4 实验结果

4.1 前测生物成绩分析

为具体分析在实施深度学习路线后班级的生物成绩差异，选择高三4 班作为实验班，高三7 班作为对照班，以四川省乐山第一中学2020 届10 月月考的成绩为基础做出前测分析，利用SPSS 对两班级成绩状况进行独立样方检验，结果如表 2。由表 2 可知，F 值为 0.390，显著性为 0.534（>0.05），表示两组成绩方差差异性不显著，说明在未进行深度学习教学前，两班级成绩无显著性差异。

4.2 后测生物成绩分析

两个班学生完成课堂学习后随即进行课堂测试，分别统计两个班的成绩。利用SPSS 软件进行独立样方检验，作出后测分析，结果如表3。由表3 可知，F 值为5.504，显著性为0.021（<0.05），表示两组成绩方差差异性显著，说明在进行深度学习教学后，两班级课堂测试成绩差异显著。

5 总结

根据以上数据，可以发现在生物综合训练的成绩中，实验班平均分高于对照班且两个班成绩具有显著差距，说明深度学习路线下的生物教学对学生建构知识具有一定帮助。

深度学习是在学生的理解基础上进行的探究型学习活动。[9]本文基于深度学习路线，构建了以批判性性思维为基础的深度学习范式，在问题情境中，学生从原有知识点出发，解决不同的具有挑战性的问题，由此创造出对新知识的批判性理解。[10]随着学科核心素养的推进，如何发展深度学习，使其更契合生物核心素养，解决其在课堂教学中存在的问题，将成为课堂教学发展的新方向。