深度学习视角下的探究实验教学

蔡琼

【摘 要】本文以“探究水温变化对金鱼呼吸频率的影响”这一探究实验为例，阐述如何在深度学习理论下开展实验教学，提升学生的自主学习、合作探究、交流表达的能力，促进其科学思维的“生长”。

【关键词】深度学习;科学探究;科学思维

科学探究是研究学习生物学，获取事实和证据，形成概念的重要途径。学生在教师的引导下，主动参与到发现问题、寻找答案的过程中，以培养学生严谨的科学思维和解决问题能力。若能在深度学习视角下开展科学探究，凸显学生的主观能动性，就能够有效的发展学生各方面能力。下面以“探究水温变化对金鱼呼吸频率的影响”的实验教学为例谈一谈深度学习视角下探究实验的教学。

1.有“深度的导入”，创设良好情景

教师将真实的生活情境带入课堂，学生从情境中发现问题，责任感驱使学生为解决这一问题而展开探究学习是实现生物学深度学习的基础。上课伊始，教师手捧养有多条小金鱼的鱼缸问学生：“同学们饲养过金鱼吗？说一说你的养鱼经历”。教师从学生分享自己的养鱼的经历中引导学生思考分析，说出金鱼的生存受到水质、水温、空气等非生物因素的影响。此时抓住学生的兴趣点教师继续追问：想不想亲自探究一下你们的猜测？进而引出本节课的探究问题：“探究温度对金鱼呼吸频率的影响”。

科学探究源于生活中的观察和问题，在观察的基础上通过问题引导学生积极思考，围绕“问题”让学生大胆猜测，可培养学生的思维能力，为后续的科学探究奠定基础。养金鱼是很多孩子有过的生活经验，选用这个实例对学生来说比较亲切，有话可谈，有想法可说。

2.有“深度的引导”，促进知识迁移

2.1尝试设计实验

教师追问：“有了要探究的主题，同学们想一想你们会如何设计实验？”“这个实验的变量是什么？围绕变量如何设计对照？”教师把解决这一探究问题的主动权交到学生手中，学生带着一些疑问展开合作学习，依靠小组力量，共同讨论，思考如何来设计这个实验，初步体会在设计实验中应该遵循的几个原则，保证实验的科学性、严谨性。直接给与学生的只能是浮于表象的知识，学生的各方面能力都得不到提高，亲身参与探究，体验过程，领悟方法，培养理性思维是实现深度学习的重要途径。

2.2表达交流，完善实验细节

接着，小组派代表上台展示组内初步设计的实验方案，教师组织学生针对设计的实验方案进行解释与论证，引导学生通过讨论、质疑、论证，在原有的方案上完善实验设计，达成共识（如表1）。解释和论证是学生在质疑、创新与完善中快速发展的一个过程，对实现学生的深度学习非常重要，可以顺利地展开实验并进行结果的交流与展示。

考虑到课堂时间的关系，对于每个小组来说一般要求设置三种温：常温下和升高1-10℃（或降低1-10℃）。不过，为了寻找水温与金鱼呼吸频率之间更客观准确的关系，找出水温变化与呼吸频率之间的变化规律，在最后教师引导学生将所有小组数据进行汇总分析。

2.3 设计适合金鱼的水温，渗透生命观念

在以往的同类实验中经常出现学生将水温调节到很高，金鱼直接死亡的现象，所以在调节水温的环节中，教师先给出资料“水温突然上升或下降10℃以上，金鱼容易得病，幅度再大可能会导致死亡”。学生结合资料讨论给出自己的意见，认同水温设计的前提是不危及金魚的生命健康。这个实验的材料是活生生的生物体小金鱼，小金鱼的生命活动会受到各种因素的影响，学生的吵闹、随意的触碰，水温设计的高低等都会影响到小金鱼。这个过程中生命的安全、生命的呵护、生命的尊重、价值观等等都可能在体验过程中真实发生，从而唤醒学生的生命观念和情感价值观。

3.有“深度的组织”，发展高阶思维

3.1 小组分工，完成实验操作

这个实验从实验的设计、完善、开展都需要小组合作完成，组内要有明确的分工责任，如学生1计时，学生2调测水温，学生3计数呼吸频率，学生4汇总数据展示交流，学生5 作好协调工作。学生动手操作的过程中教师需要来回巡视，就实验操作中的困难及时与学生交流讨论，找到具体的改进措施，形成科学的思维方式。小组成员之间的合作意识是科学素养的重要组成部分，合作探究能否胜利展开依赖于与同伴的互助交流，实际上是一种社会人际关系的处理能力，将社会合作融入到教学课堂中，构建了师生之间、生生之间、个体与环境之间的多角度互动交流结构，学生的思维、表达、协调能力都得到了一定程度的提高，是实现深度学习的重要途径。

3.2绘制曲线图，获取事实和证据

接着，我们需要从探究实验中收集、获取支持自己观点的事实和证据，这个实验的证据就是金鱼在不同水温下的呼吸频率的变化。教师带领学生将每个小组的实验数据进行汇总、整理，绘制出一张曲线图（如图1），获得金鱼呼吸随温度的变化而变化的事实和证据，进而得出结论：在一定范围内，水温升高，金鱼呼吸频率增加;水温降低，金鱼呼吸频率减慢;水温对金鱼的呼吸频率有明显影响。进而培养学生收集和处理数据的能力，学生在整个探究过程中感受到了科学探究是一个严谨、实事求是的过程。

4.结束语

深度学习是培养学生核心素养的重要途径，也是解决当前学习浅层化、功利化等问题的迫切需要。驱动深度学习，需要教师理解深度学习的内涵，更新新的教育理念，改进教学方法，巧设生活情境，激发学生观察发现问题，激增学习兴趣，利用自己已有认识水平，建构新的知识框架，注重知识的迁移与应用，引导学生自主学习，合作学习，在表达交流中提升思维能力，从而促进学生生物学学科核心素养的发展。

【参考文献】

[1]安云彦，李宁，李秋石.生物学核心素养视角下深度学习的构建[J].生物学教学，2020，7