核心素养视角下的高中生物学深度学习策略

成茵茵 曾嘉敏 柯德森

[摘 要]深度学习是发展学生核心素养的有效途径，高中生物学教学中教师应注重引导学生进行深度学习。文章以“种群数量的变化”的教学为例，尝试从创设真实情境、进行有效设问、开展小组讨论、设置实践任务四个方面来引导学生进行深度学习，实现知识学习与素养培育的同步发展。

[关键词]核心素養;深度学习;高中生物学;策略

[中图分类号]    G633.91        [文献标识码]    A        [文章编号]    1674-6058（2021）17-0085-02

《普通高中生物学课程标准（2017年版）》提出：生物学学科核心素养是指学生在接受生物学教育过程中逐步形成的适应个人终身发展和社会发展所需要的正确价值观念、必备品格和关键能力，主要由生命观念、科学探究、科学思维与社会责任4个要素组成[1]。在核心素养的概念中，强调的是学习能力、实践能力和创新能力，这些高阶思维能力的发展需要高阶学习活动给予支持，而深度学习与高阶思维能力、高阶学习活动紧密联系[2]。因此，深度学习是发展学生核心素养的有效途径。

深度学习的概念最初是在1976年由美国学者罗杰·萨尔乔和伦斯·马顿针对孤立记忆和非批判性接受知识的浅层学习提出的[3]。深度学习是一种基于高阶思维发展的学习方式，强调学习过程的主动构建，重视学习者对知识的批判理解，注重学习内容的联系整合，着意学习成果的迁移运用和问题解决[4]。随着近年来核心素养的提出，深度学习引起了教育界各学科研究者的高度重视和深入研究，但是对如何实现深度学习理论在具体学科中落地这一问题仍然需要进一步探索[5]。本文以人教版高中生物学必修3第四章第二节“种群数量的变化”的教学为例，探讨以学生核心素养培育为目的的深度学习的策略。

一、真实情境激发探究欲望，促进意义构建

教师介绍巨型蝗灾席卷东部非洲的资料：沙漠蝗虫被认为是世界上最具破坏力的迁徙性害虫之一，如今蝗灾的泛滥直接威胁着非洲当地的粮食安全，并加剧人道主义危机[6]。占地一平方公里的蝗虫种群一天可吃掉3.5万人的口粮，在理想自然条件下，每一代蝗虫的数量都将有大约20倍的指数级增长，而蝗虫每代可活跃三个月，在六个月之后蝗虫种群将会有400倍的增长[7]。教师提出问题：假设蝗虫种群数量有1亿，那么经过3个月后，第一代蝗虫数量为多少？第二代呢？请同学们通过计算完成表1，写出蝗虫种群繁殖t代的数量计算公式，并且把表格的数据转化为曲线图，更为直观地反映蝗虫种群数量的增长。

深度学习是学生源于自身内部动机对真实有价值的学习情境展开深刻丰富且有意义的学习，其强调的是学生主动进行信息加工，积极构建知识框架。因此，在实际教学中，能否成功创设教学情境直接影响学生的学习状态，进而影响课堂教学效率[8]。教师利用“非洲蝗灾”这个社会热点有效激发学生探究“蝗虫种群数量增长”的欲望，加强学生的内在学习动机，促进学生主动构建数学模型。能够促进学生进行深度学习的真实情境应从实践中来，生物学科是与现实生活联系最为密切的学科之一，因此可以通过生活实践、生物科学史、科技进展、社会热点等来创设真实情境[9]。

二、有效设问促进批判认知，提升科学思维

学生完成表格后观察数据，不难得出第t代蝗虫种群数量增加的数学模型为[Nt=20t]。教师提问：蝗虫数量一定会一直按照数学模型[Nt=20t]进行增长吗？如果蝗虫种群起始数量不是1亿，变成2亿、3亿、N0亿时，数学模型是怎样的？如果蝗虫种群每一代不是按照20倍增长，而是30倍、40倍、100倍、λ倍时，蝗虫种群数量增长模型又是怎样的呢？教师根据学生的认知水平，通过问题的层层推进，引导学生不断修正模型，最终得到在理想状态下种群“J”型增长的通用数学模型[Nt=N0λt]。接着教师可让学生阅读教材寻找自然界是否真的存在理想的环境能够实现种群的“J”型增长。

深度学习强调学习者进行理解性学习，从而掌握核心概念，而不是简单地对概念进行机械记忆。本节课的核心是学生尝试建立数学模型解释种群的数量变化。学生根据表格数据发现规律来构建蝗虫种群数量的增长模型是没有太大难度的，但是学生往往不能实现由蝗虫种群数量增长模型[Nt=20t]转变为种群“J”型增长的通用数学模型[Nt=N0λt]，只能进行机械记忆。因此，教师要设置递进式的问题，层层诱导学生不断完善模型，促进学生对种群“J”型增长数学模型的深度理解和深度构建，实现高水平知识的获得，并在此过程中提升学生的科学思维。

三、小组讨论关联新旧知识，培养生命观念

教师出示资料：科学防治蝗虫可以采用药物杀灭，也可以采用生物防治。中国自古就有牧鸭治蝗，不仅成本低，也不会导致环境污染，还能修复生物链，一举多得。请同学们写出资料中的食物链，并进行小组讨论：在自然界中，蝗虫种群会一直持续增长下去吗？请给出理由。学生利用初中所学的食物链以及生态系统有一定稳定性的相关知识，可以判断出种群不可能一直呈“J”型增长。此时教师介绍种群“S”型增长模型与“K”值：自然界的资源与空间总是有限的，当种群密度增大时，种内竞争就会加剧，种群出生率降低，死亡率增高，当二者趋于平衡，种群数量达到环境容纳量“K”值后，便不再增长，维持在一个稳定的水平。

深度学习提倡学生要广泛而有效地激活先前的经验来参与当下的学习，将当下的学习内容与已有的经验建立起联系，从而使知识转化为与学生个体有关联的可以思考的内容，促进学生进行主动高效的建构，以生成新的知识[10]。学生在初中阶段通过学习了解到生态系统具有一定的自我调节能力，生态系统中各种生物的数量和所占比例是相对稳定的。基于此，教师可利用资料设置小组讨论，使学生利用先前经验进行思考判断，明白种群不可能一直呈“J”型增长，加深学生对种群“S”型增长的理解，进而让学生从种群水平认识生命观念中的稳态与平衡观，理解维持稳态是维持生态系统健康的基本条件。

四、实践应用实现知识迁移，承担社会责任

教师帮助学生区分种群增长率和种群增长速率这两个描述种群数量增长的重要的量，使学生明确种群增长率是指单位时间内种群數量的变化率，即种群增长率=一定时间内增加的个体数量/初始个体数量;种群增长速率是指单位时间内种群数量的变化值，即种群增长速率=一定时间内增长的个体数量/时间。教师给学生布置的课后思考任务：①种群“J”型增长曲线和“S”型增长曲线的增长速率和增长率模型是怎么样的？②如何利用种群增长曲线和环境容纳量去对蝗虫、家鼠等有害动物进行防治？③阅读教材“种群数量的波动和下降”的内容，分析总结影响种群数量变化的主要因素，并思考如何保护野生生物资源以及恢复濒危动物种群。

深度学习强调知识的迁移与应用，学生要内化所学知识并创造性地解决不同的实际问题，做到举一反三、触类旁通，实现知行合一。在本环节中，教师通过布置课后思考任务引导学生应用本节课所学知识解决问题，从而提升学生的社会责任感。因此，教师要将学习内容与自然、生产生活、社会热点等方面解决联系起来，提供给学生参与个人或社会事务讨论的机会，提高学生运用生物知识来解释生活现象和解决实际问题的能力，提升学生对所学知识的认同感，使学生主动承担作为公民的社会责任。

综上，深度学习相对于被动性、机械性、记忆性的浅层学习而言，它可以实现学生对知识的理解、建构、迁移和应用，能够使生物学教学真正成为核心素养落实的主场。由此可见，深度学习是高中生物学课堂教学的必然选择。从教育者角度出发，深度学习的本质就是深度教学，为了促进学生的深度学习，教师非常有必要对高中生物学教学进行改革，重新审视自己的教学设计、教学策略等，以便让自己的教学更好地促进学生的学习，切实有效地提升学生的生物学学科核心素养。

[   参   考   文   献   ]

[1]  中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018：3-4.

[2]  王凤春，李德安.基于核心素养的深度学习[J].教育教学论坛，2020（9）：258-259.

[3]  吴举宏.促进深度学习的中学生物学教学策略[J].生物学教学，2017（10） ： 18-20.

[4]  何莉燕，朱俊.例谈基于深度学习的高效课堂的构建[J].生物学教学，2019（9）：9-11.

[5]  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（1）：7-9.

[6]  林远. 治理非洲蝗灾亟待国际合作[N]. 经济参考报，2020-02-24（3）.

[7]  殷悦.巨型蝗灾席卷东部非洲[J].世界知识，2020（6）：52-53.

[8]  华桦，高矿.落实核心素养，促进深度学习：以“带电粒子在匀强磁场中的运动”为例[J].湖南中学物理，2019（10）：54-56.

[9]  吴久宏.基于真实情境的高中生物学深度学习[J].中学生物教学，2019（Z1）：19-22.

[10]  黄网官.初中物理深度学习：从理解到发生[J].教育研究与评论（中学教育教学），2019（8）：28-32.

（责任编辑 黄春香）