基于概念教学的深度学习*

李 兰 王启雨 吴孝良

(1.合肥一六八中学 安徽合肥 230000) (2.合肥工业大学附属中学 安徽合肥 230601) (3.霍邱县第二中学 安徽六安 237400)

《普通高中生物学课程标准(2017年版2020年修订)》(下称《新课标》)指出课程的内容追求“少而精”的原则，聚焦大概念，让学生能够深刻理解和应用重要的生物学概念，发展生物学学科核心素养。深度学习是指在教师的引领下，学生围绕着具有挑战性的学习主题，全身心积极参与、体验成功、获得发展的有意义的学习过程。在安徽，随着《安徽省普通高中生物学学科教学指导意见》的颁布和新教材的全面使用，高中生物学基于概念教学的深度学习作用更加凸显。以“主动运输与胞吞、胞吐”为例，笔者尝试如下教学。

一、加工事实材料，从核心问题到创设情境

课堂教学时，要充分利用生物学事实，创设问题情境，引导学生通过科学思维，主动建构生物学概念。

例如，在建构“主动运输”概念时，需要帮助学生深度认识、分析归纳主动运输的特征——逆浓度运输、需要载体蛋白和消耗能量，深度领悟主动运输对于细胞生命活动的意义。笔者依据教学目标创设教学情境的需要，为了更好地引导学生分析得出细胞通过主动运输来吸收所需要的营养物质，选择了翟中和院士《细胞生物学(第4版)》中的小肠上皮细胞吸收葡萄糖示意图，经过深度加工后最终呈现出小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸的过程，设计出核心问题串。

核心问题1：结合材料信息分析，小肠上皮细胞内Na移出膜外、细胞外K移入膜内，小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸等，有什么共同特点？

学生较容易得出“逆浓度运输”和“需要载体蛋白”两个共同特点，而其中仅有一处体现物质逆浓度运输需要消耗能量，学生很难得出主动运输“需要耗能”这一本质特征。笔者此处引导学生总结的“逆浓度运输”过程类比“小船逆流而上”，引导学生推测逆浓度运输可能需要消耗能量，再据此找出逆浓度运输过程消耗的能量来自哪里(ATP)，笔者再追问“葡萄糖、氨基酸进入小肠上皮细胞也是逆浓度运输，消耗的能量来自哪里”，经此实践，多数学生“鼓起勇气”回答出“Na驱动”，引导学生总结核心问题1的答案，顺利导出主动运输概念。

核心问题2：(呈现情境)人体处于静息状态时，细胞约25%的ATP被钠钾泵消耗，主动运输钠钾离子，保持Na、K在细胞内外的不平衡分布。结合上述分析讨论，如此巨大的能量用于保持Na、K在细胞内外的不平衡分布，有什么生理意义？

问题2难度较大，笔者提示学生从钠离子的运输路径和方式上进行思考。经实践，较多学生可以整理出巨大能量用于钠钾泵维持钠钾离子在细胞内外的不平衡分布，尤其是小肠上皮细胞内的钠离子大大降低，使得肠腔一侧的钠离子浓度远高于小肠上皮细胞内，当钠离子从肠腔侧进入小肠上皮细胞时，产生电化学势能，帮助小肠上皮细胞从肠腔侧吸收氨基酸、葡萄糖，综合得出主动运输有利于细胞根据生命活动的需要吸收营养物质。笔者再补充教材资料“囊性纤维病”，由此达成——主动运输也有利于细胞排出代谢废物和对细胞有害的物质，最终达成对主动运输意义的深度理解。

设计意图：根据教学设计的思路进行深度加工后的生物学事实材料，能够更好地呈现科学的教学情境，收到较好的教学效果。上述旨在围绕主要的教学内容，提出开放性的核心问题，以提高课堂教学生成质量来提高教学效率。

二、提升思维品质，从次位概念到大概念

在课堂教学中，教师围绕着生物学概念组织并开展教学活动，能有效提高教学效益，有助于学生对知识的深入理解和迁移应用，也有助于发展学生的生命观念。

本节在《新课标》中的重要概念为“小分子物质通过被动运输、主动运输等方式进出细胞，以维持细胞的正常代谢”，设计核心问题3：“细胞是否需要大分子物质进出细胞以维持正常代谢？并举例说明。”结合教材内容“乳腺细胞合成蛋白质、内分泌腺分泌蛋白质类激素、消化腺细胞分泌消化酶、变形虫摄取水中的有机物颗粒”等分析出细胞需要解决大分子物质进出细胞来维持正常代谢，引出“胞吞、胞吐”相关概念。笔者尝试创设情境“甲状腺激素合成分泌过程示意图”，让学生通过对被动运输与主动运输等区分，判断被选择吸收的物质进出细胞的方式，对与细胞的物质输入和输出的相关生命现象做出理性解释。

设计意图：通过被动运输、主动运输和胞吞、胞吐等次位概念的学习，形成了“物质通过被动运输、主动运输等方式进出细胞，以维持细胞的正常代谢活动”的重要概念，有力支撑了“细胞的生存需要能量和营养物质”大概念的形成。

三、进行拓展实验，从探究学习到深度学习

教学过程重实践。基于对多数生物学概念比较抽象、学生缺乏感性认知的认识，教师可以指导学生查阅资料设计实验探究或验证生物学知识，帮助学生获得亲身体验的机会，在动手动脑的过程中加深对生物学概念的理解，提升应用知识的能力，培养创新精神；教师要创设探究情境，引导学生探究实践的过程中，促进学生用科学的观点、知识、方法，探讨现实生活中问题的同时，即培养学生的实践能力，也培养了科学思维能力，发展了高阶思维。

笔者在结束“主动运输与胞吞、胞吐”教学任务后，在课堂上播放了关于“能量驱动的物质运输”的微课视频，任务驱动——鼓励学生查阅相关资料设计实验进行验证部分物质运输过程与能量有关。生物兴趣小组学生依据马小娟老师的论文《“NaMoO进入植物细胞的方式”探究实验的设计与实施》，刘海金和印莉萍老师的论文《简单易行的离子跨膜运输实验》，以及刘鹏和杨玉爱老师的论文《土壤中的钼及其植物效应的研究进展》，设计了“验证NaMoO进入植物细胞与能量有关”实验，并在课堂上展示实验结果图，获得非常好的课堂效果。

设计意图：深度学习的精髓在于学习者的全身心参与，尤其是抽象的概念教学，如果还停留在浅层学习，则很难达到预期的教学目标。结合科学地创设情境，引发学生进行自主探究学习，过渡到深度学习，这样才能更好地实现《新课标》所要求的教学目标，达到培养学生核心素养的目的。