基于深度学习的生物科学探索教学技巧
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作者:杨德胜
摘 要：本文以“植物生长素的发现”为例，分析了课堂教学如何实现深度学习，结合高中生物科学探索教学实例进行构建深度学习。
关键词：深度学习;科学探索;高中生物
深度学习作为一种特定的学习概念，指的是一种以高阶思维（如分析、综合、评价和创造等）对复杂概念或知识的理解与运用为主要认知活动的持续性学习过程。基于生物学科深度学习理解，学生在学习的过程中，不是自己独立完成而是在教师的引导下，教师提出具有一定思考和挑战的问题，学生围绕问题认真思考，全身心的参与，有的通过亲自动手实验得出结论体验成功的喜悦，为个人的以后人生发展奠定坚实的基础和良好的思维方法，从而获得真实有意义的学习过程。在这个过程中，学生掌握生物学科的核心知识和生物学科核心素养，形成积极主动学习、与人合作，确立正确的人生价值观，达到立德树人的目的，成为未来社会发展的贡献者和历史实践的践行者。由此，深度学习理论为生物学科教学的持续深入提供了理论基础。鉴于此，本文以“植物生长素的发现”为例，以“生长素的发现过程”科学探索作为深度学习的对象，围绕“生长素的发现过程”科学探索来引导学生的深度学习，以此来指导本节内容教学。
一、 导入运用已有经验与新知识相关联
“经验”与“知识”是有着一定的关联，并不是对立的两个概念。深度学习作为一种高阶思维，目的是引导学生通过联想回忆自己已有的生活经验与现在学习的内容联系起来，更好地理解新的知识，同时，也为学习下一个新的知识提供基础，经验帮助知识的学习，而知识学习后又被转化为经验。例如：“植物生长素的发现”的导入，由于学生已学过了第2章动物和人体生命活动的调节内容，知道激素可随着血液循环流到人体和动物体全身各个部位，从而进行信息的传递，结合实际生活中的观察，植物体没有循环系统，那如何对自身的生命活动进行调节呢？学生结合已学的知识和生活经验联系起来，以问题的形式引导学生思考并进行小组合作交流，让各小组长上台展示，其他同学进行评价，得出相对统一的观点。教师通过引导学生自学“问题探讨”中向着窗外生长的植株，通过层层递进提出问题：植物为什么向窗外生长？这对植物生长有什么适应意义？这种改变是发生在幼嫩的部位还是成熟的部位？学生讨论，激发学生的学习兴趣，教师通过小组发言来总结回答，从而引出本节课的课题“植物生长素的发现”。通过引导学生主动联想已有的经验，让学生的经验突显意义，使学生的经验与知识建立联系，让已有的经验为新知识提供帮助，更好地理解知识，经验与知识相互滋养，成为学生自我发展的营养。
二、 以“倒回去”的思维方式进行科学探索过程教学
在教学过程中，要注重发挥学生作为学习的主体，就要符合学生的认知过程。科学探索过程是人类最初发现知识的过程，我们大多数的教学上是倒回来的活动，学生不需要经历实践的探索和真实的实验试误的过程，直接把人类已有的知识和结果当作学习内容，这是人类获取知识的主要途径，为进一步发展提供基础。但是，在科学探索教学中把教学的根本性质作为教学过程，就会使学生的学习变为一种灌输式学习，即被动学习，学生只会记忆和做题，没有考虑学生的知识接受能力，时间一长会产生厌学情绪。因此，在科学探索过程中强调教学的根本性质是“倒回来”的基础上，更要关注学生现有的能力水平、心理感受，要将“倒回来”的过程重新“倒回去”。例如：学习生长素发现过程中，为了让学生更好地领会在生长素发现过程中科学家创造性的思维方式和严谨的科学方法，在课前把全班学生分成四组，分别去完成达尔文、鲍森·詹森、拜尔和温特的实验，每组以相对应的实验为样板，可进行创新和改造，模拟科学家的探究过程。写出设计思路，提出问题，在实验室进行实验，得出结论。这样进行一次的科学探究倒转，学生通过亲身体验和实验去理解科学家的创造性思维。在课堂上再进行一次倒转，让四组的同学代表分别上台展示本组的成果，同学之间进行互评，教师在学生发言后，及时地评价学生对科学发现过程的理解和认识。并总结假说-演绎法研究一般过程：观察发现问题→提出假设→设计实验验证→得出结论，如结果不符合预期可进行重复实验，通过教师的引导和帮助，学生能够主动去“经历”知识发现、发展，当然不是真正地经历，而是模拟地、简约地去经历的过程。在这个过程中，知识真正成为学生能够观察、思考、探索、操作的对象，成为学生活动的客体，学生成了教学的主体。从而让学生在主动参与学习活动中，成为学习的主体，通过对多位科学家的科学探索的学习，形成生物学科的核心素养，总结科学研究的一般过程，培养学生科学探究能力。
三、 深加工知识本质实现掌握一类题型的解法
学生的学习不光是要记忆大量的实事，主要还是要通过学生主动参与活动去理解知识的本质，知识的本质需要通过一些典型的变式来把握，结合典型的活动来加工学习知识，从变式中把握本质。一旦掌握一类题型的解法，就可以贯通运用到相关题型，达到
举一反三的目的。“一”就是本质，本质与变式需要学生对学习知识进行深度加工把握知识的本质，这是深度学习不可缺少的环节。例如：本节的技能训练“评价实验设计和结论”，老师抛出问题，让学生进行讨论，学生进行小组讨论后，让各小组代表上来展示，学生会有多种实验方案的改进，教师不急于給予评价，让不同组相互评价，从而产生思想的火花，通过比较多种方案，学生选择出一种最适合的改进方案，并说出理由。教师从实验设计的思路和变量分析，首先，控制好实验的变量，遵循单一变量的原则，问：你们的设计都有遵循单一变量的原则吗？让学生自己去判断，从中找出本小组设计的不足进行改进;然后，从自变量的角度考虑，如何控制自变量？这就捉住了问题的本质。教师再结合本题进行变式“如果玉米的胚芽鞘不是按形态学的上到下结果又会如何”，学生利用已有的知识回答相应的变式，从中归纳相关解题方法，对问题进行逻辑推理和论证，最终得出正确的结论，同时能把推理过程表达出来，运用深度的知识加工，利用变式来把握本质，从而领会科学实验设计的严谨性。 四、 让学生社会实践知识应用到教学活动
学生从小学到高中大部分时间都在学校中度过，平时的参与社会实践机会较少，所接触的真实生活情境又没有及时和教学活动联系起来，能否让学生的社会实践所学知识应用到教学活动是验证教学效果的常用手段，重点看学生能否迁移、能否应用。学生能把社会实践中的体验应用到新的情境中，是学生在高中学习阶段真正的教育价值，为学生以后更好地进入大学学习和进入社会实践提供坚实的基础。教师在教学情境中能更多的利用接近学生真实生活的例子，培养积极的情感态度价值观，让知识的迁移与应用更好的在学生中体现，可促进学生综合运用知识，从而实现综合育人的价值，不是为了让学生掌握某个生物知识进行简单的迁移，而是让学生跟社会实践的联系更多些，促成生活知识化与知识生活化。例如：练习中的基础题“在居室内养花，花盆往往要放在窗户附近有阳光处。有的书上建议应该每星期将花盆旋转四分之一周。这个建议有什么科学道理？”要求学生结合所学的知识应用到别的情境，教师要用好素材，引导学生思考。教师再提出相关的实际生活的问题，如“富贵竹的弯曲是如何形成？”学生思考，可能会有不同的想法，以小组的形式进行讨论，让各小组长进行展示，小组互评，教师最后展示花农是如何生产的图片，因为我们接触的社会实践少，可能没见过，但能利用已学的知识解决实际问题，就是利用植物的向光性生长的特点，在教学活动中模拟社会实践。
五、 形成辩证唯物主义自然观和生物科学发展观
教学过程中，通过对科学探索的学习，除了领会科学研究的严谨与科学的魅力外，还要让学生关注和认识科学的研究是没有终点，而是要通过后人不断探索和发展，进一步对已有的理论完善。例如，20世纪80年代以来，有学者在对向光性生长的植物器官向光和背光面生长素含量进行精确测定后，发现两侧并没有差别。对此，你能提出什么看法。过去学这个知识，学生通常要掌握单侧光照射背光一侧多，产生了矛盾，学生分组讨论，提出不同的见解，教师进行引导辩证唯物主义自然观。目前，有关研究还在继续，科学的发展就类似这样的争议中不断地向前发展。我们的学习往往也不是为了一个知识点、一个技能来掌握的，而是为了让学生能从深度学习和质疑中不断的进步。通过学习和达尔文一起“思考”，与鲍森·詹森、拜尔同感“影响”，随温特揭示生长素的奥秘等科学的探究过程，形成生物科学发展观。
六、 注重生命观念和勇于担当的社会责任
植物生长素的发现过程，是一个曲折而富有挑战的过程，科学的发现是承前启后，继往开来，从19世纪末达尔文注意到植物的向光性，设计实验探索其中的原因，经历近半个世纪的研究，终于確认了生长素并提取成分，都是由于当时的科技水平所限制。在一些特殊事例中，教导学生从中体会到事件的重要性，养成良好习惯，形成正确的观念。在困难面前要学会一方有难八方支援，舍小家顾大家，不畏牺牲精神，伸出援助。通过发生在同学们身边的一个个鲜活的例子，激励同学们要更加努力的学习，用真才实学回报社会，要勇于担当，主动承担应有的社会责任。
生物科学探索的教学是平时教学中比较不好处理的教学内容，运用经验与知识联系，生活实践与理论结合，让学生成为学习的主体，通过深度学习促进学生高级认知和高阶思维的发展，同时，还要通过对生活中特殊事例学习对学生进行立德树人，也为培养全面发展的人。
参考文献：
[1]康淑敏.基于学科素养培养的深度学习研究[J].教育研究，2016（7）;111-118.
[2]郭华.深度学习与课堂教学改进[J].基础教育课程，2019（2）.
作者简介：杨德胜，福建省龙岩市，福建省龙岩市连城县第一中学。
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