深度学习理论在发展学生生物学学科核心素养中的实践

深度学习理论在发展学生生物学学科核心素养中的实践朱晓燕%!张!罡>!解凯彬@ !!%福建省南平市教师进修学院!南平!@)@$$$->福建省邵武第四中学!邵武!@)"$$$-@南京师范大学教师教育学院!南京!>%$$HA "摘!要!本文探讨了在高中生物学教学中#以创设真实的问题情境%关注新旧知识之间的联系%建构物理模型的深度学习方式#进行生物学基本概念的学习#促进学生对科学本质的理解%感悟生物学科思想方法的具体策略$关键词!生物学科!深度学习!模型建构!核心素养!!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&%'$本文以人教版高中教材!必修>"/遗传与进化0中第>章+基因和染色体的关系,第%节+减数分裂和受精作用,的学习为例#探讨在深度学习导向下的课堂教学中#培养生物学学科核心素养的策略$!"问题真实情境创设 促进概念的深入理解深度学习将学习任务+锚定,在真实的问题情境中#并在其中需要镶嵌解决问题所需要的学业内容知识%元认知策略和学习策略#使学生在完成任务的过程中建构知识和技能&>'$在真实情境中以问题为导向的教学#一方面可激发学生的学习动机#另一方面可帮助学生利用高阶思维#对知识进行深加工#而不仅仅局限于低水平的知识记忆$这有利于学生对科学概念和科学过程的深入理解#从而促进核心素养的养成&@'$例如#通过创设情境#以问题引入学习*有性生殖的生物也以有丝分裂的方式产生配子#经过受精作用雌雄配子结合#子代细胞中染色体数目就是亲代染色体数目的两倍$这样#每繁殖一次#子代的染色体就翻一倍$可问*该物种的染色体数目是不是以>;一直增加下去1这显然与物种染色体数目稳定的事实不符$进一步追问*亲代是怎样把染色体遗传给后代的1引发学生关注并思考问题$接着可介绍科学家的探索历程#引出生物学家魏斯曼的预测*在卵细胞和精子成熟的过程中#必然有一个特殊的过程使染色体数目减少一半-受精时#精子和卵细胞融合后#恢复成正常的染色体数目$%H 世纪N$年代其他科学家的显微镜观察证实了魏斯曼的预测$比利时科学家比耐登用体细胞中只有两对染色体的马蛔虫进行研究#发现马蛔虫精子和卵细胞中的染色体数目都只有体细胞的一半#而在受精卵中又恢复成两对染色体$后来的科学家确认精子和卵细胞的形成要经过减数分裂#并描述了减数分裂的全过程$在这个过程中#引导学生体验科学的思维过程和科学探究的基本方法#理解科学知识的关联性与开放性$引出本节课+减数分裂和受精作用,的内容$魏斯曼的预见是科学家在对大量事实进行观察%分析的基础上的科学推测#创设问题化情境#由科学史引入学习#呈现由事实到观点%规律和理论的逻辑过程#引导学生用科学方式来理解学科知识体系#感悟+科学是创造性的工作,+科学知识可能随着研究的深入而改变,+科学工作依赖观察和推论,和+科学工作采用基于实证的范式,$这些科学本质观的形成#对于学生形成概念%理解生命观念%促进学生生物学学科核心素养目标的达成有着重要意义$#"课前合作自主探究 有效地关联新旧知识深度学习理论认为#知识的获得不是简单的知识叠加与记忆#而是理解基础上的知识整合与运用$因此#深度学习源于对未知事物的探索#强调学习者的理解性学习与多维知识整合#是学习者所接触的新知识与原有认知结构建立实质性联系的过程&%'$例如#+减数分裂和受精作用,一节的学习建立于初中有关受精的知识及!必修%"/分子与细胞0模块的学习$在学习之前#学生对细胞增殖%细胞周期和有丝分裂等概念已经有了比较深入的了解$学习小组的建立#增进学生之间的交流#促使学生主动将新旧知识进行联系#在已有知识结构的基础上建构新知识$深度学习体现为学生通过多样化的学习策略达到对知识的%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%不谋而合的感觉#提升学习的成就感$&"拓展延伸 培养思维创造性创造性是思维品质的最高形式#必须建立在其他思维品质基础之上$思维的创造性要求学生能够对所学知识进行拓展延伸#并且要能不墨守成规#而是用已有知识去创造性地提出问题和解决问题$在平时的生物学教学中#教师可以通过发散思维%逆向思维%批判思维等形式#逐渐培养学生思维的创造性$本节内容教师在总结了+C B V 是遗传物质%而蛋白质不是遗传物质,的结论后#抛出问题*C B V 是生物界唯一的遗传物质吗1要求学生课后查阅相关资料#提出新的问题#并运用本节课训练的科学思维方法#设计实验进行验证$如果学生能够会用科学的思维方法去解决新的问题#思维的创造性自然就会得到提升$#)%>)生物学教学>$%H年!第""卷"第"期深层理解$自主阅读%交流思考等方式#有利于学生拓展思维%增强学习的交互效应$课前为学生准备视频%微课%F F/课件和导学案的学习资料包$由学生通过学习小组#从多角度展开自主学习$学生围绕学习主题进行充分交流和互动#促进对新知识的理解#形成新旧知识之间的联系#从而建构有机的生物学概念网络$学生在认识孟德尔遗传规律的基础上#进一步理解减数分裂过程和受精作用的实质*有性生殖保持亲子代遗传性状的稳定性#是通过染色体行为和数量的变化来实现的-减数分裂是一种特殊的有丝分裂$学习小组间的交流互动是促进深度学习的关键#能有效激发学习动机#提升学生自我效能感%增强团队协作能力和凝聚力$自主的合作探究#有利于释疑解惑#逐步厘清概念#形成生物学基本观念$学生通过概念网络化过程领悟生物学思想#并由此达成对生物学知识的理解#而不仅仅是将概念学习局限于文字上的记忆$$"模型建构释疑讨论 关注知识批判性理解深度学习需要学生对所学内容追本溯源#深入探究知识背后的思想方法#对知识的取舍做出批判性的判断与把握#从而生成知识与意义&%'$教学中学生通过模型建构#体验知识的形成过程-展开思维探究#对建构的模型进行评价#促进学科核心素养的养成$例如#在教学中可先设置问题串*!什么是减数分裂1"减数分裂有何特点1#减数分裂结果如何1组织学生讨论同源染色体%非同源染色体%姐妹染色单体%联会和四分体等较为抽象的新概念$并且开展模型建构#组织学生利用红%蓝两色毛线%白纸和铅笔等材料#假设体细胞染色体数为"条#模拟表示减数第一次分裂中期%后期#减数第二次分裂中期和后期以及有丝分裂中期%后期细胞中的染色体$分小组建构减数分裂精子形成过程中染色体模型$学生互相答疑#教师适时点拨解答#帮助学生透彻理解#解决学生自主学习过程中遇到的疑难问题#为达成学习目标排除障碍$在模型建构过程中#可用手机将学生制作的典型模型拍照上传到教师电脑依次播放$教师引导学生结合各时期的特征#分析学生制作的模型#共同讨论评析#指出错误并分析原因#及时加以纠正#澄清学生错误认知#进一步深化学生对减数分裂不同时期染色体变化的理解$教师通过这一环节同时可了解该学生是否真正理解了减数分裂的概念#并能将概念应用到其他学生建构模型的评价中#促进学生对知识的批判性理解$%"游戏活动当堂反馈 实现学习迁移深度学习所获得的知识和技能是可迁移的$能够在新情境下迁移应用所学的知识#并达成结构化#才是对知识的深度理解$在设计学习活动时应注重学习内容的多样性和相互关联性#让学生在不同的情境和任务中审视和理解相同的知识#帮助其跨情境迁移运用&@'$例如#在教学中用两套打乱顺序%大小和颜色完全一样的贴图教具#请学生排除多余的干扰贴图#选择出表示精子形成过程的一套在黑板上排列$此项活动的目的是帮助学生系统地理解从精原细胞开始进行减数分裂形成精子的全过程#以游戏方式对学生的学习进行课堂学习检测$要能熟练准确地选择出正确的贴图#需要学生对减数分裂精子形成过程有清晰的理解$教师再引导全班学生对所展示的贴图进行评价%纠错#促进学生对知识的深入理解$继而#由小组成员对照贴图简述减数分裂精子形成过程#并总结减数第一%第二次分裂的特征$在此过程中#学生由对减数分裂单个时期的认识上升到整体过程的理解#建立减数分裂精子形成的过程系统知识$接着#教师从黑板上取减数第一次分裂中期贴图教具#翻转到背面#补充介绍贴图的巧妙创意*贴图教具采用双面设计#可解释同源染色体分裂时非同源染色体自由组合$然后#按顺序将黑板上的贴图教具一一翻到背面#向学生展示自由组合的结果#增加了配子中染色体组成的种类$进一步引导学生思考#减数分裂过程中染色体数目减半发生在哪一次分裂1请分析原因$引导学生由对精子形成过程各个时期的理解#上升到对整个过程染色体行为变化规律的理解$在游戏活动的过程中#学生达成了知识的完整建构#并实现知识的迁移与应用$让学生在不同的情境和任务中审视和理解相关的知识#实现不同情境下知识的连续建构和迁移运用$学生在学习中达成问题解决%深度理解%概念转变和知识迁移#实现了深度学习$&"课后练习拓展延伸 促发评价反思深度学习还强调对学习过程的建构反思$可利用教材第%A页图>>设置课后练习题#根据精子形成过程中染色体%C B V和姐妹染色单体数目的规律性变化填写在表格中!表%"$再请学生将表%中减数分裂过程中C B V%染色体及染色单体数目的规律性变化绘制成曲线图$表!"精子形成过程中染色体 )*+和姐妹染色单体数的变化减数第一次分裂减数第二次分裂间期前期中期后期前期中期后期精细胞染色体C B V姐妹染色单体)>>)生物学教学>$%H年!第""卷"第"期例谈初中学生科学思维的培养策略陈!至!!江苏省海门市海南中学!海门!>>#%$$"摘!要!本文从思维的发散性%集中性%批判性%严密性%敏捷性%深刻性和独创性七个方面#阐述培养初中学生科学思维的教学策略$关键词!核心素养!科学思维!教学策略!初中生物学!!+科学思维,是一种有明确的思维方向#有充分的思维依据#能对事物或问题进行观察%比较%分析%综合%抽象与概括的思维$培养学生的科学思维是新一轮的课程改革中#基于对课程的价值追求提出的以核心素养为导向的教学要求$本文从生物学教学的角度提供了培养学生科学思维的方法路径和教学案例$!"多方思考 培养学生思维的发散性思维的发散性是指进行多侧面%多角度思维$培养学生思维的发散性#学生可以发现事物的新关系%新联系#认识事物的本质$生物学教学中许多问题是开放性的#答案或解决方法不止一种#教师可借此机会#放手让学生开动脑筋#多方思考#合作讨论#共同完成学习$例如#在+探究蚯蚓在什么样的物体表面爬得快,的实验后#大部分组学生得出+蚯蚓在粗糙的物体表面运动更快,的结论$针对少数组学生得出+蚯蚓在光滑的物体表面运动更快,的实验结果#教师引导学生展开分析#大家经过思考%讨论%分析#提出以下可能的解释*蚯蚓在光滑的玻璃板表面运动后#没有休息#就直接测试它在粗糙的硬纸板表面上的运动速度#由于它消耗大量的体力#运动速度有可能减慢-没有用湿棉球檫蚯蚓的身体#它因缺氧而活力减弱#运动减慢-粗糙硬纸板表面非常干燥#蚯蚓在上面运动时体表黏液被吸收#身体变干影响呼吸22又如#学生用显微镜观察了人的血细胞涂片后#教师提出下列问题*在显微镜下#你是如何区别红细胞和白细胞的1学生的观察还真仔细#交流结果如下*!看形态#红细胞呈两面中央凹陷的圆饼状-"比颜色#红细胞呈红色-#有无细胞核#成熟的红细胞没有细胞核#白细胞有细胞核-$比大小#红细胞比白细胞小得多-.看数量#红细胞的数量远远多于白细胞$#"异中求同 培养学生思维的集中性思维的集中性是指对事物的抽象概括%判断%推理能力$没有集中就难于抓住事物的本质%揭示事物的内在规律$对于教学中遇到的一些需要总结概括的知识#教师要有意识地培养学生这方面的能力$例如#在完成制作洋葱表皮细胞临时装片和人口腔细胞临时装片实验后#学生分别以一个字概括实验步骤*擦%滴%撕%展%盖%染%吸和擦%滴%刮%涂%盖%染%吸$那如果想观察其他实验材料呢1学生通过比较#概括出了制作临时装片的步骤为*擦片%滴水%取材%放展%盖片%染色$如果被观察的材料本身有色就不用染色$这样学生就可突破教材的局限#在总结概括中学会举一反三$又如#教材中关于植物体%人体或动物体的组成层次都有相应的插图#让学生在观察中分别总结出各自的组成层次#接着引导学生进行比较#找出它们组成层次上的相同点#学生从中发现相同点是都有细胞%组织%器官%个体层次#而细胞正是生物体结构和功能的基本单位$$"破除定势 培养学生思维的批判性思维的批判性是指敢于用科学的怀疑精神#对待自己和他人的原有知识#包括权威的论断#敢于独立地&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&!!通过以上图表训练形式#可培养学生总结归纳的能力#为区别有丝分裂和减数分裂各时期特点做铺垫$同时#也培养学生图文转化能力#训练用坐标图直观表达生物学规律的能力$本节课的教学引导学生归纳和总结减数分裂的本质#选择自主探究与模型建构为主线的学习策略#引导学生逐步完善概念网络$并在学习过程中#进一步深化对生命科学基本观念的理解#认同科学实证思想#在知识递进的过程中#促进学习能力的发展#达成学科核心素养的要求$!基金项目#全国教育(十三五*规划>$%#年度教育部重点课题(核心素养导向的科学课程课例研究与实践*$B.(C'V%#$@)@%!通信作者"主要参考文献&%'康淑敏(基于学科素养培育的深度学习研究&T'(教育研究# >$%#!A"*%%%%%N(&>'舒兰兰#裴新宁(为深度学习而教...基于美国研究学会+深度学习,研究项目的分析&T'(江苏教育研究#>$%#!#V"*@A(&@'孙智昌(学习科学视域的深度学习&T'(课程)教材)教法# >$%N#@N!%"*>$>#(#)@>)生物学教学>$%H年!第""卷"第"期。