奚紅云

(江蘇省姜堰第二中學 泰州 225500)

丁奕然*

(重慶師范大學生命科學學院 401331)

深度學習由Ference Marton和Roger Saljo兩位學者提出[1]，深度學習是相對于淺層學習而言的，強調(diào)在布魯姆的認知層次中的前兩層為淺層學習，后四層為深度學習。因而，深度學習強調(diào)的是在學生理解知識的基礎(chǔ)上，學習主動性增強、知識遷移能力提升、學科體系建構(gòu)達成、知識本質(zhì)與高階思維得以掌握的一種學習過程。由此可見，實驗教學中深度學習的實現(xiàn)對學生理解生物學科的科學本質(zhì)與理科屬性至關(guān)重要。

筆者正是基于深度學習的視域，從當今中學生物學教學的現(xiàn)狀出發(fā)，分析了實現(xiàn)深度學習疲乏的整體狀態(tài)，并基于自身多年的教研經(jīng)驗，以相應的實驗教學案例，解析了促進生物學實驗實現(xiàn)深度學習的著力點，分析了相應的教學策略。

1 基于深度學習的生物學實驗教學解析

1.1 實現(xiàn)深度學習的疲乏現(xiàn)狀 為了順應生物學教學改革的潮流，一線教師也逐步開始拋棄將實驗作為傳授科學知識和訓練實驗技能工具的舊觀念[2]，并著力精致實驗教學、訓練學生科學探究的意識和能力。筆者通過對江蘇和重慶兩地13所國家級或省級示范性高中的實驗教學的觀察，發(fā)現(xiàn)教師實驗教學的實踐水平在不斷地提升，實驗課堂上雖慣性體現(xiàn)了對學生技能的訓練，卻也常見實驗原理的分析，并注重強化探究的教學策略。

例如，以“比較過氧化氫在不同條件下的分解實驗”一節(jié)為例，大多數(shù)教師在教學時會從實驗的設(shè)計原則和分析方法出發(fā)，讓學生理解控制變量的實驗基本原則，并讓學生通過對照組(H2O2自然分解)與實驗組(加入無機催化劑與肝臟研磨液)的對比，分析自變量和因變量，并從中得出結(jié)論。整個課堂中師生間的言語互動一問一答巧妙行進。但是，筆者深入分析后卻發(fā)現(xiàn)教學過程中往往剖析的是實驗設(shè)計的原則與注意事項。此外，學生的興趣與情感較難被激發(fā)，課堂教學停留在對實驗原則概括、對實驗步驟梳理以及對實驗原理理解的層面，這種課堂教學難以促進學生達到深度學習。不難看出，實驗教學要實現(xiàn)深度學習需滲入情感、態(tài)度和價值觀，需加強對生命觀念與社會責任的培育。

1.2 實現(xiàn)深度學習的著力點解析 具體如下：

1.2.1 觸及實驗內(nèi)涵，體悟?qū)W科思想 基于科學哲學角度思考事物的“內(nèi)涵與外延”，教學縱深應當觸及實驗內(nèi)涵性思維方法并深入理解，從而體悟生物學科思想的過程。任何一個經(jīng)典的生物學實驗都融入了科學家探求生命奧秘的思維方法，而凝集成這種思維方法的是科學家內(nèi)在的學科思想[3]。

例如,在“生態(tài)缸的制作”一節(jié)實驗時，教師可先簡略地復習“生態(tài)系統(tǒng)的組成與功能”的相關(guān)內(nèi)容，然后讓學生分組合作嘗試制作一個密閉的“生態(tài)缸”。其次，通過小組的展示與完整性評價，對其原理進行講解： 即密閉有限的空間內(nèi)，根據(jù)能量流動與物質(zhì)循環(huán)的原則，合理設(shè)計生態(tài)缸內(nèi)的各成分組成，是可以讓生態(tài)缸維持穩(wěn)定的。實驗教學行進到這里不應是結(jié)束，而應該縱深下去讓學生描繪生態(tài)缸中的能量與物質(zhì)的轉(zhuǎn)變情況，之后給學生引入生態(tài)學中最基本的學科思想——平衡： 能量的進入與消耗、物質(zhì)的傳遞與循環(huán)都是維持生態(tài)平衡的內(nèi)在物質(zhì)基礎(chǔ)，從而最終構(gòu)成了生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

該教學過程既調(diào)動了學生之間自主合作學習，又充分展現(xiàn)了生物學科思想的一大內(nèi)涵——平衡，讓學生在觸及實驗內(nèi)涵中體悟?qū)W科思想。

1.2.2 探尋實驗外延，滲透人文素養(yǎng) 以上是實驗教學縱深內(nèi)部的著力點，如果要擴展其外延進行實踐縱深，就應當轉(zhuǎn)向另一個著力點——滲透人文素養(yǎng)。從生物學實驗教學的科學本質(zhì)出發(fā)，其不僅需要在科學哲學層面實現(xiàn)知識技能到思維方法，再到學科思想的躍遷；更需要通過對科學史與科學社會學的學習理解，品悟人文價值、科學精神，并為學生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀。基于實驗的設(shè)計、觀察和分析得出的科學結(jié)論、帶來的科學變革，有助于發(fā)展學生必備的人文素養(yǎng)。

例如，在進行“腐乳的制作”一節(jié)實驗課時，教師不僅應當讓學生理解實驗原理，還可以“舌尖上的中國”作為情境主線，讓學生了解我國自古就有利用微生物發(fā)酵的傳統(tǒng)習俗，彰顯古人的智慧，以滲透鄉(xiāng)土根基、家國情懷。由此，可見科學雖是需要理性求真，但如果融入人文求善，往往會縱深進入情感、態(tài)度和價值觀的層級。所以實驗教學也應與生產(chǎn)生活密切關(guān)聯(lián)，以合理的生命現(xiàn)象、實驗觀察，契合對生命活動規(guī)律的探尋，向?qū)W生滲透科學影響下的人文素養(yǎng)。

又如，以“探究土壤中小動物的豐富度”一節(jié)實驗為例。首先，在給學生講授完成了土壤中小動物豐富度的探究原理與步驟之后，將學生分組進行探究；然后，取出教師事先從印刷廠周邊、學校草坪中和濕地保護區(qū)搜集出來的土壤，讓學生探究不同土壤中的小動物豐富度；在接下來的探究中，既讓學生注意使用等量的土壤，又讓其采用多份土壤進行豐富度的探究，以明確實驗中的控制變量與多次重復的嚴謹處理；最后，結(jié)果發(fā)現(xiàn)豐富度最大的是濕地保護區(qū)，最低的是印刷廠周邊，由此引出人類不當?shù)纳鐣顒訒绊懳锓N多樣性，并破壞生態(tài)平衡，從而最終建立起學生愛護環(huán)境的意識觀念，并喚起他們的社會責任感。

該教學過程具有較強的目的性、情境性，既契合了生物學教材的內(nèi)容，又滲入了人文素養(yǎng)。

2 基于深度學習的生物學實驗教學策略

2.1 評價穿線，領(lǐng)悟精髓 實現(xiàn)體悟?qū)W科思想的縱深可行的操作是將實驗背景知識梳理后，讓學生通過合作學習的方式設(shè)計并進行實驗。然后，再針對學生設(shè)計的實驗進行評價。一開始的知識梳理是為了讓學生的實驗設(shè)計更為切實可行，教學過程更加簡約精致，從而更好地突出核心知識、技能與思想。盡管學生小組間設(shè)計的實驗可能選材不同、結(jié)果有異和思路別樣，但實驗基于的原理大體相同，其內(nèi)涵的生物學科思想也是幾乎不變。所以，教學中就可以采用問題教學主線的方式，來逐步引導學生對實驗探究進行評價。

所謂問題式的主線教學，即采用一系列精心設(shè)計的類型豐富、質(zhì)量優(yōu)良的教學問題貫穿教學過程，以培養(yǎng)學習者解決問題的能力，實現(xiàn)其對實驗內(nèi)容與學科本質(zhì)思想的透徹理解。正如上文所論述的生態(tài)缸教學案例一樣，根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)的基本知識設(shè)計制作“生態(tài)缸”，接著教師用問題鏈引導的評價主線層層遞進、步步深入。實驗教學中先讓學生順藤摸瓜尋找其與教材實驗中的異同，然后從差異中分析設(shè)計的嚴密性、可靠性和多樣性[4]，從相同中領(lǐng)悟制作中共有不變的思維與精髓，并進而體悟其中蘊含的學科思想——平衡。

2.2 激疑入境、對話生成 基于以上的實驗評價教學過程，可讓學生便于捕捉到生物學科的本質(zhì)，但科學知識往往枯燥抽象，在很大程度上會削弱學生學習動機。而研究表明情境化教育可以凸顯學生的主體地位、彰顯課堂的生命化價值[5]，此時則需要突出實驗探究的情境化問題意識，即激發(fā)疑問并與學生現(xiàn)實生活緊密關(guān)聯(lián)，以情境帶動學生的好奇心和求知欲。最終實現(xiàn)在良好的教學氛圍下促進學生對知識的內(nèi)化吸收，并在教學情境的對話中生成人文素養(yǎng)。

用與社會生產(chǎn)、現(xiàn)實生活密切相關(guān)的話題引入，所設(shè)的這些情境問題的引入在增加學生學習興趣的同時，也可以從科學社會學的角度落地生命觀念、社會責任等方面的人文素養(yǎng)。上文在“探究土壤小動物的豐富度”實驗時，正是帶著這種情境進行探索，從而喚起學生的社會責任意識。此外，教師還可以用重走科學探究之路，既讓學生體驗科學家的工作，又滲入科學需要堅持不懈的科研精神這一觀念。無論如何實驗教學中人文素養(yǎng)的滲透，應當可以在激發(fā)疑問下緩緩進入情境，在師生、生生對話中逐步生成人文素養(yǎng)。

(基金項目：江蘇省泰州市教育科學“十三五”規(guī)劃重點課題“主線教學在高中生物學實驗課中的實踐研究”，No.tjkzdlx2017/008；江蘇省泰州市中小學教學研究課題“促進高中生物實驗探究能力生根的學習過程優(yōu)化”,No.TZJYS-YBLX2015074；*通信作者)