基于深度学习的初中生物学教学中学生思维品质的培养策略

【摘要】深度学习强调学生主动学习，综合理论知识、实践经验、科学技能探索客观现象的深层原理，达到“通达”的学习状态。基于深度学习开展初中生物学教学，可提高学生的认知水平，发展其综合思维。文章概述深度学习的概念和价值，结合实际案例，从情境创设、任务驱动、整合教学、实践应用等方面提出培养学生思维品质的策略，以期为教师提高初中生物学教学质量提供参考。【关键词】深度学习；初中生物学；思维品质思维品质是指思维能力的特点及其表现。在初中生物学教学中，教师应注重学生分析思维、逻辑思维、探究思维、应用思维、创新思维等思维能力的培养，还应增强学生思维的独立性、深刻性、综合性与实践性，提升学生的思维品质。常规的“注入式”教学手段难以培养学生良好的思维品质。为此，在初中生物学教学中开展深度学习势在必行。教师有必要采取情境渲染、任务驱动、跨学科教学、实践教学等教学手段，通过创新教学形式、丰富教学内容、赋予学生更多学习机会，引导学生在独立思考、实践操作、跨学科学习等过程中提升思维品质，实现生物学学科育人的教学目标。一、深度学习概述（一）深度学习的概念深度学习指向能力提升与思维发展，重视对学生思维品质的培养［1］。美国国家研究委员会指出，深度学习是一种发展可迁移的知识、技能的学习过程，需要学生在亲身经历的过程中应用已掌握的知识、经验、技能探索新问题，并在此过程中类化经验，建构意义。由此可见，深度学习与常规的“注入式学习”有本质区别，具有深度加工知识、深度参与课堂学习活动的特征。（二）深度学习对学生思维品质培养的价值深度学习重视学生学习的主体性，主张学生主动汲取学科知识，参与讨论、实验、探究等活动，感悟学科原理。在初中生物学教学中开展深度学习，对学生思维品质的培养具有以下几方面价值。一是有助于深刻性思维品质培养。深刻性思维品质是一种由表及里、逐渐深入探析事物本质与内在联系的思维品质，对认识事物的客观规律、分析事物的本质特征有着重要作用［2］。开展深度学习可解决传统初中生物学教学“浅层学习”问题，为学生提供更多文本浏览、现象观察与分析、规律发现与讨论等学习机会，使学生能够在学习的过程中发现生物学现象的规律与本质特征，逐渐增强学生思维的深刻性。二是有助于独创性思维品质培养。独创性思维品质是一种创造性解决问题的思维品质。开展深度学习能够使学生经历生物学知识形成的全过程，加深其对具体知识的认识与理解，丰富学生的知识与操作经验，对学生提出新颖的观点、增强思维的独创性有着积极意义。三是有助于实践性思维品质培养。实践性思维品质是一种通过实践探究得到问题答案的思维品质，具体体现为运用比较、分类、演绎、建模等思维方法进行实验探究，根据实验现象、实验数据得出具体结论，并归纳概念［3］。开展深度学习能够使学生独立思考，提出有价值的生物学问题，并围绕问题设计实验方案，进行实验操作，记录实验数据，从而丰富学生实践操作的经验，进一步培养其实践性思维品质。四是有助于综合性思维品质培养。综合性思维品质是一种综合运用跨学科知识、技能解决问题的思维品质。开展深度学习有利于学生综合应用生物学及其他学科的知识、技能解决问题，使学生在综合性学习过程中认识到生物学与其他学科的本质关联，逐渐提升综合性思维品质。二、基于深度学习的初中生物学教学中学生思维品质培养策略（一）情境创设，引领“非认知学习”“非认知学习”可作为一种深度学习的学习方式，引领学生从认识、记忆知识等浅层学习状态向思考、迁移、应用知识等深度学习状态过渡，提高学生的分析、抽象思维。在初中生物学教学中，教师可根据学生的情感需求，挖掘现实生活中常见的生物学现象，并以此为教学素材创设情境，营造生活化、趣味性的教学氛围，引领学生感知生活和生物学的内在关联，感悟学习意义，奠定深度学习基础。以鲁科版生物学七年级上册“食物中的营养物质”一课的教学为例。此课围绕营养物质的类别及其对人体的作用、几种供能物质、探究食物中营养成分的实验等内容展开。教师可基于现实生活中的饮食现象创设情境，引导学生建构现实生活与生物科学的深度关联，使其能基于基本现象、科学数据进行独立思考与判断，在此过程中得出结论，制订探究计划，处理数据与分析探究结果。教师可以创设情境，利用多媒体展示超市货架图片，提出问题：“开心生鲜超市里有米、面、粮、油各品类粮食，菠菜、芹菜、茼蒿、鸡蛋、咸鸭蛋、猪肉、牛肉、羊肉、牛奶等。如果现在要你去超市购物，你会选择哪些食物？为什么？”教师将生活中常见的现象作为情境素材，将生物学与饮食生活有效关联，引导学生联系生活中常吃的食品，思索食材搭配背后蕴藏的科学原理。为进一步渲染科学气氛，引导学生独立思考、自主探究，教师可要求学生结合鲁科版教材“常见的食物成分表”分析不同食物中含有的营养物质。这样，教师利用生活场景创设教学情境，渲染生活化教学氛围，引导学生独立思考分析教材中的资料、查阅附表等，训练其阅读思维与分析思维。学生在自主查表、填表的过程中能明确不同食物所含有的主要营养物质，理解人为什么吃这些食品，认识到人与生物圈的统一性，形成透过现象理解本质的抽象思维。同时，情境渲染时师生、学生之间少不了交流互动，学生在交流的过程中能够有逻辑地说出早餐、中餐、晚餐所吃食物中的营养物质及其对人体的作用等，养成深度思考习惯，提升分析、表达思维。（二）任务驱动，引领“进阶式学习”认知发展理论认为学习过程可大致分为图式、同化、顺应、平衡四个阶段，具有进阶特征。深度学习以认知发展理论为基础，提倡学生在挑战复杂问题的过程中发展高阶思维，形成适应社会、满足终身学习需要的关键能力。教师要以认知发展理论为基础，为学生布置简单的任务，激活其认知、分析思维，使其尽早进入深度学习状态，再逐步提高任务难度，驱动学生从不同角度进行类比推理、逻辑分析、抽象建模，由此发展学生的高阶思维。以鲁科版生物学七年级下册“人体对外界环境的感知”一课的教学为例。为使学生在学习中掌握眼球结构及各主要部分功能、瞳孔大小变化情况，并学会利用相关知识解释近视的成因、探究近视的预防方法，达到深度学习状态，教师可布置一系列任务，驱动学生由低阶思维向高阶思维发展。任务1：观察同桌的眼睛，说一说你看到了什么。设计意图：基于身边现象布置简单任务，使学生在完成简单任务的过程中形成高学习效能感，产生深度探索相关知识的兴趣。同时，此任务可驱动学生基于生活经验展开联想，使学生在观察眼睛的过程中形成浅层认识，为其后续的深度学习奠定基础。任务2：以小组为单位合作拆分并分析眼球结构模型，讨论其结构及各部分功能。设计意图：通过布置任务驱动学生参与到模型拆分工作当中，使其在经历拆分模型、辨认模型、分析各部分功能的过程中明确眼球结构及各部分功能，形成深度认知。任务3：观看凸透镜成像规律动画，以此为依据，合作完成凸透镜成像实验。设计意图：设计此实验任务能够引导学生进行类比推理，使其把眼球结构和凸透镜成像实验中的各部分部件进行类比，深刻体会人眼的作用。任务4：观察教材图片“猫的瞳孔大小的变化”，讨论两张图片的区别是什么，延伸思考人的瞳孔大小是否可以调节。设计意图：让学生在对比图片的过程中发现亮处、暗处猫的瞳孔的变化情况，通过延伸探究了解瞳孔大小与光线的关系及其调节的相关原理。任务5：运用所学知识说明近视成因，并给出预防（或矫正）近视的方案。设计意图：驱动学生整体回顾课程所学知识，使其综合理论知识、实验原理解释现实中的生物学现象，解决现实问题，使学生由被动记忆学习过渡到主动解决问题的深度学习，发展其迁移、应用思维。（三）整合教学，引领“跨学科学习”深度学习以引导学生多角度、多维度、系统性、综合性学习为主旨，提倡学生突破教材限制进行开放性学习，掌握解决复杂问题的关键方法。基于深度学习的初中生物学教学应聚焦学生的整体发展，根据“跨学科”育人理念分析不同学科与生物学的内在关系，整理不同类的教学资源，并将其有机融入课程教学中，由此提高课程教学深度和广度，为学生证据思维、比较思维、分类思维、演绎思维等思维发展提供资源支持。以鲁科版生物学八年级上册“动物在自然界中的作用”一课的教学为例。为使学生在学习过程中从生物圈的高度认识动物行为对环境的影响，培养学生逻辑推理、演绎分析等思维品质，教师可将初中化学、地理课程教学内容作为拓展资源，提升课程广度。教师可提供关于二氧化碳的材料，并提出综合性问题：“二氧化碳是怎样生成的？怎样做能有效减少二氧化碳？”教师呈现化学、地理学科内容，引导学生建立生物学、化学、地理等学科的关联，使学生形成“跨学科”意识。在此基础上，教师指导学生回归生物学教材，分析生态系统的物质循环情况，使学生在综合分析的过程中建构系统的跨学科知识体系，培养学生的综合思维。（四）实践应用，引领“迁移式学习”教师可组织实践应用活动，为学生提供更多迁移、应用生物学原理解决现实问题的机会，引领学生开展“迁移式学习”，促进其迁移、应用、建模等科学思维的发展。以鲁科版生物学八年级下册“遗传的物质基础”一课的教学为例。教师可分别应用项目教学、问题教学等策略，引导学生开展深度学习，发展学生的综合思维。【项目教学】借助伞藻实验探究生物的遗传物质。1.收集资料：伞藻是一种大型的海生单细胞绿藻。顶部到根部约为6～9厘米。细胞核在基部的假根内。成熟时顶部长出一个伞状的子实体，子实体因种类不同而异。2.提出假设：（1）伞藻的遗传物质在伞帽上；（2）伞藻的遗传物质在假根处。3.设计方案：（1）把伞藻切成两部分，一部分有核，一部分无核，观察其生长情况。（2）将地中海伞藻的伞柄嫁接到裂缘伞藻的基部。将裂缘伞藻的伞柄嫁接到地中海伞藻的基部。（3）切除地中海伞藻的伞帽，并去掉基部的细胞核，然后将裂缘伞藻的细胞核移植过去；切除裂缘伞藻的伞帽，并去掉基部的细胞核，然后将地中海伞藻的细胞核移植过去。4.落实方案。观察现象并记录：（1）伞藻切成两部分，无核部分退化，有核部分再长出相同的新伞帽。（2）地中海伞藻的伞柄嫁接到裂缘伞藻的基部，嫁接体再生出裂缘伞藻的菊花形伞帽；将裂缘伞藻的伞柄嫁接到地中海伞藻的基部，嫁接体再生出地中海伞藻的圆形伞帽。（3）裂缘伞藻细胞核移植入地中海伞藻基部后，长出菊花形伞帽；地中海伞藻细胞核移植入裂缘伞藻基部后，长出圆形伞帽。分析：（1）伞藻伞帽的形状由基部（有核）决定，它含有或产生再生出伞帽的遗传信息；（2）伞藻细胞核能控制伞帽的形状；（3）伞藻细胞中只有细胞核才能控制伞帽的形状。教师通过引入项目驱动学生科学分析、实践操作，在训练其科学思维的同时，使其达成共识：细胞核是遗传的控制中心。教师先组织项目教学，再利用综合问题组织练习教学，为学生提供更多自主迁移、实践应用的机会，引导学生由浅层识记向灵活应用过渡，达成深度学习目的，促进学生思