利用新教材进行深度学习的教学实践

李文湘

深度学习源于人工智能和脑科学的研究，基础教育阶段有关深度学习的研究在如火如荼地开展。深度学习概念是美国学者马顿和赛利欧于1976年首次提出，之后在认知科学和信息技术领域得到研究者的关注。虽然他们对于深度学习概念的界定不尽相同，但在深度学习与浅层学习的差异性，以及深度学习的本质和特征方面，理解和认识基本相同。

布鲁姆将认知领域学习目标划分为记忆、理解、应用、分析、评价及创造6个层次，与深度学习相对应的学习目标层次为应用、分析、评价及创造4个层次。深度学习注重知识学习的批判理解，强调学习内容的有机整合，关注学习过程的建构反思，重视学习过程中的知识迁移、高阶思维和问题解决。因此，深度学习是一种高阶思维为主导的学习过程，是一种更接近知识本质的学习方式。结合2019年人民教育出版社出版的普通高中教科书生物学《必修1.分子与细胞》（以下简称新教材）中“降低化学反应活化能的酶”教学内容，谈谈深度学习理念在教学中的应用。

1 重视探究实践，促进概念深度建构

在深度学习过程中，“活动与体验”是其核心特征，“活动”是指以学生为主体的主动活动，“体验”是指学生全身心投入活动时的内在体验。高阶思维能力主要由问题求解、决策、批判性思维、创造性思维等四大能力构成。实现深度学习的最有效方法之一是将活动与体验和课程教学整合起来，实现个体在学习的过程中从浅层学习逐渐发展到深度学习的水平。而在生物学知识的学习中，探究实践是实现深度学习的最佳形式之一。

新教材中“降低化学反应活化能的酶”相关内容，与2007年版教材（以下简称老教材）相比有一些变化，尤其是在实验方面，新教材中设置了“探究·实践”栏目，其内容是以老教材中的“实验”或“探究”内容为主。新教材中本节的“探究·实践”内容有3个：①比较过氧化氢在不同条件下分解;②淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用;③影响酶活性的条件。其中第一个内容保留了老教材中探究酶的催化作用与高效性;第二个部分有实验步骤介绍，目的是证明酶的专一性;第三个部分依舊保留了老教材中设计实验的要求，探究温度与pH对酶活性的影响。

学生通过实验①，可以知道酶具有催化作用，与无机催化剂相比具有催化效率高的特点;并结合“思考·讨论”中的科学史材料，从而得出“酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数是蛋白质”的结论。再通过②、③，探究得知酶具有专一性、酶的催化作用需要温和的条件（受温度、pH等因素的影响）。阅读与讨论及3个探究实验的实践活动不仅可以提升学生的科学探究能力，还能促进学生逐步建构酶的化学本质、酶具有催化作用、酶具有高效性、酶具有专一性、酶的作用条件比较温和等与酶有关概念。这种概念建构是在学习过程中不断深入，学生通过阅读与探究亲身体验来实现概念的建构，这些都是在深度学习中进行的。

2 适度拓展延伸，促进学生深度思维

深度学习所提出的“学生围绕着具有挑战性的学习主题进行学习”的思想源自苏联教育家维果斯基提出的最近发展区理论。最近发展区理论认为：“儿童的实际发展水平与潜在发展水平之间的差距。前者由儿童独立解决问题的能力而定，后者则是指在成人的指导下或是与能力较强的同伴合作时，儿童表现出来的解决问题的能力。”两种能力间的区域就是最近发展区。也就是说，学生实际具备的学习水平与潜在最大化的学习水平之间的闽才是真正的教学重点。

教师结合新教材第85页的拓展应用1“酶与底物结合的锁钥学说”模式图，提出问题：尝试用文字描述这个模型。这个模型能解释酶的什么特性？学生先用文字表述，然后相互交流，最后教师给予评价，从而促进学生从对专一性的理解从文字转化为思维模型。

在此基础上，教师追问：你能设计实验进行证明吗？学生写出设计思路、实验方案，然后进行小组展示。教师引导学生相互评价，指出方案中的不足之处。方案一：底物相同，酶不同。实验组1：淀粉溶液+蔗糖酶溶液;实验组2：淀粉溶液+唾液淀粉酶溶液。方案二：底物不同，酶相同。实验组1：淀粉溶液+唾液淀粉酶溶液;实验组2：蔗糖溶液+唾液淀粉酶溶液。

教师引导学生进行深度思考：为什么方案一中可以用斐林试剂和碘液检测？为什么方案二中只能用斐林试剂检测？并说出理由。

在这个基础上，教师进一步提升，补充竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂的作用（图1），引导学生分析：为什么在添加竞争性抑制剂的酶促反应中，可以通过增加底物浓度来解除抑制作用？竞争性抑制剂占据了酶的活性部位，底物分子被排斥在外，不能发生作用;而添加非竞争性抑制剂的酶促反应中，增加底物浓度却不能解除抑制作用？

3 学会评价观点，促进学生深度反思

学习性评价是深度学习的有效路径，其主要目的是为了改善表现和促进学习，提高学生的学习能力、实践能力和创新能力，从而指向深度学习。近几十年，教育评价理念发生了重大转变，从“对学习的评价”转向“为了学习的评价”，再从“为了学习的评价”进一步转向“评价即学习”。“评价即学习”理念认为，评价不再只是针对学习的结果，更要体现在学习过程中，评价本身也是一种学习，课堂教学中应注重发挥学生作为评价主体的作用，组织学生进行自我评价与监控，教师的作用主要是评价的设计者和辅助者。

学生已知道绝大多数酶是蛋白质，酶的作用条件具有温和性。在强酸、强碱和高温的环境下，酶的分子结构被破坏，从而导致酶活性丧失。新教材在“影响酶活性的条件”的实验中：建议用淀粉酶探究温度对酶活性的影响，用过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响。教师可以设置2个问题，以引导学生思考与评价：能否用过氧化氢酶来探究温度对酶活性的影响？能否用淀粉酶来探究pH对酶活性的影响？接着，教师引导学生阅读新教材第84页“与社会的联系”中的一段描述：“20世纪60年代以前，医院里用的葡萄糖是用盐酸催化淀粉水解的方法生产葡萄糖，需要在145kPa的高压和140-150℃的高温下进行，并且需要耐酸的设备。”同时，结合实验①，各小组在阅读与讨论后，最终认识到淀粉比较稳定，淀粉的检测比较简单，不需要加热，试剂配置也比较简单，从而理解教材的建议。

在学习新知时，教师先让学生进行评价，并且及时反馈，有利于促进学生的深度学习。教师设计问题，在学生解决问题遇到困难时，指导他们阅读相关资料，并及时根据学生相互评价的过程进行监控与综合评价，从而使学生真正实现深度反思。

4 构建概念图，促进学生深度整合

深度学習实质上是点式与网状知识意义的建构过程，也是复杂的信息加工过程，必须对先前知识进行归纳与综合，并进行有效和精细的深度加工。所以，教师需要全面地分析教材体系，深入挖掘与教材内容之间的联系，并引导学生实现核心概念的多维度、立体式的知识整合。比较表、概念图、思维导图等都是有效的建构学习工具。这样的联接整合使学习内容具有网络式特征，并有利于将零散知识储存于知识网络中而实现长时记忆，为知识的提取与加工、迁移与应用奠定坚实可靠的基础。

例如，本节学习中，教师可以围绕重要概念，利用概念中的关键词作为出发点构建概念图（图2），促进学生理解和内化知识，形成知识网络结构，使知识体系更完整。概念图中的关键词之间有连接词，并且一般呈网状，而思维导图的关键之间没有连接词，一般呈树状。

通过概念图的建构，学生将酶的相关知识整合在一起，形成知识网络，使知识之间形成有机联系，使其成为活的有生命力的结构。

总之，在新教材的使用过程中，教师需要更新教学理念，促进学生进行深度学习，促进学生高阶思维的发展，提升学生的生物学学科核心素养。 参考文献：

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