指向深度学习的生物学高阶概念转变

指向深度学习的生物学高阶概念转变

何明明

无锡市南湖中学，江苏无锡 214121

[摘 要]深度学习是实现生物学高阶概念转变的有效途径。以“基因控制生物的性状”这一高阶概念的转变为例，阐述开展深度学习达成生物学高阶概念深度理解的实践路径与思考。

[关键词]深度学习；生物学高阶概念；转变

深度学习是一种基于高阶思维发展的理解性学习，是实现有意义学习的有效途径^[1]。在生物学教学中，深度学习通常针对一些难度较大或者逻辑较强的生物学重要概念、探究实验以及社会议题^[2]。生物学高阶概念即生物学规律性概念，它是用于表征生物与环境的本质规律和本质内容的生物学概念，较难表述、理解和把握，是处于金字塔顶端的概念^[3] 。“基因控制生物的性状”是《义务教育生物学课程标准（2011年版）》主题“生物的生殖、发育与遗传”中的一个高阶概念，包含显性基因、隐性基因、显性性状、隐性性状等相关概念。本文以“基因控制生物的性状”这一高阶概念的转变为例，阐述开展深度学习达成生物学高阶概念深度理解的实践路径与思考。

1 实践路径

1.1创设史实情境，激发概念冲突

生物科学的发展史是一部不断对生命活动规律进行探索、创新的历史，无数的科学家进行探索并留下了大量的经典生物学实验。这些经典实验不仅构成了生物学丰富的主体内容，而且能为学生高阶概念学习构建真实的史实情境。在教学实践中，教师不仅需要带领学生重返经典实验现场，而且应该引导学生浸入史实情境，在认知冲突中激发学习的深层动机。

上课伊始，多媒体呈现孟德尔研究豌豆性状时的发现：“纯种高茎豌豆产生的后代是高茎的，纯种矮茎豌豆产生的后代是矮茎的；但是纯种高茎豌豆与纯种矮茎豌豆杂交，产生的子一代只有高茎的豌豆^[4]。”通过呈现经典实验现象，不但可以吸引学生主动浸入史实情境，置身经典实验现场，而且这些现象与学生原有认知相悖，学生自然而然产生概念冲突，从而有效激发学生全身心投入到学习中。

1.2 运用高阶思维，建构高阶概念

学生实现由前科学概念到高阶概念的达成是一个学习进阶的过程，经过若干个阶梯式的概念转变，层层递进才能实现最终的高阶概念转变^[3]。在高阶概念转变中需要运用到分析、综合、评价及创造等高阶思维方式。教学中，教师应遵循学生的认知发展规律，以学生为起点，以生物学事实与理论为支撑，运用高阶思维通过科学探究探寻事物的本质和内在规律，在问题解决中让高阶概念内核生动绽放。

在学生充分感知经典实验现象、产生探究欲望的基础上，设置问题串：“你能解释这种现象吗？”“如果当初是我们在实验中遇到了这种现象，我们可以像科学家一样进行科学研究吗？”“我们能否凭借已有的知识经验来分析研究这种现象呢？”通过教师不断的追问，进一步激发学生的探究欲望，学生跃跃欲试进行换位思考。

“在实验现象中，我们可以读到哪些遗传学信息呢？”

“高茎、矮茎、纯种。”

“高茎、矮茎都是豌豆的一种性状。生物的每种性状通常是由一对基因控制的。如果我们假设控制高茎、矮茎的基因分别是A、a，那么控制纯种高茎、纯种矮茎的一对基因组成是怎样的呢？”

“AA，aa”，同学们异口同声。

教师板书遗传图解：

亲 代：AA（高茎）×aa（矮茎）

生殖细胞：A a

子一代： Aa（高茎）

教师设问：“根据遗传图解，子一代高茎是由Aa这一对基因控制，而A、a分别是控制高茎、矮茎的基因，据此你会想到什么呢？”“基因A控制的性状在子一代上得到了表现，而基因a控制的性状没有得到表现，好像隐藏了起来。”基于学生的回答，概念转变自然而然地发生：基因A为显性基因，基因a为隐性基因；显性基因控制的性状是显性性状，隐性基因控制的性状是隐性性状。在深刻理解“显性基因”、“ 隐性基因”、“ 显性性状”和“隐性性状”等概念后，“基因控制生物的性状”高阶概念的凝练生成也水到渠成。

基于学生的认知，教师运用高阶思维导引学生层层深入，在重组原有知识经验，经历具体到抽象、感性到理性的发展过程中，通过解释与论证的过程，逐渐触及高阶概念内核，让高阶概念“接知如接枝”般生长勃发。

1.3 回归生活情境，迁移应用概念

陶行知先生认为“教育只有通过生活才能产生作用并真正成为教育”。生物学深度学习的最终诉求就是运用所学知识和思维方法去解决实际生活中的问题^[2]。在教学中，教师应积极导入生活之元素，将高阶概念内嵌于真实生活的情境中，赋予高阶概念生命力，让学生在高阶概念的迁移应用中尝试解决真实生活中复杂的生物学问题，达成高阶概念的内化与外显，同时承担相应的社会责任。

播放新闻视频“双眼皮夫妻生单眼皮儿子，丈夫在家滴血认亲”，视频内容简介如下：“重庆的刘先生和他的老婆都是双眼皮，他无意中发现一岁的儿子是单眼皮。‘莫非儿子不是我的？’有一天，刘先生借故支走老婆，进行滴血认亲。这时，老婆回来了，目睹这一切就抱着儿子离开了家。后来，亲子鉴定证明儿子就是他的亲生儿子。”基于视频，教师设置问题：“根据视频案例，你能提取哪些遗传信息？你可以帮助刘先生解开他心中的疑团吗？”回归真实的社会生活，不仅可以指引学生实现高阶概念的迁移，而且学生能从中得到心灵感受和切身体验，明晰科普宣传的重要性、必要性，建立和升华社会责任。

2思考感悟

在“基因控制生物的性状”高阶概念转变过程中，通过构建一条环环相扣、步步深入的深度学习路径：创设史实情境，产生概念冲突，激发深层动机，能够激发学生全身心参与学习，是高阶概念达成的起点；运用高阶思维，建构高阶概念，实现问题解决，促进生活经验与所学知识相互转化，促使学生掌握知识的本质属性与内在联系，是达成高阶概念的内核；回归生活情境，迁移应用概念，担当社会责任，让学生在真实问题解决中参与社会实践，是达成高阶概念的要旨。开展深度学习，不仅有助于激发学生全身心投入，达成对生物学高阶概念逻辑和脉络的深度理解，而且能够炼制生命观念、升华科学思维、提升科学探究、培育社会责任，从而发展学生核心素养。

参考文献：

[1] 孟凡龙，崔鸿.生命观念视域下的生物学大概念深度学习实践[J] .生物学教学，2019,44（5）：23-25.

[2]安云彦，李宁，李秋石.生物学核心素养视角下深度学习的构建[J] .生物学教学，2020,45（1）：7-9.

[3]刘梦琦，安云彦，李秋石.生物学高阶概念的5C学习环[J].生物学教学，2018,43（10）：15-16.

[4]匡廷云，曹惠玲.义务教育教科书生物学（八年级下册）[M].南京：江苏凤凰科学技术出版社，2016：6

[作者简介]何明明(1970—)，男，江苏无锡人，无锡市南湖中学，中学高级教师，研究方向为中学生物学教学。无锡市经开区名师。发表专业文章40余篇，在《生物学教学》、《中学生物教学》、《中学生物学》发表10多篇。