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基于深度学习理论的专题复习教学实践与思考

2021-09-12朱云鹏王启雨

安徽教育科研 2021年24期
关键词:专题复习深度学习

朱云鹏 王启雨

摘要:以復习课“糖尿病的病因分析”专题为例,基于深度学习理论指导,通过设置真实的健康问题情境,以解决实际问题为出发点,让学生在复习中迁移运用知识,有机整合不同章节和单元的知识,构建学科知识网络,启发深度思考,培养高阶思维能力,落实学科的核心素养。

关键词:深度学习  专题复习  糖尿病病因

一、问题的提出

传统高三复习,教师一般是按照教材编排顺序,对内容进行适度整合,划分出若干个专题。对于学生熟悉的知识结构,这样的教学形式简单重复,缺少新意,使得学习的思维活动停留在浅层。如何利用联系生产、生活的真实问题情境,引导学生在自主加工、深度理解课本章节知识的基础上,通过知识的迁移解决新情境中的问题,促进学生推理、判断、评价及批判性思维等高阶思维能力得到发展,变浅层学习为深度学习,提高学生的核心素养,成为学科教师不断探索的课题。

二、基于深度学习的专题复习教学案例

本次教学创设与生命健康有关的真实情境,以深度学习理论为指导,构建了引导学生运用所学知识分析“糖尿病的病因”的课例专题,积极探讨深度学习在复习课中的应用。

(一)创设真实问题情境,引发深度思考

教师分享了生物兴趣小组有关糖尿病病因的三种观点,让学生加以判断。观点一:糖尿病是一种内环境稳态失衡的疾病。观点二:糖尿病可能是一种自身免疫病。观点三:糖尿病可能是一种遗传病。

学生普遍认可观点一,但对于观点二、三却非常茫然。通过讨论,学生达成共识:要想解答该问题,必须回归到胰岛素的合成、分泌与作用机理这些生物学知识中。

设计意图:有关糖尿病的病因的三种观点打破了学生对糖尿病病因的原有认知,引发他们的认知冲突,启发其进行深度思考和批判性思维,大大激发学生的学习兴趣。学生已学的知识和社会生活、生产实践存在较大差异时,易引发学生认知冲突,激发学生主动进行深度思考,加强对已有知识的反思,同时批判性地学习新知识。

(二)串联知识,促进内容的深度理解

本专题以胰岛素的合成、分泌与作用机制为主线,将分泌蛋白的合成与运输、物质跨膜运输的方式、血糖平衡的调节和自身免疫病等多个存在内在逻辑联系的相关知识点进行有机串联。为了让学生掌握本专题的知识,建构学科整体知识网络,从而加深对核心知识的深度理解,教师对高考题进行了适度的改编,设置了层层递进的问题串。

高考例题:(改编自2017年北京卷)细胞外葡萄糖浓度调节胰岛B细胞(β细胞)分泌胰岛素的过程,如图1;(改编自2017年江苏卷)葡萄糖转运载体(GLUT)有多个成员,其中有对胰岛素敏感的GLUT4,如图2。

问题串:①胰岛素是否属于分泌蛋白?请描述它的合成和加工过程。②由图1可知葡萄糖进入胰岛B细胞的跨膜运输方式是什么?当葡萄糖浓度升高时,K+通道   (打开、关闭),Ca2+通道   (打开、关闭),促进胰岛素的释放。③胰岛B细胞分泌胰岛素除受到血糖浓度的影响外,还受到哪些信号分子的调节?④当人体血糖含量偏高时,葡萄糖通过何种跨膜运输方式进入肝细胞?⑤请将葡萄糖的运输与胰岛素相联系,结合图2解释胰岛素如何行使其促进组织细胞加速摄取葡萄糖的功能。⑥若体内产生抗胰岛素受体的抗体,会导致糖尿病的发生吗?⑦胰岛素还可以通过哪些途径降低血糖?

分析:对于问题①,学生仅结合教材中分泌蛋白的合成和运输内容,进行笼统的描述,而对于其中“在内质网中加工,形成有一定空间结构的蛋白质”和“高尔基体还能对蛋白质做进一步修饰加工”并未深入理解。教师结合胰岛素的合成、加工过程的图示,讲解相关过程。

问题②③为本专题复习重点。其中关于问题②,学生结合图1能够认识到葡萄糖进入胰岛B细胞的跨膜运输方式为协助扩散。但是对于葡萄糖升高促进胰岛B细胞分泌胰岛素的机理可能误认为与胰岛B细胞上并不存在的葡萄糖的受体蛋白有关。对于问题③,神经调节及胰高血糖素的分泌都能影响到胰岛素的分泌,从课堂反馈信息看,学生能够很好地复述血糖平衡调节的过程,但涉及细胞间的信息交流,从信号分子角度进行设问,学生未能很好地进行知识迁移和整合。

问题⑤⑥⑦将细胞间的信息传递、胰岛素的作用机理、自身免疫病等内容巧妙地联系起来,是学生理解上的难点,也体现学生知识迁移能力,更能反映学生的高阶思维水平。学生在对图2的理解基础上能够得出胰岛素促进组织细胞加速摄取葡萄糖的机理是通过增加细胞膜上葡萄糖转运蛋白的数量。若体内产生抗胰岛素受体的抗体,会导致组织细胞摄取葡萄糖的量减少,从而导致糖尿病的发生。

设计意图:教材内容往往是经过抽象与概括得出的具有一般的、本质属性的生物学现象和生物学规律。教师在教学中应给予学生一些具体的实例,助力学生将抽象出来的部分事物的本质属性连接起来,推及其他同类事物上,完成对课本概念的深度理解。教师提取高考题中的素材,使之成为学生解决问题的抓手,引导学生主动去思考和体会图像和文字中所蕴含的深层内容,逐步厘清概念。

(三)前后呼应,构建学科整体知识网络

课堂教学从探讨糖尿病的三种病因开始,利用问题串引导学生联系相关知识,最后回归情境,完成对观点的分析判断。

针对观点一,学生知道血液中的葡萄糖属于内环境的成分,当血糖浓度过高,内环境无法实现稳态。针对观点二,学生虽然能回答自身免疫病的概念,但不能在新的情境下迁移和运用所学知识。经提示后能够举出例子:若人体内存在攻击胰岛素受体的抗体,会造成胰岛素无法发挥作用,从而引起糖尿病。或者存在攻击胰岛素的抗体,也会引发糖尿病。针对观点三,学生尝试将人类遗传病知识进行迁移,得出若胰岛素的基因、胰岛素合成或加工过程中相关酶的基因或胰岛素受体基因等发生突变,也可能会引发糖尿病,并且推导出糖尿病应该是一种多基因遗传病。

学生完善以糖尿病的病因分析为核心的知识框架(如图3),并创造性地得出并不是所有糖尿病患者体内胰岛素含量都低于正常值,若胰岛素的合成、分泌过程正常,但胰岛素无法正常发挥作用,也会导致糖尿病的发生。

设计意图:通过完成有关糖尿病病因的三种观点分析,实现了课堂的完整性;通过板书设计,让知识点相互联结形成网络,有利于学生在新情境下迁移运用知识,培养高阶思维能力。

三、教学反思

1.教师研究和开发高考题中的素材,使之成为实现深度学习的“脚手架”。

高考题往往基于一定的情境,但会变换设问角度。教师在进行高三专题复习时,可研究近5年涉及本专题内容的高考题,开发其中的命题情境和设问角度,形成问题串,促进学生对生物学知识的反思及批判性思维的发展。

2.在专题复习过程中巧设问题情境,依据知识间的逻辑联系,引导学生有机整合知识,成为深度学习的好抓手。

生物学中有些知识虽位于教材中的不同章节,但往往存在内在的逻辑关系。教师在高三专题复习中,可结合生活中相对较为复杂的真实情境,打破课本中章节和单元的界限,将多个知识点进行串联,让学生在综合运用知识解决问题的过程中,构建学科整体知识网络。例如,HIV专题。可以将细胞结构层次、细胞膜的流动性、病毒的增殖、中心法则、特异性免疫、疾病的预防等知识有机地串联,促进深度学习,实现落实社会责任、培养学生的科学思维能力的目标。

参考文献:

吴举宏.促进深度学习的中学生物学教学策略[J].生物学教学,2017,42(10):1820.

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