基于深度学习的高中生物学物理模型建构的教学设计与实践研究

作     者：李康铭 

作者单位：黄冈师范学院 

学位级别：硕士

导师姓名：项俊;王实泉

授予年度：2024年

学科分类：0401[教育学-教育学] 04[教育学] 

主      题：高中生物学 物理模型建构 深度学习 

摘      要：为了适应社会发展的需要以及落实立德树人根本任务,2016年《中国学生发展核心素养》正式发布,《普通高中生物学课程标准(2017年版2020年修订)》于2020年完成最终修订正式颁布,其中不仅凝练出了四大生物学学科核心素养,还对模型建构教学提出了更高的要求。在高中生物学中,主要涉及了三种主要模型:物理模型、数学模型和概念模型。其中,物理模型在帮助学生深入理解知识、培养学生的建模能力和科学思维等方面发挥着重要作用。 本文通过对相关文献进行搜集与整理,设计并开展了有针对性的教师访谈和学生调查问卷。了解物理模型建构教学目前在高中生物学中实施的情况以及存在的问题。物理模型建构在学生学习过程中存在的亟待解决的问题:第一,学生在物理模型的建构过程中,课堂参与度较低,不太愿意积极主动地表达自己的观点;第二,部分学生的物理模型建构能力较弱;第三,大部分学生整合信息、迁移与应用模型、批判性思维等能力还是比较欠缺。教师访谈物理模型建构在教学中存在的问题:第一,物理模型构建教学在课堂上的开展频率并不多,且学校对其也不是很重视,因此,大多数教师并没有对物理模型建构教学进行深入的研究,从而也就没有形成较为系统、完备的物理模型建构教学过程;第二,尽管大多数教师都认为培养学生整合信息、批判性思维、迁移与应用等高阶思维能力非常重要,但在日常教学中如何兼顾实现这些能力的培养,仍然具有一定的挑战。 针对上述调查结果显现出的问题,本文设计出了融入深度学习理念的物理模型建构教学模式:1.创设问题情境,激活学生先期知识;2.掌握原型特征,初步建构物理模型;3.深度加工知识,检验与修正模型;4.模型的展示与评价;5.模型的迁移与应用。基于此教学模式设计出了规范化的课例,并开展了教学实践研究。旨在检测该教学模式应用在实际的教学中是否能取得理想的教学效果。实践研究以实习学校高一年级两个平行班为研究对象,其中采用本文设计好的教学案例进行教学为本研究的实验班,采用常规的物理模型建构方法开展教学班级为本研究的对照班。通过对两个班的学生成绩以及课堂观察结果进行分析发现,实验班成绩明显好于对照班,且实验班的学生在课堂参与度、主动提问次数、模型的完成度、模型的修正情况、模型的科学性以及模型的迁移与应用能力等方面都要优于对照班,说明该教学模式在提高学生成绩、帮助学生深入理解知识以及提高学生对模型的迁移与应用能力方面都发挥了促进作用。由于本次教学实践研究的时间相对较短,实验样本数量较少,导致实验结果存在一定的局限性。因此,在未来的教学实践中,笔者将拓展教学内容和实验对象,进一步确定其适用范围。