基于高階思維培養(yǎng)的生物學實驗教學

沈偉云

(浙江嵊州市教育科學研究所 312400)

高階思維是指發(fā)生在較高認知水平層次的心智活動或較高層次的認知能力[1]，美國著名教育家布盧姆指出，知識、理解、應用為低階思維，分析、評價、創(chuàng)新為高階思維。實驗是生物學教學的基礎(chǔ)，但在生物學實驗教學中發(fā)現(xiàn)，許多教師往往注重實驗過程、實驗現(xiàn)象、實驗結(jié)論的識記，強調(diào)學生實驗技能的訓練，以及對實驗得出科學規(guī)律的理解等，缺少有意識主動地去培養(yǎng)學生分析、評價、創(chuàng)新等高階思維。而隨著社會信息化程度的不斷發(fā)展，以知識存儲為主要特征的傳統(tǒng)學習方式已不再適應新時代的社會發(fā)展。為此，也對學生分析、評價、創(chuàng)造等高階思維提出了更高要求。

1 分析聯(lián)系，培養(yǎng)學生綜合能力

分析就是將研究對象分離成幾個部分，找出這些部分的本質(zhì)屬性和彼此之間的關(guān)系。綜合，就是在分析的基礎(chǔ)上，把研究對象的各個組成部分或要素在思維中重新結(jié)合為一個整體，從而在整體上把握事物的本質(zhì)和規(guī)律[2]。分析與綜合是一對互為辯證的思維方法，教師可在生物學復習階段，在分析的基礎(chǔ)上引導學生通過實驗手段加強知識間的聯(lián)系，進而培養(yǎng)學生的綜合能力。

例如，在復習消化與吸收、肺泡內(nèi)氣體交換、組織細胞與血液間氣體交換、尿液的形成等知識時，教師可通過設(shè)置問題串的形式引導學生開展分析。以消化與吸收為例，可設(shè)置如下問題串： 食物中的蛋白質(zhì)、淀粉、脂肪消化后的最終產(chǎn)物是什么？它們分別在哪個場所被初步消化？哪些營養(yǎng)素無須消化可被小腸直接吸收？食物消化和吸收的主要場所是什么？小腸的哪些結(jié)構(gòu)與它的消化吸收功能相適應等。在此基礎(chǔ)上，教師可通過模型實驗手段繪制成圖1，引導學生分析A、 B、 C、 D、 E等生理過程，總結(jié)出它們的共同特點，把消化道、肺、腎臟、組織細胞等綜合成一個整體。這樣既有助于把生物學知識系統(tǒng)化，凸現(xiàn)生物學結(jié)構(gòu)與功能相適應的科學思想，也有利于學生綜合能力的培養(yǎng)。

圖1 動物體呼吸、消化、吸收、排泄關(guān)系模型圖

分析與綜合是思維過程的基本環(huán)節(jié)，通過分析，有助于發(fā)展學生深刻性思維品質(zhì)；通過綜合，加強生物學知識的聯(lián)系，形成對事物的整體認識。

2 交流評價，培養(yǎng)學生批判思維

思維的批判性是指思維過程中善于嚴格地估計思維材料和精細檢查思維過程的良好品質(zhì)。它不僅表現(xiàn)為善于判斷是非與正誤，也表現(xiàn)在能縝密地分析和檢查自己或別人的思想行為，并作出實事求是的評價[3]。在實驗教學中，教師可利用交流環(huán)節(jié)，鼓勵學生提出問題，引導學生對實驗開展評價，以此來發(fā)展學生批判性思維品質(zhì)。

例如，在開展有關(guān)酶的催化作用實驗時，教師可利用“交流與評價”環(huán)節(jié)，鼓勵學生對實驗開展評價。在探究溫度對酶催化作用的影響時，有學生提出僅僅根據(jù)“0℃、 37℃、 80℃”三組溫度就得出影響酶的最適溫度是37℃的結(jié)論是不合適的，應在37℃左右多設(shè)置幾組溫度開展探究，這樣結(jié)論才可避免偶然性，具有普遍性。又如學生提出在0℃和100℃時，淀粉都會變藍，但在室溫下過一段時間后，0℃組的淀粉藍色會消失，而100℃組的淀粉藍色卻不會消失，這是為什么？在探究pH對酶催化作用的影響時，發(fā)現(xiàn)NaOH組淀粉未能變藍，究其原因究竟是什么？學生就會提出“唾液淀粉酶與溶液pH有關(guān)系，淀粉可能與氫氧化鈉溶液發(fā)生反應，碘可能與氫氧化鈉溶液發(fā)生反應等假設(shè)，并可進一步開展探究。

批判性思維能力的提高有助于學生增強對信息的選擇和評價能力，有利于提高學生對各種信息的分辨能力。當然，基于發(fā)展學生批判性思維的評價應以學生為評價主體，要重視學生自我評價、生生互評。

3 拓展改進，培養(yǎng)學生創(chuàng)造性思維

創(chuàng)造性思維是指認識主體在強烈的創(chuàng)新意識下，以頭腦中已有的信息為材料，通過發(fā)散思維與集中思維，借助于想象與聯(lián)想，直覺與靈感，以漸進性或突發(fā)性形式對頭腦中的現(xiàn)有知識和信息進行新的加工組合，從而產(chǎn)生新觀點、新設(shè)想的過程[4]。在生物學實驗中，具體可從拓展與改進兩個方面去培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維。

例如，在探究種子萌發(fā)時，教材以豌豆種子萌發(fā)為例，得出了種子萌發(fā)需要適宜的溫度、一定的水分和充足的空氣等條件。在此基礎(chǔ)上教師還可引導學生通過研究性學習方式進一步開展探究： 如探究光對大豆種子萌發(fā)的影響，探究西瓜汁對西瓜籽萌發(fā)的影響，探究大豆種子子葉的完整程度對種子萌發(fā)的影響，探究種子萌發(fā)時物質(zhì)如何變化，探究種子胚受損后是否影響萌發(fā)，探究玉米種子胚乳不完整是否影響種子萌發(fā)，探究土壤肥力是否影響種子萌發(fā)等。通過拓展性探究，來發(fā)展學生的創(chuàng)造性思維。

同時，教師也可引導學生通過實驗改進來培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維。例如，在探究葉片下表皮氣孔數(shù)量比上表皮多這個實驗時，教材建議的方法是： 取一片葉子，浸在盛有熱水(60℃左右)的燒杯中，仔細觀察，葉片兩面的氣泡數(shù)目哪一面多？在實際觀察中效果并不明顯，為此，可引導學生對此進行改進： 以空心菜作為實驗材料，摘下連有葉片和葉柄的1片完整葉，把葉片浸入水中，葉柄露出水面，然后讓學生用口銜住葉柄并向內(nèi)吹氣，觀察葉片上、下表面冒出氣泡的多少。該實驗不僅現(xiàn)象明顯而且容易激發(fā)學生學習興趣。

創(chuàng)造性思維是以新穎、開創(chuàng)性的方法去解決問題的一種思維過程，它有助于培養(yǎng)學生思維的發(fā)散性，有助于培養(yǎng)學生遷移運用知識去解決問題的能力。

高階思維是一種適應學生終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的理性思維，是適應新時代發(fā)展的關(guān)鍵能力。在生物學實驗教學中，教師也不能忽視“知識、理解、應用”等低階思維的培養(yǎng)，應在夯實低階思維的基礎(chǔ)上，引導學生開展分析與綜合，鼓勵學生提出質(zhì)疑與評價，通過設(shè)計開放性、挑戰(zhàn)性的任務(wù)，來培養(yǎng)學生創(chuàng)造思維，進而培養(yǎng)學生高階思維。