整合思維在高中生物教學(xué)中的應(yīng)用

沈恬 巴青松 陳忠 孫成蕾 祁璐璐

摘 要：當(dāng)今國家的發(fā)展需要創(chuàng)新型人才，同時(shí)無限的知識和有限的時(shí)間、精力之間也形成沖突，為了更好地適應(yīng)國家和社會的發(fā)展需要并解決沖突，文章從高中生物學(xué)教學(xué)目標(biāo)的設(shè)計(jì)、教學(xué)內(nèi)容的組織以及教學(xué)方法的選擇三個(gè)方面入手，通過介紹具體案例，探討了如何將整合思維這種新的思維模式融入教學(xué)活動中，以期為教育學(xué)者和高中生物教師進(jìn)行教學(xué)改革提供新的思路和啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：整合思維;高中生物教學(xué);核心素養(yǎng)

中圖分類號：G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 收稿日期：2020-03-18 文章編號：1674-120X（2020）26-0064-02

近年來，隨著《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡稱“2017年版課程標(biāo)準(zhǔn)”）的頒布，如何把培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)落實(shí)到生物學(xué)教學(xué)中成為研究的熱點(diǎn)話題，各中學(xué)生物教師也開始有意識地探索教學(xué)改革的著手點(diǎn)，但是受傳統(tǒng)思維的深入影響，大部分教師始終無法完全走出傳統(tǒng)教學(xué)的圈子。傳統(tǒng)思維傾向于把復(fù)雜的問題簡單化，只考慮主要因素，往往人為地把一個(gè)問題割裂成許多小問題去解決，導(dǎo)致在傳統(tǒng)教學(xué)中，教師只是一味地傳授知識，忽略了對學(xué)生的能力、德性、情義等綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，學(xué)生也只是通過死記硬背的方式接受知識，提高分?jǐn)?shù)，用來應(yīng)對高考，這似乎把復(fù)雜的問題簡單化了，但實(shí)則消磨了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，抑制了學(xué)生的思維發(fā)展。生物教師如何改變傳統(tǒng)思維模式，以在有限的教學(xué)時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的目標(biāo)，這是新形勢下面臨的重要挑戰(zhàn)。

一、整合思維概述

思維是人腦對客觀事物的本質(zhì)屬性及內(nèi)在規(guī)律性的間接反映，人的思維可分為形象思維、抽象思維、發(fā)散思維、批判性思維等?？茖W(xué)研究表明，要想充分發(fā)揮人的創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，就必須使各種思維方式協(xié)調(diào)、均衡發(fā)展，即所謂整合思維。整合思維最早是由Graham Douglas提出來的。他認(rèn)為整合思維可以用于解決任何一個(gè)領(lǐng)域的問題，是指在面對沖突或者對立的問題時(shí)不拘泥于一種思維模式或者進(jìn)行簡單的選擇，而是進(jìn)行綜合性、建設(shè)性、創(chuàng)造性的思考，其決策過程為：從問題表征中提取許多重要因素—尋找重要因素的因果關(guān)系—根據(jù)因果關(guān)系組織建構(gòu)框架—找到解決問題的最佳方案。他還認(rèn)為，通過學(xué)習(xí)，任何人都可以培養(yǎng)這種思維習(xí)慣。

整合思維者并不畏懼復(fù)雜，人的思維是立體的而不是線性的，應(yīng)善于整合多種影響因素，找到它們之間的因果關(guān)系，通過在頭腦中搭建框架找到最佳解決辦法，而不是想辦法排除所謂“干擾因素”。在當(dāng)今大力倡導(dǎo)核心素養(yǎng)的教育背景下，要求在各門學(xué)科教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。這就要求學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)既要掌握知識，又要發(fā)展能力，還要形成科學(xué)的世界觀、價(jià)值觀。然而，學(xué)生的時(shí)間和精力又是有限的，如果教師能夠?qū)⒄纤季S應(yīng)用到教學(xué)實(shí)踐中，就能很好地解決這一沖突。教師還要有意識地培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性解決問題的能力，使整合思維成為一種習(xí)慣性思維，以適應(yīng)高考命題走向素養(yǎng)立意的趨勢，滿足國家發(fā)展對創(chuàng)新型人才的需要。

二、基于整合思維設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)

2017年版課程標(biāo)準(zhǔn)中指出學(xué)生通過生物課程的學(xué)習(xí)，要樹立生命觀念，形成科學(xué)思維的習(xí)慣，掌握科學(xué)探究的思路和方法，具有開展生物學(xué)實(shí)踐活動的意愿和社會責(zé)任感。基于核心素養(yǎng)的課程目標(biāo)的四個(gè)方面是一個(gè)不可分割的整體，生物教師應(yīng)將課程目標(biāo)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的教學(xué)目標(biāo)，學(xué)會運(yùn)用整合思維的理念來設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)、組織教學(xué)過程。

以“免疫調(diào)節(jié)”一節(jié)為例來闡釋怎樣基于整合思維設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)，在教學(xué)設(shè)計(jì)中，可以確定其教學(xué)目標(biāo)為：

（1）通過了解HPV感染人體的過程及對教材內(nèi)容的閱讀構(gòu)建“人體免疫系統(tǒng)的三道防線”的模型，初步建立免疫系統(tǒng)具有防衛(wèi)功能的觀點(diǎn)（側(cè)重于生命觀念、科學(xué)思維）。

（2）通過了解 HPV 的預(yù)防性疫苗和治療性疫苗及其作用機(jī)理，構(gòu)建“體液免疫和細(xì)胞免疫”的模型，并通過模型構(gòu)建、模型分析等環(huán)節(jié)發(fā)展科學(xué)思維習(xí)慣和能力（側(cè)重于生命觀念、科學(xué)思維）。

（3）通過了解正常宮頸逐步演變到宮頸癌的過程，關(guān)注免疫系統(tǒng)的監(jiān)控和清除功能，認(rèn)識人體生命活動的復(fù)雜性和獨(dú)特性（側(cè)重于生命觀念）。

（4）通過了解 HPV 疫苗的種類及注射疫苗的不良反應(yīng)，說明免疫失調(diào)引起的過敏等疾病產(chǎn)生的原因（側(cè)重于生命觀念、理性思維、社會責(zé)任）。

利用近年來新興的宮頸癌疫苗來創(chuàng)設(shè)問題情景，將教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)成一系列探究性的學(xué)習(xí)主題，如HPV與宮頸癌的關(guān)系，HPV感染人體的過程等。以宮頸癌疫苗為主線串聯(lián)課堂教學(xué)內(nèi)容，能夠使學(xué)生關(guān)注到社會熱點(diǎn)問題，利用生物學(xué)知識來解決實(shí)際問題;知道當(dāng)病原體入侵機(jī)體時(shí)，機(jī)體會啟動免疫系統(tǒng)來清除病原體，形成穩(wěn)態(tài)與平衡觀念;運(yùn)用所學(xué)知識對該不該接種疫苗、疫苗有沒有副作用等問題進(jìn)行思考分析與科學(xué)探究，發(fā)展科學(xué)思維;通過對HPV以及宮頸癌有關(guān)資料的查閱，培養(yǎng)收集處理信息的能力。如此設(shè)計(jì)，很好地實(shí)現(xiàn)了對生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、社會責(zé)任四個(gè)方面教學(xué)目標(biāo)的整合，能使學(xué)生親身經(jīng)歷真實(shí)情境的創(chuàng)設(shè)過程和真實(shí)問題的解決過程。

三、基于整合思維組織教學(xué)內(nèi)容

基于核心素養(yǎng)的生物課程內(nèi)容正經(jīng)歷著從碎片化向整體化、從高效傳遞到高質(zhì)量建構(gòu)的變革。國家教育考試科研規(guī)劃2019年度課題指南中包含了一項(xiàng)高考打破學(xué)科界限的命題方式研究，這就體現(xiàn)出了整合思維在高考命題中的重要地位。在課程內(nèi)容以及高考命題方式變革的大環(huán)境下，高中生物教師應(yīng)該有意識地實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的跨學(xué)科整合，使學(xué)生可以用所學(xué)的一門學(xué)科的知識來解決兩門學(xué)科的問題，有效減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)。

以“基因自由組合定律”一節(jié)的計(jì)算題講解為例，結(jié)合高中數(shù)學(xué)中的“拆分法”，來實(shí)現(xiàn)生物學(xué)和數(shù)學(xué)的跨學(xué)科整合。

（一）利用數(shù)學(xué)中的“拆分法”講解自由組合定律計(jì)算問題

將多對等位基因的自由組合分解為若干分離定律，分別對它們進(jìn)行分析，再運(yùn)用乘法原理進(jìn)行組合。

AaBbCc與AaBBCC雜交后代的基因型種類數(shù)，可分解為三個(gè)分離定律來解答，Aa×Aa后代有三種基因型（1AA∶2Aa∶1aa），Bb×BB后代有兩種基因型（1BB∶1Bb），Cc×CC后代有兩種基因型（1CC∶1Cc），因此，AaBbCc×AaBBCC的后代有3×2×2=12種基因型。

（二）利用數(shù)學(xué)中的“逆向組合法”推斷親本基因型問題

將自由組合定律的性狀分離比拆分成分離定律的分離比分別分析，再運(yùn)用乘法原理進(jìn)行逆向組合。常見分離比拆分如下。

9∶3∶3∶1的分離比可以拆分為（3∶1）（3∶1），從而逆向推出親本基因型為（Aa×Aa）（Bb×Bb）。1∶1∶1∶1的分離比可以拆分為（1∶1）（1∶1），對應(yīng)的親本基因型為（Aa×aa）（Bb×bb）。3∶3∶1∶1的分離比可拆分為（3∶1）（1∶1），對應(yīng)親本的基因型為（Aa×Aa）（Bb×bb）或（Aa×aa）（Bb×Bb）。3∶1也可分解為（3∶1）×1，從而推出親本基因型為（Aa×Aa）（BB×? ? ?）或（AA×? ? ?）（Bb×Bb）。

四、基于整合思維選擇教學(xué)方法

基于核心素養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)從四個(gè)方面對學(xué)生提出了新的要求，教學(xué)內(nèi)容也開始走向跨學(xué)科整合，基于整合思維來改變教學(xué)方法可以幫助教師應(yīng)對新的變革帶來的挑戰(zhàn)。學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)最基本的探究學(xué)習(xí)方式為：進(jìn)入問題情景—嘗試提出假設(shè)—收集相關(guān)證據(jù)—進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證—交流討論，這五個(gè)環(huán)節(jié)是一個(gè)整體，不是單一的技能訓(xùn)練?？梢詫W(xué)生探究學(xué)習(xí)的五個(gè)步驟整合到教學(xué)方法中，這既符合生物學(xué)科學(xué)探究的規(guī)律，又符合學(xué)生認(rèn)知邏輯，還能落實(shí)教學(xué)目標(biāo)。

以“單基因遺傳病”這一概念講解為例，介紹如何基于整合思維來改變教學(xué)方法。

在這一概念的教學(xué)中，教師可以請當(dāng)?shù)氐南忍煨悦@啞人繪制遺傳系譜圖，學(xué)生通過對系譜圖的分析，結(jié)合“無中生有為隱形，有中生無為顯性”的口訣得出了兩種不同的結(jié)論，有些學(xué)生認(rèn)為是常染色體隱性遺傳病，有些學(xué)生認(rèn)為是常染色體顯性遺傳病，由此進(jìn)入問題情境，引起學(xué)生的認(rèn)知沖突。接著教師又提供進(jìn)一步的信息：絕大多數(shù)的先天性聾啞受兩對等位基因控制，一對等位基因中，顯性基因控制正常耳蝸管的形成，另一對等位基因中，顯性基因控制聽神經(jīng)的正常發(fā)育，任何一對基因都可單獨(dú)致病。學(xué)生再對比系譜圖可以得出：先天性聾啞是一種受兩對等位基因控制且任何一對基因都可單獨(dú)致病的常染色體隱性遺傳病。然后教師再引導(dǎo)學(xué)生自己查閱相關(guān)資料，判斷出先天性聾啞是屬于單基因遺傳病還是多基因遺傳病，再帶回原系譜圖驗(yàn)證，最后經(jīng)過小組成員的交流討論總結(jié)出單基因遺傳病概念的內(nèi)涵。

將科學(xué)探究的步驟整合到教學(xué)方法中，通過引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入問題情境、提出相關(guān)的假設(shè)，再設(shè)置收集證據(jù)、查閱資料的任務(wù)，從特殊推到一般，讓學(xué)生通過討論總結(jié)出概念的內(nèi)涵，能使學(xué)生親身經(jīng)歷生物學(xué)概念創(chuàng)生以及應(yīng)用知識解決問題的過程，使學(xué)生對生物學(xué)概念有更深刻的理解，減輕學(xué)生記憶的負(fù)擔(dān)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究、收集處理信息以及合作交流的能力，提高教學(xué)效率。

五、結(jié)語

國家之間的競爭就是人才的競爭，如今國家急需創(chuàng)新型人才，而人才的培養(yǎng)是通過教育來實(shí)現(xiàn)的，只有進(jìn)行教育改革才能改變?nèi)瞬排囵B(yǎng)的質(zhì)量和方向。整合思維是一種新型的思維模式，其形成是人的多種思維協(xié)調(diào)發(fā)展的結(jié)果，其理念和價(jià)值也正在被越來越多的人所接受。本文致力將整合思維應(yīng)用于生物學(xué)教學(xué)中用來解決當(dāng)前教育背景下生物學(xué)教學(xué)所面臨的問題，并進(jìn)行了相關(guān)論述，以期為教育學(xué)者和高中生物教師進(jìn)行教學(xué)改革提供新的啟發(fā)和思路。

參考文獻(xiàn)：

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