在生物教學(xué)中培養(yǎng)高中生高階思維能力探究

摘 要：超速前沖的社會給予人才的期望值日趨升高，而人才素養(yǎng)中至關(guān)重要的一個素養(yǎng)即為高階思維能力。具有高階思維能力，學(xué)生才能深度分析推理、高效答疑解惑，促進自身學(xué)習(xí)水平的提升，而且能適應(yīng)百變不定的社會變化生成動態(tài)創(chuàng)新的思維，為未來更好地工作、生活夯實穩(wěn)固根基。本文結(jié)合高階思維能力的含義說明，從借力激趣教學(xué)、角色互換、建構(gòu)生活情境、實踐中質(zhì)疑和求異、強化學(xué)科滲透融合等多方面闡明了培養(yǎng)高中生高階思維的路徑。

關(guān)鍵詞：生物教學(xué);高中生;高階思維能力

引言：較長時間的高中生物學(xué)堂中，高中生的學(xué)習(xí)潛能都受到了極大的壓制，一方面學(xué)習(xí)質(zhì)量無法得以提升，另一方面學(xué)生的高階思維能力得以大程度抑制。主要體現(xiàn)在：學(xué)生掌握生物知識以認(rèn)知、理解和硬性記憶為主要學(xué)習(xí)方式，從思維的角度，學(xué)生缺乏這種對新知獨立探究、分析、全方位思考和創(chuàng)新的高階思維能力，此現(xiàn)象發(fā)生的癥結(jié)就是忽略了高階思維的培養(yǎng)，他們的思維總是呈現(xiàn)低階的狀態(tài)?！渡镄抡n標(biāo)》特別強調(diào)：這門學(xué)科教學(xué)的根本任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生深度思考、拓展思維、持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的科學(xué)素養(yǎng)。生物課程科學(xué)素養(yǎng)具體包括多角度觀察、深度思考、批判糾錯、答疑解惑、創(chuàng)造拓展等綜合能力，科學(xué)素養(yǎng)的核心便是培養(yǎng)高階思維能力。同時，培養(yǎng)發(fā)展高階思維能力也是生物教學(xué)的根本目標(biāo)之一，必須將其作為一項艱巨任務(wù)常抓不懈。

一、高階思維的含義說明

教育家布魯姆及相關(guān)學(xué)者依據(jù)人們思維的深淺、難易程度，將整個思維系統(tǒng)自低向高細(xì)分為記憶、掌握、應(yīng)用、解析、評判、創(chuàng)新等階梯狀模式，而解析、評判、和創(chuàng)新最高三階梯的思維則稱為高階思維。筆者總結(jié)多年來多位學(xué)者觀點，總結(jié)高階思維的含義，主要指建立在較高層次認(rèn)知能力、心智行為基礎(chǔ)上的突破性創(chuàng)新性思維，高階思維能力就是能找到新知識和舊知識之間的鏈接點，建構(gòu)起新舊知識錯綜復(fù)雜關(guān)系的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，求解答案、質(zhì)疑批判、突破常規(guī)、創(chuàng)新拓展的深度思維能力。

二、生物教學(xué)中培養(yǎng)高中生高階思維能力的路徑

（一）借力激趣教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生比較、分析、歸納的能力

比較、分析、歸類是建立高階思維的重要思維能力，在生物學(xué)習(xí)過程中，將新知系統(tǒng)中兩個對象在特征、異同點、優(yōu)劣點、實質(zhì)方面進行全方位比較分析，逐漸在腦海中建構(gòu)起系統(tǒng)的知識框架結(jié)構(gòu)，深化對知識點的掌握和深度思考。比如，授課“種群”一節(jié)內(nèi)容時，教師首先將春運時車站擁擠的人流、瘋長的水葫蘆和捕殺鯨魚等一系列圖片展現(xiàn)給大家，并播放了細(xì)菌分裂的動畫視頻問大家：分析細(xì)菌怎樣繁殖呢？這些都和今天所講新課“種群數(shù)量變化”密切相關(guān)，怎樣把控水葫蘆快速瘋長？怎樣保護鯨魚的種族數(shù)量？繼而進入到新課學(xué)習(xí)中，內(nèi)容豐富的圖片、生動趣味的情境，貼近新知的問題為學(xué)生分析掌握種群的概念提供了前提條件，接下來為了學(xué)生能掌握另一個“種族密度”的概念，與之前的概念進行全面的比較和分析，歸納出系統(tǒng)的知識點，緊接著播放這樣一組視頻影像：選擇70只梅花鹿給耳朵上釘上金屬圈，等整體數(shù)量均混之后，隨機選取了60只發(fā)現(xiàn)僅有2只，估算梅花鹿的種群數(shù)量約是多少？教師緊跟學(xué)生深化的思維，隨即設(shè)置有難度的問題：假設(shè)再次抓捕中梅花鹿的金屬圈脫落，N值有何變化？第二次比第一次抓捕難度更大，N值變化情況？為確保結(jié)果精確度，給動物做標(biāo)記要注意什么？學(xué)生對于問題的解讀逐漸形成了新的思維著落點，通過比較、分析和歸納，已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為一種高階思維能力，可以說，比較、分析、歸納使學(xué)生的思維逐漸升級。

（二）通過角色互換，學(xué)生在探究中把握事物的實質(zhì)規(guī)律

對高階思維能力進行培養(yǎng)，根本在于課堂主體身份的確認(rèn)，師生應(yīng)互換角色，將課堂交給學(xué)生，促進他們自主探究中實現(xiàn)知識體系的構(gòu)建。整個教學(xué)全部依賴于學(xué)生為核心，實現(xiàn)教與學(xué)的完美合一，教師作為主導(dǎo)者傾力營造條件，促使學(xué)生在自主探究中把握事物的實質(zhì)規(guī)律，最后生成個人獨特的學(xué)習(xí)成果和學(xué)習(xí)方法。以授課“生物膜的流動鑲嵌模型”為例，教師秉承學(xué)生為核心的理念，將掌控權(quán)全部賦予學(xué)生促使他們自主構(gòu)建本節(jié)的知識結(jié)構(gòu)，共設(shè)置三個探究活動，第一個：請同學(xué)們拿出一張紙，畫一條黑線代表空氣與水的交界面，線上面是空氣，線下面是水。嘗試著畫出磷脂分子在空氣-水的交界面的排布形式。并讓同學(xué)到黑板上用模型模擬磷脂分子的排布。緊跟著展示視頻：20世紀(jì)中期，荷蘭科學(xué)家在人體紅細(xì)胞膜里提取脂質(zhì)，得出結(jié)論“細(xì)胞膜中的脂質(zhì)分子排列為連續(xù)兩層”，接下來展開第二個活動：請同學(xué)們在剛才的紙上畫一個圓，代表是細(xì)胞膜，用筆畫出磷脂分子在細(xì)胞膜上的分布，教師提示細(xì)胞膜應(yīng)兩面都處于水環(huán)境中，學(xué)生經(jīng)過討論很順利建好模型。最后，在展示完羅伯特“三明治”模型實驗、鼠人細(xì)胞融合的實驗后，實施第三個活動：構(gòu)建蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)模型，并加深糖被、糖脂等概念的理解，使細(xì)胞膜流動鑲嵌模型更完善。整堂課的結(jié)構(gòu)是由逐層遞進升級的三個探究活動組成，在活動的中學(xué)生自主探究、推測、建構(gòu)，助力了高階思維能力的形成。

（三）建構(gòu)生活情境，培養(yǎng)學(xué)生批判、推理的能力

批判、推理能力指能站在科學(xué)的角度認(rèn)清事物的本質(zhì)，客觀評論和批判那些違背規(guī)律的認(rèn)知和觀點，并通過多角度地推理，能更深刻掌握與其相似或?qū)α⑹挛锏谋举|(zhì)屬性。生物課中這些抽象的概念、分子式等知識點是很難理解的掌握的，如果將其轉(zhuǎn)化為具體、現(xiàn)實的事物實現(xiàn)物化效果是很理想的，那么建構(gòu)起生活的情境，實現(xiàn)生活和思維的高度鏈接，從生活中取材逐漸去親近這些抽象的概念和原理就變得更加友好、更加容易吸納消化。當(dāng)我們在講授“酶濃度和底物濃度對酶促反應(yīng)影響”一課知識時，教師蓄意營造出可觀的生活情境做現(xiàn)場模擬演示，將班里50個學(xué)生當(dāng)作酶濃度，操場上一堆磚頭當(dāng)作底物，學(xué)生每人每次只能搬一塊磚頭，教師擺出問題：酶濃度不變，隨底物濃度升高反應(yīng)速度有何變化？根據(jù)這個問題結(jié)合現(xiàn)實情境進行事物實質(zhì)的推理，50個同學(xué)一起去搬磚頭，如果磚頭變成10，速度則為10，磚頭變?yōu)?0，速度即為50，那么磚頭是100，速度還為50，那么學(xué)生很快推理得到結(jié)論：先升高、后平衡，在這個問題解決的基礎(chǔ)上，學(xué)生思維達(dá)到較高點時，緊跟第二題：若底物濃度固定不變，隨酶濃度增加反應(yīng)速率怎樣變化？學(xué)生依據(jù)第一個問題的思路進行推理，推斷出合理的答案：操場有磚頭100塊，假如同學(xué)們?nèi)?0個，速度為10，去100速度為100，去200速度仍為100，抽象的知識在學(xué)生自己的分析推理下不再晦澀難懂，更能輕松地掌握了本課的知識點，而且也推動了學(xué)生高階思維的發(fā)展。

（四）實踐中質(zhì)疑、求異，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維

高階思維能力其中關(guān)鍵的一點就是創(chuàng)新思維，教師應(yīng)組織學(xué)生提煉出教材或其他它渠道的貼近新授內(nèi)容的實驗課題，在切身實踐中由淺入深地思考，不遵循常規(guī)思路，大膽質(zhì)疑、創(chuàng)新求異、多向思維，催使他們自身的創(chuàng)新潛能都得到充分發(fā)揮。

例如，開展“加酶洗衣粉的洗滌效果”實操活動時，教師安排學(xué)生對這個實驗內(nèi)容展開現(xiàn)場模擬，開始的時候，將沾有醬油漬的布條放在洗衣粉溶液里，用自由溫控的攪拌器以同樣速度攪拌一樣的時間，通過實驗得到如下結(jié)果

接下來有的學(xué)生提出了這樣的溫度差異跨度太大，應(yīng)先設(shè)置最高溫度，再以20度為一個梯度逐層得出洗滌的結(jié)果，多組數(shù)據(jù)統(tǒng)計獲得的結(jié)論說服力會更強，還有的學(xué)生提出方案，在多塊布條的不同位置分別沾上油漬、奶漬、墨水等，使用多種品牌的加酶洗衣粉對多塊布條的污漬進行洗滌測試，得出測試結(jié)果如下表所示：

其中以坐標(biāo)軸形式進行填寫，x表示橫向比較中的效果等級，Y表示縱向中去除不同污漬的效果等級，用1～4標(biāo)注出效果的等級，最后要求學(xué)生將實驗結(jié)果與大家一起匯報分享，教師對不合理不完善之處要求學(xué)生修改，并想出更多更新的實驗思路和方法，以充分煥發(fā)出學(xué)生生物學(xué)習(xí)的創(chuàng)新欲求。

（五）實現(xiàn)學(xué)科滲透融合，強化知識互通巧用的能力

高階能力其中對于理解能力方面的要求，就是學(xué)生能思維變通、融會貫通，高度融合各方面知識巧妙解決多種問題。在生物教學(xué)中強化與其他學(xué)科的滲透融合，使學(xué)生在多個維度促進了生物知識的理解和應(yīng)用，而且掌握了如何抓住學(xué)科之間相通的契合點，增強了生物知識在各學(xué)科、各領(lǐng)域應(yīng)用的能力，促成了綜合能力的生成。

例如，講授“物質(zhì)跨膜運輸”知識過程中，便可以和語文學(xué)科相結(jié)合增加知識的趣味性，引入“愛蓮說”中一句“蓮出淤泥而不染，濯青蓮而不妖”牽引著學(xué)生的思路進入到新課學(xué)習(xí)中，鋪設(shè)文言文的語文開場情境作鋪墊，蓮花這個植物在淤泥里怎樣吸收水分、營養(yǎng)和代謝廢物的呢？這都是通過細(xì)胞膜來完成的，接下來便利用視頻動畫播放細(xì)胞膜的組成、結(jié)構(gòu)和功能等，并設(shè)置問題：植物細(xì)胞會失水嗎？什么情況下植物細(xì)胞會失水？什么情況下細(xì)胞膜會吸水呢？和語文學(xué)科的融合使生物學(xué)習(xí)變得更有樂趣。

同時，生物學(xué)習(xí)也需要借助化學(xué)的分子式來解答問題，生物原理和化學(xué)的融合以下題為例：核酸是由核苷酸鏈接成長鏈的，建構(gòu)成模型后，采用以下評價給學(xué)生高階思維能力培養(yǎng)提供了科學(xué)依據(jù)，圖中所示分子結(jié)構(gòu)式為某種核苷酸，已知分子結(jié)構(gòu)式的左上角基團為堿基———腺嘌呤。仔細(xì)觀察回答問題

1.該核苷酸的生物學(xué)名稱是腺嘌呤核糖核苷酸

2.該核苷酸是構(gòu)成哪一種核酸的原料RNA。

生物與其他學(xué)科的融合，深化了學(xué)生對抽象知識的認(rèn)知思維，掌握起來更加具體深刻，對于高階思維能力的提升大有裨益。

結(jié)束語

以往注重學(xué)科知識技能的掌握，盡管是學(xué)科教學(xué)必須完成的基本任務(wù)，卻無法滿足自身發(fā)展、社會前沖的雙向需要。新時期更需要具有高階思維、科學(xué)精神和大膽創(chuàng)新的人才，高中生物教學(xué)應(yīng)將高階思維培養(yǎng)滲透進每個細(xì)節(jié)和全過程中，有所針對、有所側(cè)重采取多元化的教學(xué)設(shè)計，不斷探索實踐，以獲得豐富的高階能力培養(yǎng)的經(jīng)驗。

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作者簡介：王珅（1980.10）.女，漢族，籍貫：福建寧德市，學(xué)歷：大學(xué)本科，單位：福建省寧德第一中學(xué)，目前職稱：中學(xué)一級，研究方向：中學(xué)生物教學(xué)與研究