基于高考題對生物教學中的創(chuàng)新思維能力進行培養(yǎng)

任智安

【摘 ?要】高考題考查創(chuàng)新思維是試卷體現(xiàn)區(qū)分度的重要特征，創(chuàng)新思維是社會向前發(fā)展的動力。創(chuàng)新思維是高階思維能力，本文通過分析考查創(chuàng)新思維的高考題，提出堅實的學科基礎(chǔ)、尊重學生的好奇心和想象力，發(fā)展多種基礎(chǔ)科學思維方式培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維。

【關(guān)鍵詞】生物高考題;創(chuàng)新思維;科學思維

《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》在“課程理念——教學過程重實踐”和“學科核心素養(yǎng)——科學思維”兩部分內(nèi)容闡釋中，提出“培養(yǎng)創(chuàng)新精神”和“運用創(chuàng)造性思維”的觀點。在新課程理念下發(fā)展學生學科核心素養(yǎng)是教學的中心，是實現(xiàn)立德樹人這一教育根本任務的關(guān)鍵。創(chuàng)新思維屬于思維中的高階思維，在教學中培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力存在一定的難度，但只要掌握創(chuàng)新思維的本質(zhì)和發(fā)展規(guī)律，在教學實踐中是能做到抓得住、見實效的。以下通過高考題對創(chuàng)新能力的考查，淺析創(chuàng)新思維發(fā)展的途徑和要素。

一、新高考與創(chuàng)新思維

新高考指的是在2017版課程標準和與之對應的新教材背景下，進行選課走班教學后的高考形式，由于除語數(shù)外三科外，其余學科根據(jù)學生不同的選擇進行學科等級賦分，同時結(jié)合綜合素質(zhì)評價作為錄取的重要參考，也稱為等級性考試。創(chuàng)新思維是指以新穎獨創(chuàng)的方法解決問題的思維過程，通過這種思維能突破常規(guī)思維的局限，從超常規(guī)甚至反常規(guī)的方法、視角去思考問題，提出與眾不同的解決方案，從而產(chǎn)生新穎的、獨到的、有社會意義的思維成果。自2019年起，北京高考生物試卷將考試能力體系調(diào)整為新的四個維度，分別是理解、應用、思辨和創(chuàng)新。能力體系的調(diào)整與新課標、新高考理念保持一致。孫鵬、臧鐵軍等人在發(fā)表于2019年第四期《課程·教材·教法》的文章《構(gòu)建基于核心素養(yǎng)的生物學科能力測評框架》中提出，高考的四層能力可劃分為9個要素，其中創(chuàng)新能力包括假設(shè)和設(shè)計兩個要素：“假設(shè)”要素的內(nèi)涵是“在對生物學現(xiàn)象或已有研究結(jié)果進行分析與綜合的基礎(chǔ)上，結(jié)合所學科學知識，提出科學問題或作出科學假設(shè)?！比纾海}略）“科研人員可在另一組實驗中進一步證實該假設(shè)。若酶b的蘋果酸結(jié)合位點的精氨酸替換為甘氨酸，請在圖中用虛線補充證實該假設(shè)的預期結(jié)果曲線”;“設(shè)計”要素的內(nèi)涵是“提出或完善用于回答科學問題或檢驗科學假設(shè)的研究方案，預期研究結(jié)果;提出解決實際問題的合理設(shè)想”。如：（題略）“在產(chǎn)量低的甲品系水稻中發(fā)現(xiàn)了A、B基因的等位基因A3、B3（廣親和基因），含有廣親和基因的雜合子，雌雄配子均可育。請寫出利用甲品系培育出育性正常的秈-粳雜交稻的流程__________。（用文字或圖示作答均可）?！?/p>

二、創(chuàng)新思維需要堅實的學科基礎(chǔ)

2020年高考生物北京卷第21題考查了我國科學家對雜交水稻育種的創(chuàng)新設(shè)計，其中最后一個小題的問題是：“請寫出利用甲品系培育出育性正常的秈-粳雜交稻的流程。（用文字或圖示作答均可）”。這個小題的設(shè)問正是對創(chuàng)新能力要素“設(shè)計”的考查，從設(shè)問要求和標準答案分析可知，學生用文字或圖示寫出正確的育種流程，至少需要掌握以下知識塊：“遺傳圖解的正確書寫”“育種的種類及各種育種的過程和方法”“雜交、回交、自交等概念的理解應用”和“雜種優(yōu)勢”。同時還需要掌握以下能力：“題干中從已知圖解獲取關(guān)鍵信息”“根據(jù)已有條件進行推理過程”和“遺傳學知識在具體情境中的遷移應用”。學生擁有上述知識塊和能力才能提出1個或2個合理的育種方案，可見，創(chuàng)新思維的發(fā)展或創(chuàng)新的實現(xiàn)必須具備堅實的基礎(chǔ)，否則思維都跳不出解決問題的正常范圍，更談不上進行創(chuàng)新了。作物育種設(shè)計所需學科基礎(chǔ)見圖1。扎實的學科知識基礎(chǔ)是生成能力的必要條件，否則，能力發(fā)展就是無本之源。對于高階思維而言，只有擁有了扎實基礎(chǔ)和系統(tǒng)的低階思維，具備了解決問題的全部基礎(chǔ)要素后，才能得到發(fā)展和應用。否則，離開基礎(chǔ)談創(chuàng)新就是空談?？梢院唵胃爬椋航Y(jié)構(gòu)化的學科知識在解決情境中的問題時，發(fā)展低階能力。在復雜情境中，經(jīng)過知識和低階思維能力的遷移應用，發(fā)展出高階的設(shè)計、假設(shè)、論證、思辨和創(chuàng)新能力。

三、高考復習過程中尊重學生的好奇心和想象力

高考復習離不開適量的習題訓練，并且需要重復遞進式的訓練。高強度的習題過程枯燥又有壓力感，在面對高階思維能力訓練時，機械式的刷題作用有限，在真實科研情境的高考題中，缺乏解決問題的原動力和元認知。不妨嘗試在科研情境高考題訓練中，給予課堂一定的寬裕度，將學生的思維帶入真實的情境中，在枯燥和乏味中激發(fā)學生的好奇心和想象力，通過具身認知，發(fā)展創(chuàng)新思維。

例如，就本文列舉的生物育種問題，在教學實踐中筆者就遇到過這樣的情況，在誘變育種的教學中，需要學習射線處理種子或幼苗導致基因突變而改變性狀的知識。課堂中就有學生特別好奇，提出了“能不能用實驗室超凈臺紫外線照一下小麥種子，然后觀察小麥發(fā)芽和幼苗生長情況”的想法。對于學生的這種好奇心，課堂必須給予鼓勵和支持。學生在充分準備了小麥種子、培養(yǎng)盤后，設(shè)計了紫外線照射種子和幼苗的實驗，教師帶領(lǐng)學生在確保安全的前提下，將四盤小麥浸泡種子分別用紫外燈照射24 h、48 h、72 h，另一組進行常態(tài)培養(yǎng)。實驗結(jié)果令全班同學驚奇，三天后所有實驗組別都放在常態(tài)下進行培養(yǎng)。結(jié)果顯示，小麥的發(fā)芽率、幼苗的長勢、葉片顏色、根的生長情況都差別非常明顯。受實驗室條件限制，雖然不能進一步探究遺傳物質(zhì)發(fā)生了什么樣的變化，但實驗過程已經(jīng)取得了巨大的成功。實驗滿足了學生強烈的好奇心，而且這種教師“給予”的滿足播種了更多的好奇心，也收獲了學生想繼續(xù)進行科學探究的種子。

好奇心和興趣是學生思維放飛的源泉和動力，也是學生進行自主探索和實踐的內(nèi)驅(qū)力。這一點對于小學生、初中生適用，對于高中生同樣適用。在好奇心和興趣的驅(qū)動下，學生可能會進行自主閱讀，參與很多實踐互動，會關(guān)注跨學科知識和冷門知識，學生的思維也因此更加發(fā)散。能自主支配自己學習和興趣的學生，還會接觸到各類藝術(shù)作品或者課程?？鐚W科的綜合知識、來自藝術(shù)的熏陶和身心放松，往往會給學生帶來思考問題和解決問題的靈感。當然，學生有好奇心、想象力和靈感不代表就有創(chuàng)新思維能力，還需要尋找問題、思考問題和解決問題的動機和能力，需要有與身心相適應的社會責任感。

四、在復習教學中發(fā)展多種科學思維

創(chuàng)新不是想象力，而是一種高階科學思維方式，是一種基于多種基礎(chǔ)思維形式的綜合思維方式。制約創(chuàng)新思維發(fā)展的主要障礙是思維定式，思維定式的慣性使人的思維進入死胡同，鉆入牛角尖，深不可拔。那么，在真實情境中要創(chuàng)造性地解決復雜問題，打破思維定式就是一種必然，這需要擁有求異思維。就如生活中遇到難題，我們常常要另辟蹊徑。在本文列舉的高考題中，根據(jù)題中的圖解信息和題干信息，利用甲品系得到育性正常的秈-粳雜交稻，很容易得出雜交育種的思路，這就是思維定式。采用雜交育種的方法解決這個問題是合適的，但是思路復雜，容易因?qū)懖蝗鞒潭鴣G分。如果從求異思維角度出發(fā)，根據(jù)題中的信息還可以抓住“甲品系擁有A、B廣親和基因”這句話，通過轉(zhuǎn)基因方法結(jié)合題中的秈粳雜交稻育種圖解最終解決育種問題，轉(zhuǎn)基因育種的角度簡化了解決這個難題的過程。

對于內(nèi)涵相近的概念可以通過比較分類的方法進行教學和學習。例如，育種的方式通常有雜交育種、誘變育種、單倍體育種、多倍體育種、基因工程育種和細胞工程育種六種方式，這就需要對這些育種方式在育種原理、育種過程、優(yōu)缺點方面進行比較分類，從而形成結(jié)構(gòu)化的知識塊，具體知識比較見表1。

在具體情境中，根據(jù)目標和要求，就能精準確定采用哪種育種方式解決具體問題了。上述實例中，既有比較思維的訓練，又有逆向思維的應用。如果在一個未知的、復雜的情境中選擇育種方式，可以根據(jù)情境中的信息，利用發(fā)散思維的方式提出各種育種方式，再加以比較分析，提出最優(yōu)育種方式。每種育種方式都有固有的優(yōu)點和缺點，當需要選擇最優(yōu)的育種方案時，還需要用批判性思維看待問題，在批判中選擇最優(yōu)的育種方式。

綜上分析，一道育種方面的情境題尚且如此，其實在生物學科中，有諸多類似的知識群，同樣可以采取多種思維方式進行訓練發(fā)展，為創(chuàng)造思維發(fā)展打好基礎(chǔ)。例如，“種群密度的調(diào)查”“遺傳系譜的分析”“變異的種類”等。

五、總結(jié)和反思

總之，高考中考查創(chuàng)新思維能力已是試卷體現(xiàn)區(qū)分度的重要特征，在日常教學和復習備考中，以創(chuàng)新能力的兩個要素“假設(shè)”與“設(shè)計”為抓手，根據(jù)以上策略，科學發(fā)展創(chuàng)新思維能力。高階的思維能力發(fā)展存在一定的難度，不能一蹴而就，也不能望而生畏，需要較長時間的反復訓練，更需要堅定的方向引領(lǐng)和科學的訓練方法。發(fā)展創(chuàng)新思維首先要尊重學生的好奇心和想象力，讓他們有不斷思考和探索的內(nèi)驅(qū)力，保持追求創(chuàng)新的元認知。其次，在具體領(lǐng)域或?qū)W科中解決復雜情境問題時，必須先擁有堅實的學科或領(lǐng)域的系統(tǒng)基礎(chǔ)知識和基礎(chǔ)能力要素。最后，在教學中重視對求異思維、比較思維、發(fā)散思維、逆向思維和批判性思維的訓練與應用。創(chuàng)新思維絕非一朝一夕就能形成，也不是單靠哪一個學科就能獨立完成，應該是每個學科教師持之以恒的追求。只要方向正確，方法科學，那么創(chuàng)新思維發(fā)展是指日可待的。

【參考文獻】

[1]中華人民共和國教育部.普通高中生物學課程標準（2017年版2020修訂版）[S].北京：人民教育出版社，2018：5.

[2]孫鵬，臧鐵軍，管旭，等.構(gòu)建基于核心素養(yǎng)的生物學科能力測評框架[J].課程·教材·教法，2019（4）：

97-103.