以高階思維培養(yǎng)為目標的高三生物復習課教學思路

王岳瓊

（北京中學 北京 100018）

高中生物學教學關注學生生物學學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，而思維是銜接不同維度核心素養(yǎng)的關鍵，多維素養(yǎng)的發(fā)展需要以思維的發(fā)展為基礎。因此，生物學教學應以思維培養(yǎng)為核心目標，輻射其他素養(yǎng)的發(fā)展，以此來整合多維素養(yǎng)的協(xié)同發(fā)展。

安德森將認知過程分為識記、理解、應用、分析、評價、創(chuàng)造。其中后三項為高階思維，教師應給予更多關注。我國學者陳皓兮先生早在20世紀80年代提出了思維能力是生物學教育培養(yǎng)學生能力的核心所在，具體來說包括分析、比較、綜合、抽象、概括、判斷與推理等多種思維工具或方式。生物學科能力測評突出強調對實際問題進行綜合分析、批判性思考以及提出創(chuàng)新性解決方案等高階思維能力。學者們對高階思維的表述雖然不同，但對概括與分析、判斷與推理、評價與創(chuàng)新尤為關注。

高三復習不囿于某一節(jié)課的知識內容，教師可以將知識內容重新編排，按照新的體系或者角度進行知識內容的重組，引導學生利用已學知識從新的視角分析和解決問題，以此為契機，培養(yǎng)學生的高階思維。

1 創(chuàng)設真實的問題情境，提高歸納和總結的能力，增強對已學概念的理解

經過新課的學習，學生清楚了基本生物學概念，在高三復習課中，教師可以根據概念學習、建構知識結構的需要，選用問題情境促進學生深入理解概念的內涵和外延，并構建概念之間的有機聯(lián)系。復習課上，教師結合已學知識和真實的問題情境，開展學習活動，基于新的情境促進學生加深對已學知識的理解，明晰已學知識的內在聯(lián)系，再引導學生歸納和總結，加深學生對概念內涵和外延的理解。

例如，在以“從細胞、分子水平看環(huán)境對生物的影響”為主題的細胞膜結構與功能的復習課中，教師可以將細胞膜的組成成分、組成成分的合成過程、細胞膜的功能、細胞膜與細胞內外的聯(lián)系這些內容組合在一個問題情境下進行復習，并構建彼此的聯(lián)系。在細胞膜這部分內容的新課學習中，學生主要關注細胞膜的組成和功能相關實驗，結構和功能的關系，以及對相關生物學現象的分析。復習課與新課相比，學生已經學習了細胞膜的基本結構和功能，以及基因表達、基因與蛋白質的關系等內容。教師在復習課時需要幫助學生將細胞膜的知識與基因、環(huán)境等內容構建聯(lián)系。教師引入鹽脅迫條件對植物細胞膜結構和功能的影響，提供實驗數據，引導學生分析鹽脅迫前后植物細胞膜的成分和功能的改變，如細胞膜上的飽和脂肪酸的比例在鹽脅迫條件下的提高，流動性降低，膜上Na+/H+逆向轉運蛋白含量的提高。結合膜結構的這些改變，教師引導學生分析細胞膜結構的改變與細胞內部的各個結構的功能以及與外部的環(huán)境條件的關聯(lián)，從而使學生建立認識：外部環(huán)境通過細胞膜影響細胞內部的基因表達，繼而影響細胞內部的物質合成，實現對細胞膜結構的改造，從而使植物細胞適應外部環(huán)境的變化，增強抵抗逆境的能力。分析這一主題學習資料的過程中，學生復習已學的細胞膜的基礎知識，利用基礎知識解決“鹽脅迫條件下膜結構和功能改變”這一現象的分子機制，從分子與細胞的水平，深入認識細胞與外部環(huán)境的相互作用關系，從細胞與外界環(huán)境的相互作用的角度，歸納和總結細胞膜的結構與功能，從細胞膜的分子組成和結構的動態(tài)變化中，理解生命的物質性和細胞中物質、能量、信息變化的統(tǒng)一性，進而加深對“細胞是生命活動的基本單位”這一概念的理解。

2 在已學知識的基礎上，通過具體問題的分析，增強邏輯推理能力

新課學習的重點在于建立生物學的基本概念，而復習課建立在學生已有基礎知識的基礎上，以復習課為契機，教師提供新的學習資源，促進學生在新的情境中，運用生物學知識進行推理，從而得出相應研究的結果或結論。在此過程中，學生將基礎生物學知識運用到解決實際問題中去，增強了邏輯推理能力。

例如，將細胞癌變、基因表達及調控、基因工程的內容進行綜合復習，教師乳腺癌細胞的研究為情境。學生已學習了癌細胞、基因表達、基因工程的基礎知識，有基因表達受到細胞內外因素影響的基本認識。在此基礎上，學生對比正常乳腺細胞和乳腺癌細胞，回顧癌細胞的特征。之后，教師引入長鏈非編碼RNA和miRNA及其作用過程、利用相應基因工程技術開展對比實驗等新信息，引導學生構建長鏈非編碼RNA和miRNA對基因表達的影響、基因表達改變對細胞的結構和功能的影響之間的邏輯關系。抑癌基因是學生已知的調控細胞增殖基因，通過此問題情景，學生進一步了解了抑癌基因受細胞內信號（如長鏈非編碼RNA和miRNA）調控的方式，深入了解了信號調控因子對抑癌基因的促進或抑制作用、抑癌基因與細胞增殖和細胞凋亡的關系，之后將二者之間構建邏輯聯(lián)系，從分子和細胞的水平揭示乳腺癌細胞的發(fā)生和特征。教師將細胞與影響細胞代謝的因素具體化，設置影響細胞基因表達的具體因素的問題情境，并利用概念圖的形式將邏輯推理過程外顯化，促進學生提高邏輯推理能力。

3 利用復習課，促進學生從感性思維向理性思維的發(fā)展，培養(yǎng)學生的批判思維

黑爾認為批判思維是對于已信服的理由加以適切反省的一種思考?，F代批判性思維的代表人物杜威，提出了“反省性思維”。反省性思維是“對任何信念或被假定的知識形式，根據其支持理由以及它所指向的進一步的結論，予以能動、持續(xù)和細致地思考”。學者對批判思維的理解，可應用于教學中。學生在學習基礎知識的同時需明確科學結論得出的一般原則。在復習課中，教師要引導學生通過細致梳理、分析已有結論的得出過程，找出已有結論得出的理由、依據、推論等，構建出從問題分析起點到結論之間的邏輯環(huán)節(jié)，針對已有的結論，提出自己的見解。

例如，教師以“纖維素酶的改造”為主題，引領蛋白質工程、基因工程、基因表達、生物進化等相關內容的復習。教師為學生提供纖維素酶改造的各種研究方案的學習材料：①理性蛋白質設計方案，依據蛋白質的結構找出產物抑制纖維素酶的原因，采用定點突變的方法改造纖維素酶的基因進而改造纖維素酶。②蛋白質定向進化方案，以自然選擇為理論依據，利用易錯PCR、重組等方法獲得變異的菌體，之后進行篩選，得到符合要求的纖維素酶。③基于結構生物信息學的纖維素酶結構理性設計，通過一定的計算模擬與預測、結合基因工程指導纖維素酶的改造。學生結合已學的蛋白質結構、蛋白質與基因的關系、基因工程的相關知識，逐個分析每一種纖維素酶改造方案的具體過程，在梳理纖維素酶改造方案的細節(jié)方法的過程中，形成自己的判斷。教師利用問題引導學生對每一種改造方案的優(yōu)缺點進行評價。例如，第一種方案的優(yōu)點是利用此法可通過改造基因，精確地改造蛋白質。但蛋白質結構的復雜性使得目前未精確了解蛋白質的結構及結構與功能的關系，即進行定點突變的方案設計，難度較大，成功率不高。第二種方案在對要改造的蛋白分子結構信息并不清楚的條件下，定向進化技術為蛋白質改造提供了可能性。但這一方法的操作具有明顯的“盲目性”，這使得篩選有效突變體的工作強度非常大，同時極大降低了其改造的有效性。第三種方案結合了兩種方案的優(yōu)勢，同時隨著科技的發(fā)展，利用人工智能進行蛋白質結構的預測，大大加速了蛋白質的研究。學生在進行評價的過程中，能夠更深入的理解基因表達與蛋白質的關系、蛋白質的結構與功能的關系、生物變異與環(huán)境的關系等內容，并能關注生物學基本規(guī)律在生產實踐中的應用，使自己的思維更加理性，辯證地看待問題。在復習課中，教師應綜合各種知識和研究方法，通過問題的引領，培養(yǎng)學生的批判思維。

4 利用復習課，設置適宜的開放性問題，引導學生提出解決問題的創(chuàng)新思路

科學本身就是探索未知世界的活動，探索未知世界的過程中創(chuàng)造性的活動貫穿始終。在復習課中，教師重在通過提供情境化的、多樣的學習資源，促進學生個性化學習與合作學習，在發(fā)現問題、解決問題、尋找證據、建立聯(lián)系等學習活動過程中，體驗科學探究的過程、掌握分析問題的思路和方法，發(fā)展高階思維能力，將生物學現象與生物學基礎知識建立有機聯(lián)系，由表及里深入理解生命現象背后的規(guī)律，創(chuàng)造性的應用知識。

例如，學生已經在新授課中學習了生態(tài)系統(tǒng)的組成、生態(tài)系統(tǒng)的結構和生態(tài)系統(tǒng)的功能。在復習這一單元的內容時，教師可以用“稻蝦共作”為問題情境，為學生提供水稻的生長周期及習性、小龍蝦的生活史及生活習性的資料，請學生設計一個“稻蝦共作”的人工生態(tài)系統(tǒng)。作為開放性的問題，這一任務沒有固定的答案。學生在設計這一人工生態(tài)系統(tǒng)的過程中，要利用生態(tài)系統(tǒng)的基礎知識分析二者共作較水稻單作的優(yōu)勢，如可以更合理的利用光能，小龍蝦取食稻田雜草既可以收獲小龍蝦，也省去人工除草的成本等。再結合水稻和小龍蝦的具體生活習性，設計水稻田的改造方案和投放小龍蝦的時間等。學生通過利用生態(tài)系統(tǒng)的基礎知識解決“稻蝦共作”問題，提出設計方案，培養(yǎng)創(chuàng)新思維。

復習課是在學生有一定的知識基礎上開展的，復習課的優(yōu)勢是可以通過較復雜的問題情境，引領學生完善知識結構、提高素養(yǎng)和認知能力，將基礎知識復習、構建知識結構、高階思維培養(yǎng)融合為一體。