單元概念教學(xué)視域下學(xué)生高階思維的培養(yǎng)

在以往初中生物學(xué)關(guān)于“微生物\"的概念課教學(xué)中，常見(jiàn)的教學(xué)方式是通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生閱讀、觀察課本細(xì)菌、真菌和病毒的圖文資料，基于對(duì)文字的理解和圖形的感知，認(rèn)識(shí)理解微生物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生殖等特點(diǎn)，形成微生物的相關(guān)概念，并通過(guò)習(xí)題檢測(cè)學(xué)生的理解程度和能力水平。此模式存在的問(wèn)題：其一，教師注重概念的理解記憶，忽視學(xué)生在概念的生成、分析、運(yùn)用、評(píng)價(jià)過(guò)程中思維和能力的培養(yǎng)，培養(yǎng)的思維水平較為單一。其二，學(xué)生通過(guò)閱讀和記憶形成的回憶、認(rèn)識(shí)、理解等水平的思維能力較為低階，高階思維涉及較少，無(wú)法滿足思維發(fā)展的需求，且對(duì)高階思維是否形成缺乏有效的評(píng)價(jià)方式。

一、高階思維的特性及理論內(nèi)涵

1.布魯姆教育目標(biāo)分類理論

布魯姆教育目標(biāo)分類理論指出，思維能力要素包括回憶、理解、應(yīng)用、分析、評(píng)價(jià)、創(chuàng)造等，其中分析、評(píng)價(jià)和創(chuàng)造屬于高階思維能力，分析思維能力相當(dāng)于論證式思維能力。

2.學(xué)科高階思維內(nèi)涵界定

學(xué)科高階思維是指融合學(xué)科本質(zhì)特征和育人價(jià)值，體現(xiàn)學(xué)科思維特點(diǎn)、關(guān)鍵能力和品質(zhì)的高層次思維，它根植于學(xué)科核心素養(yǎng)，在學(xué)科學(xué)習(xí)活動(dòng)中表現(xiàn)為高階的行為能力和思維品質(zhì)。以初中生物學(xué)為例，其學(xué)科核心素養(yǎng)指向的科學(xué)思維是在認(rèn)識(shí)事物、解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程中，基于證據(jù)和邏輯，運(yùn)用歸納、分析、綜合、建模等方法，進(jìn)行獨(dú)立思考和判斷，多角度、辯證地分析問(wèn)題，對(duì)既有觀點(diǎn)和結(jié)論進(jìn)行批判審視、質(zhì)疑包容，乃至提出創(chuàng)造性見(jiàn)解的能力和品格。依據(jù)布魯姆教育目標(biāo)分類理論進(jìn)行界定，課標(biāo)中提出的論證式思維、辯證性思維、批判性思維、創(chuàng)造性思維、綜合性思維等應(yīng)屬于初中生物學(xué)高階思維。

二、單元概念教學(xué)視域下學(xué)生高階思維的培養(yǎng)策略

基于布魯姆教育目標(biāo)分類理論和R·布魯斯·威廉姆的關(guān)于培養(yǎng)高階思維的策略，教師可以從問(wèn)題、任務(wù)、概念、思維四個(gè)維度設(shè)計(jì)單元教學(xué)。以人教版初中生物學(xué)七年級(jí)上冊(cè)第二單元第三章“微生物”為例，我們?cè)趩?wèn)題導(dǎo)向和任務(wù)驅(qū)動(dòng)下，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用多種方法建構(gòu)剖析概念，在單元概念教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的論證式思維、顯性化思維、結(jié)構(gòu)化思維、創(chuàng)造性思維、辯證性思維、綜合性思維等高階思維，以高階思維的形成為目標(biāo)推動(dòng)單元概念教學(xué)（如圖1）。

三、單元概念教學(xué)視域下培養(yǎng)高階思維的實(shí)踐路徑

1.分析推理概念，塑造論證式思維

依據(jù)圖爾敏論證模型，科學(xué)論證主要包括主張、證據(jù)、推理、支持或反駁四個(gè)要素。而論證式教學(xué)的實(shí)質(zhì)是引導(dǎo)學(xué)生親歷科學(xué)家的論證思考過(guò)程，進(jìn)而發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維，它以學(xué)生為主體，師生、生生互動(dòng)對(duì)話為中介，是將科學(xué)論證活動(dòng)引人課堂的一類教學(xué)活動(dòng)。通過(guò)親歷科學(xué)家的論證過(guò)程，圍繞論證的邏輯主線，在分析推理概念的過(guò)程中，發(fā)展學(xué)生的論證式思維。

例如在\"病毒”一節(jié)的教學(xué)中，教師可以立足“煙草花葉病毒\"的科學(xué)研究歷程，創(chuàng)設(shè)科學(xué)史情境，模擬科學(xué)家的分析推理過(guò)程，論證病毒的特點(diǎn)。圍繞核心問(wèn)題“病毒具有什么特點(diǎn)”提出子問(wèn)題“病毒具有怎樣的結(jié)構(gòu)組成”，教師先列舉推測(cè)前提，呈現(xiàn)斯坦利、鮑登和皮里的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)事實(shí)，學(xué)生提出主張，尋找其他科學(xué)家的證據(jù)反駁或支持主張，經(jīng)推理論證后修正主張，模擬得出科學(xué)家的結(jié)論，進(jìn)而形成概念“2.3.1病毒無(wú)細(xì)胞結(jié)構(gòu)，需要在活細(xì)胞內(nèi)完成增殖”中的部分概念“病毒結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，由蛋白質(zhì)外殼和內(nèi)部遺傳物質(zhì)組成”，發(fā)展論證式思維（如圖2）。

2.生成聯(lián)結(jié)概念，形成結(jié)構(gòu)化思維

結(jié)構(gòu)化思維可以簡(jiǎn)單理解為“元素 + 邏輯組合”。它強(qiáng)調(diào)通過(guò)選取關(guān)鍵要素并將其分為幾部分，形成不同的思考結(jié)構(gòu)，以提高解決問(wèn)題的效率和邏輯性，其具有邏輯性、系統(tǒng)性、層次性、可視性、批判性、創(chuàng)新性、實(shí)用性等特點(diǎn)。教學(xué)中，教師可以基于若干事實(shí)生成概念，找準(zhǔn)概念間的連接點(diǎn)，基于縱向思維和橫向思維模式，將概念聯(lián)結(jié)成網(wǎng)絡(luò)，以構(gòu)建思維導(dǎo)圖的形式形成結(jié)構(gòu)化思維。

以“微生物”一章為例，本章概念零散繁多，抽象晦澀，若要解決核心問(wèn)題“如何構(gòu)建微生物的概念體系”，教師可以聚焦微生物的大小、結(jié)構(gòu)、生殖等關(guān)鍵要素，找準(zhǔn)概念間的連接點(diǎn)，在生成聯(lián)結(jié)概念的過(guò)程中，縱向和橫向構(gòu)建單元思維導(dǎo)圖，幫助學(xué)生形成結(jié)構(gòu)化思維。例如，在依據(jù)“分析細(xì)菌感染的實(shí)例 $$ 猜想細(xì)菌的大小 $$ 觀察細(xì)菌的外形特點(diǎn) $$ 歸納細(xì)菌的種類 $$ 剖析細(xì)菌的內(nèi)部結(jié)構(gòu) $$ 關(guān)注細(xì)菌的生殖過(guò)程 $$ 辨析細(xì)菌與人類的關(guān)系\"的主線生成聯(lián)結(jié)“細(xì)菌\"概念，縱向構(gòu)建思維導(dǎo)圖的過(guò)程中，教師可以幫助學(xué)生形成具有層次性和邏輯性的結(jié)構(gòu)化思維；依據(jù)“細(xì)菌菌落特點(diǎn)及分布 $$ 真菌菌落特點(diǎn)及分布一病毒的分布”的主線對(duì)比聯(lián)結(jié)“微生物的分布\"概念，以及在依據(jù)“細(xì)菌分裂生殖 $$ 真菌孢子生殖 病毒自我復(fù)制”的主線對(duì)比聯(lián)結(jié)“微生物的生殖”概念，橫向構(gòu)建思維導(dǎo)圖的過(guò)程中，培養(yǎng)學(xué)生具有針對(duì)性和系統(tǒng)性的結(jié)構(gòu)化思維，在拓展酵母菌可以出芽生殖的概念時(shí)，發(fā)展學(xué)生批判性的結(jié)構(gòu)化思維；在依據(jù)“恐懼微生物的危害 $$ 認(rèn)識(shí)微生物的致病機(jī)理 $$ 防治微生物的方法一利用微生物的實(shí)例”的主線辯證認(rèn)識(shí)“微生物與人類的關(guān)系”概念的過(guò)程中，拓展學(xué)生的具有創(chuàng)新性和實(shí)用性的結(jié)構(gòu)化思維（如圖3）。

3.建模外顯概念，培養(yǎng)顯性化思維

顯性化思維指的是以簡(jiǎn)潔直觀，生動(dòng)形象的模型闡述解釋概念，它是在建模過(guò)程中形成的。初中生物學(xué)教學(xué)中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建概念模型，使抽象概念具體化，復(fù)雜概念簡(jiǎn)單化。建構(gòu)物理模型，使結(jié)構(gòu)特點(diǎn)形象化，建構(gòu)數(shù)學(xué)模型，使數(shù)量關(guān)系規(guī)律化，特點(diǎn)清晰化。通過(guò)建立三種模型，外顯抽象復(fù)雜的概念，培養(yǎng)學(xué)生的顯性化思維。

以“細(xì)菌\"為例，外顯概念“2.3.2細(xì)菌是單細(xì)胞生物，無(wú)成形的細(xì)胞核”，需解決“如何概述細(xì)菌的特點(diǎn)”的核心問(wèn)題，立足細(xì)菌的大小、形態(tài)、結(jié)構(gòu)、營(yíng)養(yǎng)方式等若干事實(shí)構(gòu)建細(xì)菌的概念模型。依據(jù)概念模型，教師可以引導(dǎo)學(xué)生利用橡皮泥等材料制作細(xì)菌結(jié)構(gòu)和細(xì)菌分裂的物理模型，再以概念模型為指導(dǎo)，利用數(shù)學(xué)公式生成細(xì)菌增殖的數(shù)學(xué)模型。以物理模型外顯概念，以數(shù)學(xué)模型深化概念，兩者互補(bǔ)協(xié)同，夯實(shí)重要概念，幫助學(xué)生形成顯性化思維（如圖4）。

4.遷移運(yùn)用概念，發(fā)展創(chuàng)造性思維

基于真實(shí)的問(wèn)題情境，教師可以引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)概念解決問(wèn)題或提出可行思路，形成將所提思路付諸實(shí)踐的意識(shí)，發(fā)展創(chuàng)造性思維。

在“病毒\"的教學(xué)中，創(chuàng)設(shè)“煙草花葉病毒\"的生產(chǎn)情境，圍繞“如何防治煙草花葉病毒”的核心問(wèn)題，教師可以引導(dǎo)學(xué)生在科學(xué)實(shí)驗(yàn)的分析中構(gòu)建病毒的概念，在提出防治煙草花葉病的思路過(guò)程中，遷移運(yùn)用病毒的概念“23.1病毒無(wú)細(xì)胞結(jié)構(gòu)，需要在活細(xì)胞內(nèi)完成增殖”。例如，從克制煙草花葉病毒的角度，破壞煙草花葉病毒的結(jié)構(gòu)或阻礙煙草花葉病毒的增殖過(guò)程，從保護(hù)煙草花葉細(xì)胞的角度，誘導(dǎo)煙草花葉細(xì)胞產(chǎn)生抵抗煙草花葉病毒的抗性，并查閱科學(xué)研究論文資料，列舉依據(jù)支撐所提思路。

5.評(píng)價(jià)思辨概念，涵養(yǎng)辯證性思維

基于生活經(jīng)驗(yàn)和所學(xué)知識(shí)，創(chuàng)設(shè)具有辯論價(jià)值的議題，搜集科學(xué)研究、生產(chǎn)生活或社會(huì)議題的相關(guān)資料，參考R·布魯斯·威廉姆培養(yǎng)評(píng)價(jià)和判斷的圖形組織器工具，圍繞議題多角度評(píng)價(jià)思辨概念，辯證看待科學(xué)技術(shù)的發(fā)展造成的利弊影響，涵養(yǎng)辯證性思維。

在\"微生物\"的一章教學(xué)中，圍繞\"人類與微生物具有怎樣的關(guān)系”的核心問(wèn)題，創(chuàng)設(shè)“人類與微生物的關(guān)系”的議題，引導(dǎo)學(xué)生分別從利與弊兩個(gè)角度，對(duì)“恐懼且不了解微生物”“初步認(rèn)識(shí)并防治微生物”“深入研究并利用微生物”三個(gè)階段中人類與微生物的關(guān)系，評(píng)價(jià)思辨已形成的概念\"2.3.4有些微生物會(huì)使人患病，有些微生物在食品生產(chǎn)、醫(yī)藥工業(yè)等方面得到廣泛應(yīng)用”，涵養(yǎng)辯證性思維（如表1）。

6.跨學(xué)科實(shí)踐概念，拓展綜合性思維

基于單元中某一個(gè)教學(xué)主題，教師可以創(chuàng)設(shè)項(xiàng)目式教學(xué)情境，立足子問(wèn)題和子任務(wù)的解決問(wèn)題，開展跨學(xué)科項(xiàng)目式實(shí)踐活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生認(rèn)識(shí)生物學(xué)與社會(huì)學(xué)的關(guān)系，深人理解科學(xué)、技術(shù)、工程學(xué)、語(yǔ)文、數(shù)學(xué)學(xué)科的相互關(guān)系，使學(xué)生在解決問(wèn)題，設(shè)計(jì)、制作和生產(chǎn)特定產(chǎn)品的過(guò)程中，跨學(xué)科實(shí)踐概念，拓展綜合性思維。

如在“真菌\"的教學(xué)中，為深化對(duì)概念“2.3.3真菌是單細(xì)胞或多細(xì)胞生物，有成形的細(xì)胞核”和“2.3.4有些微生物會(huì)使人患病，有些微生物在食品生產(chǎn)、醫(yī)藥工業(yè)等方面得到廣泛應(yīng)用\"的理解，結(jié)合中華傳統(tǒng)文化和家鄉(xiāng)美食特色，教師可以創(chuàng)設(shè)“在中秋節(jié)為家人制作雞樅云腿月餅”的大情境，圍繞核心問(wèn)題“雞樅云腿月餅的制作蘊(yùn)含著哪些生物學(xué)、化學(xué)和社會(huì)學(xué)知識(shí)”，提出“蓬松的月餅餅皮的發(fā)酵原理是什么\"\"真菌中的雞樅具有哪些特點(diǎn)”\"云腿發(fā)酵產(chǎn)生鮮味利用了哪些真菌”“月餅文化經(jīng)歷了怎樣的傳承、演變與延伸\"等子問(wèn)題。布置：“制作蓬松的月餅餅皮，查閱資料分析其發(fā)酵原理”“制作雞樅餡心，查閱資料并分析雞樅菌的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生殖的相關(guān)知識(shí)”“制作云腿餡心，查閱資料并分析其發(fā)酵原理”“制作海報(bào)，宣傳月餅文化的歷史淵源、象征意義、文化傳承和現(xiàn)代演變”等項(xiàng)目式任務(wù)。學(xué)生將生物學(xué)、化學(xué)、社會(huì)學(xué)知識(shí)與家鄉(xiāng)特色美食制作工藝相結(jié)合，從化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)分子角度認(rèn)識(shí)雞樅云腿月餅的制成原理，從生物發(fā)酵工程的生物個(gè)體角度了解雞樅云腿月餅的發(fā)酵工藝，從社會(huì)學(xué)角度理解月餅文化承載的意義。在分析、制作及宣傳雞樅云腿月餅的過(guò)程中，教師引導(dǎo)學(xué)生跨學(xué)科實(shí)踐概念，拓展綜合性思維。

四、單元概念教學(xué)視域下高階思維的評(píng)價(jià)

依據(jù)高階思維的內(nèi)涵要素，從概念理解、實(shí)踐創(chuàng)新、思維品質(zhì)三個(gè)維度，教師可以把思維表達(dá)過(guò)程中表現(xiàn)性任務(wù)的完成情況作為指標(biāo)，設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)量表（如表2），評(píng)價(jià)高階思維形成的情況。

在單元概念教學(xué)中培養(yǎng)高階思維，既實(shí)現(xiàn)單元知識(shí)的有效整合，促進(jìn)了深度學(xué)習(xí)，深化學(xué)生對(duì)概念的理解和運(yùn)用，也促進(jìn)學(xué)生高階思維的多元化發(fā)展，在思維深度和廣度上有所突破。但也存在思維評(píng)價(jià)單一主觀，教學(xué)支架亟待完善的問(wèn)題，在今后的教學(xué)中還可逐步補(bǔ)充，完善優(yōu)化。

注：此表共3個(gè)評(píng)價(jià)維度，每個(gè)維度包含兩種類型的思維，每種思維用2＼～3個(gè)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，共13個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)和3種層次的達(dá)成程度：

賦分標(biāo)準(zhǔn)：未達(dá)成（完全無(wú)法完成，0分）;達(dá)成部分（完成部分任務(wù)或環(huán)節(jié)，1分）；完全達(dá)成（科學(xué)完整地完成全部?jī)?nèi)容，能完善并闡述細(xì)節(jié)，2分）。

分值計(jì)算：每個(gè)指標(biāo)的滿分為2分，13個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的滿分共計(jì)26分。分值 lt;15.6 為不合格， 15.6? 分值 lt;20.8 為合格，20.8≤分值 lt;23.4 為良好， 23.4? 分值 ?26 為優(yōu)秀。