讓思維躍上高階的生物教學

摘?要：高階思維能力的培養是培養學生生物學科學思維的核心。文章從學習活動過程中聚焦問題求解、聚焦知識共享和互動合作、以建構主義理論為指導、提倡真實和多元的評價等方面論述在高中生物教學中培養學生的高階思維能力。

關鍵詞：高階思維;生物教學;遺傳信息

思維是可以培養和教授的。生物課堂教學中培養學生的科學思維習慣是《普通高中生物課程標準（2017年版）》課程目標之一。美國教育家布魯姆及其后人按照認知的復雜程度，將思維過程具體化由低到高包括記憶、理解、應用、分析、評價、創造。其中分析、評價、創造，通常被稱為高階思維。高階思維能力主要是培養創新能力、問題解決能力和批判性思維能力的核心。因此提高學生高階思維能力是培養學生科學思維能力的核心。那么，如何在教學中培養學生的高階思維能力呢？

一、 ?學習活動聚焦問題求解

高階思維能力的培養和發展，需要高階學習活動予以支持。傳統的課堂教學，學生大多是被動地聽，教師滿堂地灌。教師的備課注重的是“知識與技能”，教學過程基本上是以知識傳授為教學重點。在互聯網時代，信息技術承擔了記憶性和檢索性的工作，社會更需要的是具有高階思維能力的終身學習者，他們能分析新情況、聯系已知信息、批判性地思考和創造性地解決問題。通過活動聚焦問題，激發學生的思維探索，激發學生的學習興趣，在繁雜的信息情景下分析、發現和概括知識。

（一）引入新課，聚焦問題來創設情景

本節以DNA指紋技術誕生20周年紀念大會為背景，結合課本的問題探討進行創設情境，讓學生知道DNA指紋法在案件偵破中的應用，設問“為什么DNA能夠提供犯罪嫌疑人的信息？”讓學生找出支持結論的論據，然后教師再提供網上公安部答網民關于采集DNA數據的留言“DNA代表著遺傳特性，具有生物學唯一性”，教師再問“DNA的中文全稱是什么？與核酸有什么關系？”至于問題探討中的第3個問題，與本節的學習關系不大，應該將時間留給后續思維能力培養。

對于核酸的元素組成，教師提供了學習資料“瑞士醫生米歇爾從醫院垃圾堆里的舊繃帶上分離膿細胞，進行詳細的化學分析”的科學史，采取學生分析學習資料、找出隱藏在資料中的信息：核酸的元素組成只有C、H、O、N、P，與蛋白質不同，不含S，在細胞核中，呈酸性，故稱為核酸。

（二）知識傳授，聚焦問題概括知識

教師引導學生分析資料，可以推測核酸是生物大分子，那它是不是和前面學習的蛋白質類似，也是由元素組成、基本單位到空間結構的呢？讓學生在已有的知識基礎上，進行想象、推理，然后閱讀課本而獲得有關核酸組成的基本知識，如核苷酸的組成、脫氧核糖和核糖的區別，并將獲得的知識寫在學習資料上，限時完成。

（三）重難點解決，聚焦問題掌握概念

在學生完成核酸基礎知識歸納后，教師展示以下問題：①核酸有幾種？②脫氧核糖核苷酸和核糖核苷酸各有幾種？③組成脫氧核糖核苷酸和核糖核苷酸的堿基各有幾種？④DNA和RNA的異同？讓學生進行討論交流，每個學生不同觀點和解釋間的差異，通過不同觀點的交鋒、補充、修正，加深對概念的理解，進而解決重點和難點。

二、 學習活動聚焦知識共享和互動合作

思維活動是課堂教學中師生的核心活動。高階思維能力的培養需要基于互動的從知識共享到知識建構的過程。知識共享和互動合作的學習活動中，學生以陳述和觀察的形式進行言語信息的交流，以證據運用提問和提出交流的議題，在相互交流和質疑中提升思維深度，可以激發學生的思維碰撞，促進學生的反思，形成批判性思維，嘗試進行合理的創造。

關于“核酸是由核苷酸連接而成的長鏈”，教師放棄傳統的講授方式，不采用卡紙建模，而是以思維導圖形式提供簡圖資料，讓學生觀察課本圖2-8和圖2-9，采用模型建構的方式用筆畫出連接五碳糖、堿基、磷酸間的化學鍵，然后再讓學生畫出兩個核苷酸之間化學鍵（連接方式）。（見下圖）

由于學生缺乏有機化學的知識，需要花費大量時間去理解小分子間連接、化學結構等知識。常見的卡紙建模會浪費時間，且不易讓學生從整體上理解把握核酸是如何由核苷酸連接而成的長鏈。同時學生完成后，也可以讓學生從反向觀察，核酸是大分子，在酶的作用下會水解，水解會得到什么？培養學生的逆向思維，對于必修2和選修教材的學習也奠定了基礎。從系統的角度進行學習，系統分析法是科學研究的重要方法之一，領悟系統分析的思想有利于學生站在系統的角度看待和解釋生命現象，更深刻地理解生命的本質。

關于DNA和RNA在化學組成上的區別，教師以課本P29頁的圖2-10引入情景，讓學生觀察、獨立探索、討論，教師啟發引導學生找出圖中的共同部分和不同部分，讓學生嘗試寫出4種脫氧核苷酸和核糖核苷酸的名稱，再用模型建構中的簡圖畫出。小組分析和討論、思維共享，對所學概念比較全面、科學的理解，最終由知識到思維的飛躍提升。

三、 學習活動以建構主義學習理論為指導

課堂中是否能有效培養學生的高階思維能力，最重要的是教學形式的構建是否以建構主義學習理論為指導。

建構主義認為，學習不是信息簡單地從外到內的單向輸入，而是通過新信息與學習者原有的知識經驗雙向的互動作用而實現的。例如關于核酸的功能“核酸在蛋白質的生物合成中具有極其重要的作用”，平時教師講半天，學生都不知所云，但教師呈現下圖蛋白質合成的思維導圖，讓學生觀察、分析，再適當點撥，學生很容易得出結論。

至于“核苷酸的排列順序與遺傳信息有什么關系”這一難點，教師采用回應最初創設情景“公安部關于DNA指紋上信息是唯一的”引出問題“組成DNA的脫氧核苷酸只有四種，但是如果數量不限，在組成長鏈時，其排列順序會如何？”以數學問題的形式4個排列順序，5個排列順序……讓學生在簡單的數學推理中領悟不同的排列順序，得到DNA的特異性和多樣性。

通過活動和真實情景去感受、去體驗并感悟，在此過程中運用比較、分析和判斷，最終完成對事件或問題的解釋，有利于學生思維能力的發展。

本節課分成2個課時，但平時教學中大多數教師都是用一節課完成，用講實驗來代替做實驗，把生物上成“死物”。心理學研究表明，人的思維活動是在感性材料的基礎上產生的，感性材料是思維活動的源泉和依據。教師應在教學過程中加強學生對實驗現象、實驗數據和實驗失敗的分析，聯系生物知識、規律，在分析中發現問題，培養學生的高階思維能力。例如：實驗現象中看到細胞核呈綠色，證明有DNA的存在，是不是只有細胞核才有DNA呢？以此讓學生理解甲基綠吡羅紅試劑的作用原理。如果實驗中失敗了，可能的原因會有哪些？讓學生開展討論，從而理解實驗步驟操作的準確性和嚴謹性。

四、 學習活動提倡真實的、多元的評價

評價可以引導學生在學習過程中進行自由探索和自主學習，也能督促學生之間相互協作。要解脫學生對思維的束縛，發展高階思維，就應該徹底變革學生學習受到嚴格控制與支配的評價。例如，課堂的討論必需是開放的，倡導人人參加;所提供的學習方式是多種的，有閱讀、視頻、實驗、試題等。學生所處的評價越真實，需要解決的問題越現實，學生的學習積極性越高，學習過程也就越生動、有效，高階思維能力的培養也就越有可操作的載體。

例如：關于核酸的組成元素，通過科學家真實的研究過程去探索;對于核酸是由核苷酸鏈接成長鏈的，完成模型建構后，采用以下評價，從而為課堂教學中促進學生以高階思維能力為核心的智力的發展提供了科學的理論和有效的操作方法。

如圖所示的分子結構式為某種核苷酸，已知分子結構式的左上角基團為堿基——腺嘌呤。請仔細觀察后回答下列問題：

（1）該核苷酸的生物學名稱是腺嘌呤核糖核苷酸。

（2）該核苷酸是構成哪一種核酸的原料RNA。

反饋練習：如圖是某核苷酸鏈示意圖，據圖回答問題：

（1）1、2、3的名稱分別是磷酸、脫氧核糖、胞嘧啶。

（2）4、5分別表示胞嘧啶脫氧核苷酸、脫氧核苷酸鏈。

（3）此結構中特有的堿基名稱是胸腺嘧啶。

（4）通常由兩條圖示的核苷酸鏈構成一個DNA分子，真核細胞中分布在細胞核、線粒體和葉綠體中。

知識傳授和思維培養是教學質量命運的共同體，但思維才是知識和課堂的靈魂和核心。高階思維能力的培養吹起了新一輪教學改革的號角，為思維而教，為未來而教，課堂教學的重要任務就是要培養學生的高階思維能力。

參考文獻：

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[3]趙占良.人教版高中生物課標教材中的科學方法體系[J].中學生物教學，2007（3）：4-7.

作者簡介：余英，廣東省廣州市，廣州市西關培英中學。