整合思維在高中生物教學中的應用

沈恬 巴青松 陳忠 孫成蕾 祁璐璐

摘 要：當今國家的發展需要創新型人才，同時無限的知識和有限的時間、精力之間也形成沖突，為了更好地適應國家和社會的發展需要并解決沖突，文章從高中生物學教學目標的設計、教學內容的組織以及教學方法的選擇三個方面入手，通過介紹具體案例，探討了如何將整合思維這種新的思維模式融入教學活動中，以期為教育學者和高中生物教師進行教學改革提供新的思路和啟發。

關鍵詞：整合思維;高中生物教學;核心素養

中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：A 收稿日期：2020-03-18 文章編號：1674-120X（2020）26-0064-02

近年來，隨著《普通高中生物學課程標準（2017年版）》（以下簡稱“2017年版課程標準”）的頒布，如何把培養學生的核心素養落實到生物學教學中成為研究的熱點話題，各中學生物教師也開始有意識地探索教學改革的著手點，但是受傳統思維的深入影響，大部分教師始終無法完全走出傳統教學的圈子。傳統思維傾向于把復雜的問題簡單化，只考慮主要因素，往往人為地把一個問題割裂成許多小問題去解決，導致在傳統教學中，教師只是一味地傳授知識，忽略了對學生的能力、德性、情義等綜合素質的培養，學生也只是通過死記硬背的方式接受知識，提高分數，用來應對高考，這似乎把復雜的問題簡單化了，但實則消磨了學生的學習興趣，抑制了學生的思維發展。生物教師如何改變傳統思維模式，以在有限的教學時間內實現培養學生學科核心素養的目標，這是新形勢下面臨的重要挑戰。

一、整合思維概述

思維是人腦對客觀事物的本質屬性及內在規律性的間接反映，人的思維可分為形象思維、抽象思維、發散思維、批判性思維等?？茖W研究表明，要想充分發揮人的創造性思維，培養創新型人才，就必須使各種思維方式協調、均衡發展，即所謂整合思維。整合思維最早是由Graham Douglas提出來的。他認為整合思維可以用于解決任何一個領域的問題，是指在面對沖突或者對立的問題時不拘泥于一種思維模式或者進行簡單的選擇，而是進行綜合性、建設性、創造性的思考，其決策過程為：從問題表征中提取許多重要因素—尋找重要因素的因果關系—根據因果關系組織建構框架—找到解決問題的最佳方案。他還認為，通過學習，任何人都可以培養這種思維習慣。

整合思維者并不畏懼復雜，人的思維是立體的而不是線性的，應善于整合多種影響因素，找到它們之間的因果關系，通過在頭腦中搭建框架找到最佳解決辦法，而不是想辦法排除所謂“干擾因素”。在當今大力倡導核心素養的教育背景下，要求在各門學科教學中培養學生的學科核心素養。這就要求學生在短時間內既要掌握知識，又要發展能力，還要形成科學的世界觀、價值觀。然而，學生的時間和精力又是有限的，如果教師能夠將整合思維應用到教學實踐中，就能很好地解決這一沖突。教師還要有意識地培養學生創造性解決問題的能力，使整合思維成為一種習慣性思維，以適應高考命題走向素養立意的趨勢，滿足國家發展對創新型人才的需要。

二、基于整合思維設計教學目標

2017年版課程標準中指出學生通過生物課程的學習，要樹立生命觀念，形成科學思維的習慣，掌握科學探究的思路和方法，具有開展生物學實踐活動的意愿和社會責任感?；诤诵乃仞B的課程目標的四個方面是一個不可分割的整體，生物教師應將課程目標轉化為相應的教學目標，學會運用整合思維的理念來設計教學目標、組織教學過程。

以“免疫調節”一節為例來闡釋怎樣基于整合思維設計教學目標，在教學設計中，可以確定其教學目標為：

（1）通過了解HPV感染人體的過程及對教材內容的閱讀構建“人體免疫系統的三道防線”的模型，初步建立免疫系統具有防衛功能的觀點（側重于生命觀念、科學思維）。

（2）通過了解 HPV 的預防性疫苗和治療性疫苗及其作用機理，構建“體液免疫和細胞免疫”的模型，并通過模型構建、模型分析等環節發展科學思維習慣和能力（側重于生命觀念、科學思維）。

（3）通過了解正常宮頸逐步演變到宮頸癌的過程，關注免疫系統的監控和清除功能，認識人體生命活動的復雜性和獨特性（側重于生命觀念）。

（4）通過了解 HPV 疫苗的種類及注射疫苗的不良反應，說明免疫失調引起的過敏等疾病產生的原因（側重于生命觀念、理性思維、社會責任）。

利用近年來新興的宮頸癌疫苗來創設問題情景，將教學內容設計成一系列探究性的學習主題，如HPV與宮頸癌的關系，HPV感染人體的過程等。以宮頸癌疫苗為主線串聯課堂教學內容，能夠使學生關注到社會熱點問題，利用生物學知識來解決實際問題;知道當病原體入侵機體時，機體會啟動免疫系統來清除病原體，形成穩態與平衡觀念;運用所學知識對該不該接種疫苗、疫苗有沒有副作用等問題進行思考分析與科學探究，發展科學思維;通過對HPV以及宮頸癌有關資料的查閱，培養收集處理信息的能力。如此設計，很好地實現了對生命觀念、科學思維、科學探究、社會責任四個方面教學目標的整合，能使學生親身經歷真實情境的創設過程和真實問題的解決過程。

三、基于整合思維組織教學內容

基于核心素養的生物課程內容正經歷著從碎片化向整體化、從高效傳遞到高質量建構的變革。國家教育考試科研規劃2019年度課題指南中包含了一項高考打破學科界限的命題方式研究，這就體現出了整合思維在高考命題中的重要地位。在課程內容以及高考命題方式變革的大環境下，高中生物教師應該有意識地實現教學內容的跨學科整合，使學生可以用所學的一門學科的知識來解決兩門學科的問題，有效減輕學生的學習負擔。

以“基因自由組合定律”一節的計算題講解為例，結合高中數學中的“拆分法”，來實現生物學和數學的跨學科整合。

（一）利用數學中的“拆分法”講解自由組合定律計算問題

將多對等位基因的自由組合分解為若干分離定律，分別對它們進行分析，再運用乘法原理進行組合。

AaBbCc與AaBBCC雜交后代的基因型種類數，可分解為三個分離定律來解答，Aa×Aa后代有三種基因型（1AA∶2Aa∶1aa），Bb×BB后代有兩種基因型（1BB∶1Bb），Cc×CC后代有兩種基因型（1CC∶1Cc），因此，AaBbCc×AaBBCC的后代有3×2×2=12種基因型。

（二）利用數學中的“逆向組合法”推斷親本基因型問題

將自由組合定律的性狀分離比拆分成分離定律的分離比分別分析，再運用乘法原理進行逆向組合。常見分離比拆分如下。

9∶3∶3∶1的分離比可以拆分為（3∶1）（3∶1），從而逆向推出親本基因型為（Aa×Aa）（Bb×Bb）。1∶1∶1∶1的分離比可以拆分為（1∶1）（1∶1），對應的親本基因型為（Aa×aa）（Bb×bb）。3∶3∶1∶1的分離比可拆分為（3∶1）（1∶1），對應親本的基因型為（Aa×Aa）（Bb×bb）或（Aa×aa）（Bb×Bb）。3∶1也可分解為（3∶1）×1，從而推出親本基因型為（Aa×Aa）（BB×? ? ?）或（AA×? ? ?）（Bb×Bb）。

四、基于整合思維選擇教學方法

基于核心素養的教學目標從四個方面對學生提出了新的要求，教學內容也開始走向跨學科整合，基于整合思維來改變教學方法可以幫助教師應對新的變革帶來的挑戰。學生學習生物學最基本的探究學習方式為：進入問題情景—嘗試提出假設—收集相關證據—進行實驗驗證—交流討論，這五個環節是一個整體，不是單一的技能訓練?？梢詫W生探究學習的五個步驟整合到教學方法中，這既符合生物學科學探究的規律，又符合學生認知邏輯，還能落實教學目標。

以“單基因遺傳病”這一概念講解為例，介紹如何基于整合思維來改變教學方法。

在這一概念的教學中，教師可以請當地的先天性聾啞人繪制遺傳系譜圖，學生通過對系譜圖的分析，結合“無中生有為隱形，有中生無為顯性”的口訣得出了兩種不同的結論，有些學生認為是常染色體隱性遺傳病，有些學生認為是常染色體顯性遺傳病，由此進入問題情境，引起學生的認知沖突。接著教師又提供進一步的信息：絕大多數的先天性聾啞受兩對等位基因控制，一對等位基因中，顯性基因控制正常耳蝸管的形成，另一對等位基因中，顯性基因控制聽神經的正常發育，任何一對基因都可單獨致病。學生再對比系譜圖可以得出：先天性聾啞是一種受兩對等位基因控制且任何一對基因都可單獨致病的常染色體隱性遺傳病。然后教師再引導學生自己查閱相關資料，判斷出先天性聾啞是屬于單基因遺傳病還是多基因遺傳病，再帶回原系譜圖驗證，最后經過小組成員的交流討論總結出單基因遺傳病概念的內涵。

將科學探究的步驟整合到教學方法中，通過引導學生進入問題情境、提出相關的假設，再設置收集證據、查閱資料的任務，從特殊推到一般，讓學生通過討論總結出概念的內涵，能使學生親身經歷生物學概念創生以及應用知識解決問題的過程，使學生對生物學概念有更深刻的理解，減輕學生記憶的負擔，提高學生的學習興趣，培養學生科學探究、收集處理信息以及合作交流的能力，提高教學效率。

五、結語

國家之間的競爭就是人才的競爭，如今國家急需創新型人才，而人才的培養是通過教育來實現的，只有進行教育改革才能改變人才培養的質量和方向。整合思維是一種新型的思維模式，其形成是人的多種思維協調發展的結果，其理念和價值也正在被越來越多的人所接受。本文致力將整合思維應用于生物學教學中用來解決當前教育背景下生物學教學所面臨的問題，并進行了相關論述，以期為教育學者和高中生物教師進行教學改革提供新的啟發和思路。

參考文獻：

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