指向高階思維的高考試題分析與教學建議
——以2020年高考全國Ⅰ卷生物第31題為例

陳 蕾 曹承和

（安徽省蕪湖市第一中學 安徽蕪湖 241000）

2020年高考全國Ⅰ卷生物試題注重必備知識、關鍵能力和學科素養的考查，其中部分試題對學生的高階思維能力有較高要求。高階思維是學習者在較高認知水平上的心智活動，是一種能夠加以實踐運用，并具有反思性、批判性、創造性和整合性的思維質態。高階思維是在復雜的情景活動中發生，需要學生將新信息和相關概念、原理進行關聯，并找出內在邏輯，運用創新的思維方式解決問題。下面以2020年高考全國I卷生物第31題為例說明。

1 原題呈現

某研究人員用藥物W進行了如下實驗：給甲組大鼠注射藥物W，乙組大鼠注射等量生理鹽水，飼養一段時間后，測定兩組大鼠的相關生理指標。實驗結果表明：乙組大鼠無顯著變化；與乙組大鼠相比，甲組大鼠的血糖濃度升高，尿中葡萄糖含量增加，進食量增加，體重下降。回答下列問題：

（1）由上述實驗結果可推測，藥物W破壞了胰腺中的_________細胞，使細胞失去功能，從而導致血糖濃度升高。

（2）由上述實驗結果還可推測，甲組大鼠腎小管液中的的葡萄糖含量增加，導致腎小管液的滲透壓比正常時的___________________，從而使該組大鼠的排尿量______________________________________。

（3）實驗中測量到甲組大鼠體重下降，推測體重下降的原因是________________________________。

（4）若上述推測都成立，那么該實驗的研究意義是____________________________（答出1點即可）。

2 試題特點分析

2.1 問題情境和設問角度新穎

該題創設的情境源于真實的研究過程，即以建立人類糖尿病動物模型作為研究工具，開展病理學、藥理學等方面的研究。該情境新穎，但情境活動復雜。試題要求學生能依據動物模型建立過程中大鼠各項指標的變化，啟動所學知識開展智力活動，運用創新的思維方式解決較復雜的問題。其中第（4）題要求學生能基于各項“推測都成立”，思考實驗的研究意義，設問角度新穎，且具有一定的開放性。

2.2 突出對高階思維能力的考查

該題對學生思維認知能力的考查較為全面，尤其是高階思維能力的考查。依據發展的布魯姆認知領域教育目標分類，人的思維認知能力由低到高分為記憶、理解、應用、分析、評價和創造。其中，分析、評價和創造屬于高階思維能力，包含低層次的認知能力，是一種更深刻、更綜合、更創新的思維能力。

“分析”是該題主要考查的思維認知能力，多指向論證和歸因，即確定信息背后的觀點、價值或意圖等。第（1）、（2）、（3）題均要求學生能從題干中獲取有效信息，結合所學知識，通過分析、評價形成各種推測。由于試題情境涉及的生理過程復雜，加上題干提供的信息量大，分析難度較大。第（4）題要求學生整合相關信息，對藥物W的作用進行判斷，進而思考獲得該模型的研究意義，考查的是評價和創造兩種思維能力。

3 學生答題存在的主要問題

結合對部分學生答題情況的訪談，筆者將他們在第31題中典型的錯誤表述及思維認知水平表現整理成表1，問題主要集中在（3）、（4）兩題，暴露出學生在面對陌生情境時高階思維能力不足，具體表現為缺乏反思性、整體性以及有效方法指導。

表1 學生第31題典型錯誤表述及思維認知水平分析

3.1 思維缺乏反思性

基于生活經驗，學生通常認為藥物是用來預防、治療及診斷疾病的物質。當面對題干中“藥物W會造成大鼠生理損害”的事實，學生需要通過自我反思對“藥物”的內涵重新解讀，即凡能影響機體器官生理功能及細胞代謝活動的化學物質都屬于藥物范疇。思維缺乏自我反思，學生就不能客觀評價藥物W的作用，導致回答第（4）題實驗研究意義時，思考方向發生偏差，如表述成“W可指導減肥”“W可治療低血糖”“研究W的副作用”等錯誤觀點。

3.2 思維缺乏整體性

高階思維常常是在聯系、發展和對立統一中去認識事物，具有整體性。具備整體認知的學生，會基于“若上述推測都成立”的大前提，做出對藥物W作用的合理判斷，即獲得糖尿病大鼠模型，進而才能運用發散思維聯想該模型的研究價值，如研究人類糖尿病的發生、發展規律及其防治措施，研究環境或遺傳因素對疾病發生、發展的影響，全面認識疾病本質等。思維缺乏整體性，學生就會從局部看待事物，形成“探究W對生物體血糖濃度的影響”“探究W是否破壞胰島B細胞”等片面認識，無法從整體上把握實驗的研究意義。

3.3 思維缺乏有效的指導

血糖平衡調節是個體水平的復雜生理變化，面對這種復雜情境中的眾多信息，學生需要創造性地運用各種思維方式，如正向思維或逆向思維、線性思維或非線性思維等，篩選出關鍵信息進行分析和推理。缺乏有效思維方法的指導，學生無法清晰地梳理題干中各信息之間的邏輯關系，甚至不知從何角度來分析大鼠體重下降原因，造成表述不清或邏輯混亂，如“大量消耗糖類物質，減少體內血糖濃度”“胰高血糖素分泌增加，促進肝糖原分解”等錯誤表述。

4 對生物學教學的啟示

4.1 巧用課程資源，創設利于學生高階思維發生的問題情境

相對陌生的問題情境是高階思維發生的重要條件。教師可從各類課程資源中挖掘貼近學生認知水平，且能體現素養導向的真實情境，如將生命科學史、科學研究、學生實驗等作為情境素材。以“DNA分子的結構”教學為例，教師需事先對相關生命科學史的事件進行挖掘和梳理，以必要事件相對完整為原則選取情境素材，并對其中新舊知識的有效聯系、情境內涵的準確理解、思維創新的巧妙引領進行平衡，設計出適切的情境及問題。例如，以費伯斯·列文提出的“四核苷酸假說”及其對學術界的影響為情境，引導學生以“遺傳物質能蘊藏大量遺傳信息”為依據，分析和評價該假說是否支持核酸作為遺傳物質，并做出合理的解釋，從而感悟科學思維在揭示生命本質中的重要性。教師還可以在課堂中組織學生基于科學事實和證據構建DNA模型，激發他們的創造能力。合適的情境創設有助于學生在課堂上成為主動參與的研究者，并在情景化學習中促進高階思維能力的萌芽和生長。

4.2 構建思維分析導圖，讓高階思維的思維過程可視化

生物學課堂教學中，教師可引導學生基于復雜的問題情境，將思維過程繪制成思維分析導圖，推動高階思維能力的形成和發展。以2020年高考全國I卷生物第31題為例，教師先引導學生基于題干信息找出所需的必備知識，再指導他們運用“執果導因”或“由因導果”思維方法進行分析和推理，用箭頭將題干信息（實驗結果）和必備知識進行關聯，構建思維分析導圖（圖1），使高階思維的思維過程可視化，并在師生的交流中完善思維路徑。

圖1 第31題的思維分析導圖

構建思維分析導圖，有助于教師發現學生思維方法和思維邏輯中存在的問題，進而引導他們學會有效提取情境信息，梳理解題所需的生物學原理、概念，靈活運用科學的思維方法，在相關要素之間建立合理的邏輯關系，形成清晰的解題思路，促進學生高階思維能力逐步形成。

4.3 以生命觀念為指導，推動學生高階思維能力的發展

生命觀念是指對觀察到的生命現象及其相互關系或特性進行解釋后的抽象，是能夠理解或解釋生物學相關事件或現象的意識、觀念和思想方法。生命觀念只有在較好地理解生物學概念基礎上形成，才能有效推動高階思維能力的發展。如第31題（3）的解題關鍵是能否深入到細胞能量代謝層面解釋體重下降的原因，這可以運用物質和能量觀、系統觀來指導思維的深入。在這些觀念的指導下，學生會對細胞中各類能源物質的利用進行變通，意識到細胞因缺乏葡萄糖供能不足時，會通過利用其他能源物質，如增加脂肪和蛋白質的分解，來保證細胞的能量供應，進而有效解決問題。因此，教師關注學生的生命觀念的形成和理解，有利于學生解決復雜情境中的劣構問題，推動他們高階思維的發展。