在生物教學中培養高中生高階思維能力探究

摘 要：超速前沖的社會給予人才的期望值日趨升高，而人才素養中至關重要的一個素養即為高階思維能力。具有高階思維能力，學生才能深度分析推理、高效答疑解惑，促進自身學習水平的提升，而且能適應百變不定的社會變化生成動態創新的思維，為未來更好地工作、生活夯實穩固根基。本文結合高階思維能力的含義說明，從借力激趣教學、角色互換、建構生活情境、實踐中質疑和求異、強化學科滲透融合等多方面闡明了培養高中生高階思維的路徑。

關鍵詞：生物教學;高中生;高階思維能力

引言：較長時間的高中生物學堂中，高中生的學習潛能都受到了極大的壓制，一方面學習質量無法得以提升，另一方面學生的高階思維能力得以大程度抑制。主要體現在：學生掌握生物知識以認知、理解和硬性記憶為主要學習方式，從思維的角度，學生缺乏這種對新知獨立探究、分析、全方位思考和創新的高階思維能力，此現象發生的癥結就是忽略了高階思維的培養，他們的思維總是呈現低階的狀態。《生物新課標》特別強調：這門學科教學的根本任務是培養學生深度思考、拓展思維、持續穩定發展的科學素養。生物課程科學素養具體包括多角度觀察、深度思考、批判糾錯、答疑解惑、創造拓展等綜合能力，科學素養的核心便是培養高階思維能力。同時，培養發展高階思維能力也是生物教學的根本目標之一，必須將其作為一項艱巨任務常抓不懈。

一、高階思維的含義說明

教育家布魯姆及相關學者依據人們思維的深淺、難易程度，將整個思維系統自低向高細分為記憶、掌握、應用、解析、評判、創新等階梯狀模式，而解析、評判、和創新最高三階梯的思維則稱為高階思維。筆者總結多年來多位學者觀點，總結高階思維的含義，主要指建立在較高層次認知能力、心智行為基礎上的突破性創新性思維，高階思維能力就是能找到新知識和舊知識之間的鏈接點，建構起新舊知識錯綜復雜關系的結構系統，求解答案、質疑批判、突破常規、創新拓展的深度思維能力。

二、生物教學中培養高中生高階思維能力的路徑

（一）借力激趣教學，培養學生比較、分析、歸納的能力

比較、分析、歸類是建立高階思維的重要思維能力，在生物學習過程中，將新知系統中兩個對象在特征、異同點、優劣點、實質方面進行全方位比較分析，逐漸在腦海中建構起系統的知識框架結構，深化對知識點的掌握和深度思考。比如，授課“種群”一節內容時，教師首先將春運時車站擁擠的人流、瘋長的水葫蘆和捕殺鯨魚等一系列圖片展現給大家，并播放了細菌分裂的動畫視頻問大家：分析細菌怎樣繁殖呢？這些都和今天所講新課“種群數量變化”密切相關，怎樣把控水葫蘆快速瘋長？怎樣保護鯨魚的種族數量？繼而進入到新課學習中，內容豐富的圖片、生動趣味的情境，貼近新知的問題為學生分析掌握種群的概念提供了前提條件，接下來為了學生能掌握另一個“種族密度”的概念，與之前的概念進行全面的比較和分析，歸納出系統的知識點，緊接著播放這樣一組視頻影像：選擇70只梅花鹿給耳朵上釘上金屬圈，等整體數量均混之后，隨機選取了60只發現僅有2只，估算梅花鹿的種群數量約是多少？教師緊跟學生深化的思維，隨即設置有難度的問題：假設再次抓捕中梅花鹿的金屬圈脫落，N值有何變化？第二次比第一次抓捕難度更大，N值變化情況？為確保結果精確度，給動物做標記要注意什么？學生對于問題的解讀逐漸形成了新的思維著落點，通過比較、分析和歸納，已有的認知結構轉化為一種高階思維能力，可以說，比較、分析、歸納使學生的思維逐漸升級。

（二）通過角色互換，學生在探究中把握事物的實質規律

對高階思維能力進行培養，根本在于課堂主體身份的確認，師生應互換角色，將課堂交給學生，促進他們自主探究中實現知識體系的構建。整個教學全部依賴于學生為核心，實現教與學的完美合一，教師作為主導者傾力營造條件，促使學生在自主探究中把握事物的實質規律，最后生成個人獨特的學習成果和學習方法。以授課“生物膜的流動鑲嵌模型”為例，教師秉承學生為核心的理念，將掌控權全部賦予學生促使他們自主構建本節的知識結構，共設置三個探究活動，第一個：請同學們拿出一張紙，畫一條黑線代表空氣與水的交界面，線上面是空氣，線下面是水。嘗試著畫出磷脂分子在空氣-水的交界面的排布形式。并讓同學到黑板上用模型模擬磷脂分子的排布。緊跟著展示視頻：20世紀中期，荷蘭科學家在人體紅細胞膜里提取脂質，得出結論“細胞膜中的脂質分子排列為連續兩層”，接下來展開第二個活動：請同學們在剛才的紙上畫一個圓，代表是細胞膜，用筆畫出磷脂分子在細胞膜上的分布，教師提示細胞膜應兩面都處于水環境中，學生經過討論很順利建好模型。最后，在展示完羅伯特“三明治”模型實驗、鼠人細胞融合的實驗后，實施第三個活動：構建蛋白質分子的結構模型，并加深糖被、糖脂等概念的理解，使細胞膜流動鑲嵌模型更完善。整堂課的結構是由逐層遞進升級的三個探究活動組成，在活動的中學生自主探究、推測、建構，助力了高階思維能力的形成。

（三）建構生活情境，培養學生批判、推理的能力

批判、推理能力指能站在科學的角度認清事物的本質，客觀評論和批判那些違背規律的認知和觀點，并通過多角度地推理，能更深刻掌握與其相似或對立事物的本質屬性。生物課中這些抽象的概念、分子式等知識點是很難理解的掌握的，如果將其轉化為具體、現實的事物實現物化效果是很理想的，那么建構起生活的情境，實現生活和思維的高度鏈接，從生活中取材逐漸去親近這些抽象的概念和原理就變得更加友好、更加容易吸納消化。當我們在講授“酶濃度和底物濃度對酶促反應影響”一課知識時，教師蓄意營造出可觀的生活情境做現場模擬演示，將班里50個學生當作酶濃度，操場上一堆磚頭當作底物，學生每人每次只能搬一塊磚頭，教師擺出問題：酶濃度不變，隨底物濃度升高反應速度有何變化？根據這個問題結合現實情境進行事物實質的推理，50個同學一起去搬磚頭，如果磚頭變成10，速度則為10，磚頭變為50，速度即為50，那么磚頭是100，速度還為50，那么學生很快推理得到結論：先升高、后平衡，在這個問題解決的基礎上，學生思維達到較高點時，緊跟第二題：若底物濃度固定不變，隨酶濃度增加反應速率怎樣變化？學生依據第一個問題的思路進行推理，推斷出合理的答案：操場有磚頭100塊，假如同學們去10個，速度為10，去100速度為100，去200速度仍為100，抽象的知識在學生自己的分析推理下不再晦澀難懂，更能輕松地掌握了本課的知識點，而且也推動了學生高階思維的發展。

（四）實踐中質疑、求異，培養學生創新思維

高階思維能力其中關鍵的一點就是創新思維，教師應組織學生提煉出教材或其他它渠道的貼近新授內容的實驗課題，在切身實踐中由淺入深地思考，不遵循常規思路，大膽質疑、創新求異、多向思維，催使他們自身的創新潛能都得到充分發揮。

例如，開展“加酶洗衣粉的洗滌效果”實操活動時，教師安排學生對這個實驗內容展開現場模擬，開始的時候，將沾有醬油漬的布條放在洗衣粉溶液里，用自由溫控的攪拌器以同樣速度攪拌一樣的時間，通過實驗得到如下結果

接下來有的學生提出了這樣的溫度差異跨度太大，應先設置最高溫度，再以20度為一個梯度逐層得出洗滌的結果，多組數據統計獲得的結論說服力會更強，還有的學生提出方案，在多塊布條的不同位置分別沾上油漬、奶漬、墨水等，使用多種品牌的加酶洗衣粉對多塊布條的污漬進行洗滌測試，得出測試結果如下表所示：

其中以坐標軸形式進行填寫，x表示橫向比較中的效果等級，Y表示縱向中去除不同污漬的效果等級，用1～4標注出效果的等級，最后要求學生將實驗結果與大家一起匯報分享，教師對不合理不完善之處要求學生修改，并想出更多更新的實驗思路和方法，以充分煥發出學生生物學習的創新欲求。

（五）實現學科滲透融合，強化知識互通巧用的能力

高階能力其中對于理解能力方面的要求，就是學生能思維變通、融會貫通，高度融合各方面知識巧妙解決多種問題。在生物教學中強化與其他學科的滲透融合，使學生在多個維度促進了生物知識的理解和應用，而且掌握了如何抓住學科之間相通的契合點，增強了生物知識在各學科、各領域應用的能力，促成了綜合能力的生成。

例如，講授“物質跨膜運輸”知識過程中，便可以和語文學科相結合增加知識的趣味性，引入“愛蓮說”中一句“蓮出淤泥而不染，濯青蓮而不妖”牽引著學生的思路進入到新課學習中，鋪設文言文的語文開場情境作鋪墊，蓮花這個植物在淤泥里怎樣吸收水分、營養和代謝廢物的呢？這都是通過細胞膜來完成的，接下來便利用視頻動畫播放細胞膜的組成、結構和功能等，并設置問題：植物細胞會失水嗎？什么情況下植物細胞會失水？什么情況下細胞膜會吸水呢？和語文學科的融合使生物學習變得更有樂趣。

同時，生物學習也需要借助化學的分子式來解答問題，生物原理和化學的融合以下題為例：核酸是由核苷酸鏈接成長鏈的，建構成模型后，采用以下評價給學生高階思維能力培養提供了科學依據，圖中所示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。仔細觀察回答問題

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。

生物與其他學科的融合，深化了學生對抽象知識的認知思維，掌握起來更加具體深刻，對于高階思維能力的提升大有裨益。

結束語

以往注重學科知識技能的掌握，盡管是學科教學必須完成的基本任務，卻無法滿足自身發展、社會前沖的雙向需要。新時期更需要具有高階思維、科學精神和大膽創新的人才，高中生物教學應將高階思維培養滲透進每個細節和全過程中，有所針對、有所側重采取多元化的教學設計，不斷探索實踐，以獲得豐富的高階能力培養的經驗。

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作者簡介：王珅（1980.10）.女，漢族，籍貫：福建寧德市，學歷：大學本科，單位：福建省寧德第一中學，目前職稱：中學一級，研究方向：中學生物教學與研究