高階思維培育視角下的“體液調節”單元學習活動設計

摘 要 以“體液調節”單元學習為例，構建培養學生高階思維的單元學習活動模型。 探討在組織單元學習活動中，通過闡明機理、系統分析;質疑評價、審視評論;創新方案、問題解決等策略，培養學生分析、評價、批判性思維和創造性思維等高階思維能力。

關鍵詞 高階思維 ?單元學習 ?體液調節 ?生物學教學

中圖分類號 G633.91 ???????????????????文獻標志碼 B

高階思維是指發生在較高認知水平層次上的心智活動或認知能力。布魯姆教育目標分類理論中的分析、評價和創造屬于高階思維。單元學習活動是依據學生認知發展規律和學科知識邏輯，在任務驅動下對教學內容重組及教學結構優化，以引領學生通過分析推理、論證評價和批判創新思維，主動參與基于真實情境中問題解決的深度學習活動。如何在單元學習活動中發展學生高階思維？以2019年版人教版生物學《選擇性必修1·穩態與調節》中“體液調節”單元教學實踐為例，加以分析。

1 ?構建高階思維視角下的單元學習活動模型

高階思維培育視角下的課堂教學是對傳統教學的結構性變革，是由以知識本位轉向以素養與思維本位。教師可以單元學習活動為載體，使學生“沉浸”在學習中，在參與復雜問題解決過程為主線的思維活動中培養思維、提升能力，從而培養生物學學科核心素養。

在“體液調節”單元學習中，教師梳理單元知識脈絡，以整體視角重組及提煉單元學習內容，根據課標和學情確定具有引領性的單元學習主題，再明確指向素養的單元學習目標，設計具有挑戰性的學習任務，組織多樣化的單元學習活動和持續性的評價，促進學生提升高階思維。其教學模型如圖1所示。

2 ?單元學習活動中培養學生高階思維的路徑思維是由“疑問”引發。高階思維培育視角下的單元學習活動應該以單元主題為統領，圍繞目標，以激發學生思維和學習動機為起點，通過真實情境的問題驅動，引導學生情境生疑、問題質疑和探究釋疑，達成變式遷移，培養學生分析、評價和創新的能力，提升學生的思維品質。

2.1 組織單元學習活動，提高學生分析能力

2.1.1 深入分析，闡明機理

分析是解決問題的基礎。在單元學習活動中，教師基于教學的重點、難點適度拓展，引導學生深入挖掘分析核心知識和關鍵問題，理解其生物學機理，使學生知其然、更知其所以然，從而透切理解單元重要概念，提高學生的分析能力。

在血糖平衡調節的學習中，學生閱讀資料，分析血糖平衡的調控機制，建立基于胰島素和胰高血糖素作用的血糖調節模型。教師提出問題：為什么人體升血糖的激素有多種，而只發現了胰島素這一種降血糖的激素？為什么胰高血糖素增多能促進胰島素增多，反之不行？基于機體代償性調節，教師引導學生分析胰島素抵抗與胰島素的聯系，使學生理解：治療糖尿病藥物的意義是由調節血糖平衡轉為調節細胞代謝為目的，增加細胞對胰島素的敏感性，從而通過調節細胞代謝，讓機體重新建立血糖平衡。

胰島素是血糖平衡調節的關鍵激素。學生除了需要掌握胰島素怎么降血糖，還應深入分析其能降血糖的原因。教師借助人教版選擇性必修1教師用書第128頁的圖示，引導學生思考分析胰島素降低血糖作用的機理。教師創設問題情境：胰島素受高血糖刺激后，它如何找到組織細胞？受體活化后，細胞內發生哪些物質變化以體現胰島素促進細胞合成糖原及血糖轉化？葡萄糖如何進入組織細胞？信息分子對葡萄糖轉運蛋白的分泌及其數量有什么具體影響？怎樣根據圖示解釋胰島素促進細胞攝取、利用和儲存葡萄糖從而降低血糖？

抗利尿激素是水平衡調節的關鍵激素。在單元學習活動中，教師引導學生借助圖示，分析抗利尿激素促進腎小管和集合管重吸收水的作用機理。教師創設問題情境：抗利尿激素受什么刺激被激活？它如何找到組織細胞？它作用于腎小管上皮細胞后導致其細胞膜上水通道數量發生什么變化？為什么？通 過分析圖示，學生認識到：抗利尿激素促進含水通道蛋白的囊泡移向細胞膜，水分通過協助擴散被重吸收入腎小管上皮細胞。

此外，學生難以精準判斷反饋調節與分級調節、體液調節與神經-體液調節。教師在課堂上組織學生討論分析臨床疾病情況，構建甲狀腺激素和性激素的分級調節及反饋調節機制，引導學生結合實例進行概念辨析，捕捉關鍵信息加以判斷，培養學生思辨能力和綜合分析能力;引導學生比較和辨析易混淆概念，培養學生思維的廣闊性和靈活性，突破教學難點。

2.1.2 系統分析，整合信息

正確的分析方法是分析生物學知識各要素本質，理解各個要素之間的內在聯系，系統分析、整合信息，揭示單元整體知識的本質和規律。

在單元學習活動中，教師按照“一種激素調節→多種激素相互關系→神經-體液協調共同維持穩態”的研究方法，引導學生綜合分析體液調節各實例，找 ?出其共性，統一以天平兩側平衡為模型：分析血糖來 ?源和去路的平衡調節;分析產熱量和散熱量的平衡調 ?節;分析通過調節飲水和排尿，調節水鹽平衡。教師 ?引導學生從整體分析體液調節與神經調節在參與生 ?命活動過程中的協調平衡，找出它們生命活動的規 ?律，整體構建單元知識中的穩態與平衡的調節機制 ?（圖2），從而達成單元大概念知識結構的整體認知。此外，考慮到下丘腦是內分泌的樞紐，教師還可以引 ?導學生將與下丘腦相關的知識整合串聯，聚點成線、連線成網，組成完整的知識網絡。

在單元學習活動中，教師組織學生運用穩態與平衡觀、信息觀和系統觀，深入分析、透徹理解核心知識的內在機理。同時，教師應注重系統分析，將知識整體化、結構化，促使學生構建具有生長力的認知體系，從不同角度提升學生分析能力。

2.2 組織單元學習活動，發展學生的評價能力

2.2.1 基于經典實驗，設疑評價

經典實驗蘊含了豐富的生物科學方法和思維品質，是優質的教學資源。經典實驗發展過程中充滿了質疑和批判思想。質疑是思維的起點，是學習的動力。批判性思維要求會質疑、重實證、講邏輯，是將知識的表象和本質區分開來的能力。質疑評價促進了學生的深度學習。

在單元學習活動中，針對促胰液素的發現，教師以問題串形式，組織課堂評價活動：①?十二指腸和胰腺位于內臟，受自主神經支配。你是否支持“胃酸刺激小腸的神經，胰液的分泌是神經調節”的觀點？說明評價理由。②除了神經調節，沃泰默還考慮到胃酸刺激的信息通過血液循環途徑傳遞到胰腺的可能。針對沃泰默設計的三組實驗結果，你是否支持沃泰默認為小腸上的神經是難以切干凈的觀點？③?斯他林和貝利斯對沃泰默實驗大膽質疑的理由是什么？他 們如何提出假設并設計實驗？你同意他們的解釋嗎？闡明評價依據。④如何排除稀鹽酸和小腸黏膜本身成分對實驗結果的干擾？請設計實驗補充。⑤斯他林和貝利斯實驗的巧妙之處在哪里？

2.2.2 組織學生討論，闡明觀點

評價是基于標準進行的評判，是批判性思維的核心。教師引導學生深度學習、審視評論，使學生在參與“重思強辯”的課堂評價中外顯在解決問題過程中的思維痕跡，并使之成為課堂生成的教學資源。

教師組織學生討論：為探究雄性激素與動物性行為的關系，某實驗小組用未成熟的仔公雞為材料，摘除其睪丸。仔公雞長大后，不啼鳴和無求偶行為，說明雄激素能促進和維持公雞第二性征和求偶行為。請對該實驗不嚴謹之處加以補充。第一、二小組補充實驗，學生各抒己見提出不同方案：①再移植睪丸;②再移植睪丸，觀察公雞的第二性征和求偶行為;③?飼喂含雄性激素的飼料;④?飼喂含雄性激素的飼料后，觀察公雞的第二性征和求偶行為。第三、四小組對第一、二組的觀點審視評論，明確方案①和②不能確定公雞第二性征和求偶行為是雄性激素導致，方案③缺少因變量的檢測。最終，學生認可方案④才是最嚴謹的設計。

在單元學習活動中，教師引導學生針對經典實驗 ?的假設、設計及結果作出評價，解釋完善實驗方案;針 ?對實驗設計方案，質疑評價、審視評論，探討實驗是否 ?達成目標，培養思維的深刻性、嚴謹性。教師通過課 ?堂評價促進課堂生成，激發學生的反思性學習和知識 ?遷移運用，發展學生的評價能力，達成“教-學-評”一致的教學理念。

2.3 組織單元學習活動，培養學生的創新思維

2.3.1 引導假設論證，探討創新方案

學習經典實驗中的新發現可以培養和提高學生的創新意識和科學素養。學生在圖3所示的探索“胰島素的發現”過程中，經歷了“生物學事實→假說論證→新問題→新方案論證→新設想”的螺旋上升式思維推理過程，在跟隨科學家探究未知，獲得新知的科學探究過程中，培養了創新思維。

2.3.2 啟發思維碰撞，促進問題解決

教師聯系學生的生活實際，創設開放性問題情境，激發學生發散性思維，讓學生通過思維對話、交流互動、質疑評價等多元思維碰撞，提升思維品質;促進學生用創造性思維解決實際問題，發展髙階思維。

教師組織單元學習活動，引導學生思考討論：①?糖尿病都可以通過注射胰島素的方式進行治療嗎？為什么？若要為Ⅰ型糖尿病患者設計一個隨身攜帶的“人工胰島”，要解決什么問題？請說說你的設計思路。為什么有些糖尿病人存在高血糖和高胰島素、糖尿病和肥胖同時出現的現象？你怎樣理解美國學者提出的“是胰島素本身導致了胰島素抵抗”？如 何防治Ⅱ型糖尿病？②?假如抗體與甲狀腺細胞膜上的促甲狀腺激素TSH 受體結合，那么，甲狀腺激素的分泌量將如何變化？治療此患者其藥物作用的原理是什么？③?研究表明，體內過量酒精會抑制下丘腦調節水鹽平衡的功能。過量飲酒后，人體會出現尿頻和口渴現象，其原因可能是什么？④?日常生活用品或食品中若含有過量激素對身體健康有什么影響？

在單元學習活動中，學生學習和借鑒經典實驗中體現的科學思維方法，提出假設、創新設計實驗，并將體液調節與與生活實際問題相結合，通過知識遷移運用，解決問題，發展創新思維。

總之，在高階思維培育視角下的單元學習活動，教師應該將教材整體邏輯轉化為學生學習邏輯。通過問題驅動，組織學生參與分析與綜合、審視與評價、批判與創新等單元學習思維活動，深度學習，用生命觀念解釋、評價有關生物學現象，養成健康文明的生活方式，使學生在解決真實問題過程中發展髙階思維。

參考文獻：

[1] 洛林·W.安德森等.蔣小平，張琴美，羅晶晶.布魯姆教育目標分類學修訂版[M].北京：外語教學與研究出版社，2009：60-66.

[2]孟凡龍.生物學學科核心素養語境下的單元學習：系統設計與實踐路徑[J].課程·教材·教法，2020，（3）：58-64.

[3] 江釤.基于科學思維的深度探究[J].中學生物教學.2018，（5）：13-15.