基于技術思維： 生物課堂“做中學”的進階教學

朱魏

[摘要] 技術思維是在STS教育中衍化出的生物學科素養之一。在高中生物教學中滲透技術思維，使學生在面對生物學相關問題時，能應用技術與工程思維方法展開討論、實施、審視與驗證，從而將科學概念、探究與實踐技能、科學思維和社會責任等方面的素養融會貫通，進而發展為永久的、綜合的科學素養。基于情境性、活動性、進階性開展“做中學”課堂活動，有效滲透生物學科技術思維。

[關鍵詞] 技術思維;做中學;進階教學

一、技術思維的價值意蘊

科學與工程學實踐中，引導學生提出問題、確立并實施研究方案、運用證據進行辯論與評估并交流信息，促進學生在面對真實情境問題時聯系學科相關知識，從探索與設計中獲得學習體驗。其中，技術思維屬于關鍵能力范疇。依據《普通高中生物學課程標準（2017年版）》編排的選擇性必修三《生物技術與工程》中也要求，學生能夠面對日常生活或社會熱點中與生物技術與工程有關的話題，基于證據運用生物學基本概念和原理進行分析論證，舉例說明生物技術的原理與社會之間的關系。例如，對日常生活中發酵食品的生產原理、安全性等狀況做出合理的判斷，能對生物技術的原理、目的、步驟開展分析、討論和評價。因此，技術思維在高中生物學科素養中處于重要地位。

STS教育的主要思想是引導學生把對自然界的理解、改造世界的手段和日常生產生活聯系起來，使學生更多地關注社會實際，培養學生的決策能力，將科學、技術、社會有機結合，最終形成正確的科學價值觀，因而技術思維在現代教育中占有重要地位。

二、基于技術思維的進階教學案例

技術思維在高中生物教學中尤為突出。以人教版高中生物選擇性必修三《生物技術與工程》為例，探討教學活動中讓學生進階思考，培育技術思維的策略。

（一）情境性：從技術到工程

依據指向核心素養的教學方式，教師應從學生的經驗出發，創設基于真實情境的關鍵問題，將關鍵問題轉化為進階型的任務群，并通過活動單、流程圖或概念圖等方式呈現，讓學生在真實情境中學習，更能夠明確生物學概念與社會生活的聯系，并理解其意義。

在“傳統發酵技術的應用”一課中，以中國傳統的黃酒釀造技術、家庭果酒釀造技術到現代產業化啤酒釀造工程的真實情境貫穿課堂，設置關鍵問題：發酵技術與發酵工程的區別與聯系是什么？進而采用“任務—情境—反饋”式的課堂活動方式，通過感知傳統發酵工藝，概括發酵概念、設計實驗方案，總結實驗原理、改進實驗裝置，果酒進階果醋等一系列的課堂互動，以動靜結合的方式體驗科學技術歷程。這樣的設計讓學生模擬改進裝置的過程，讓學生從技術操作上升到工程思想，符合人類探索科學的歷程，最終升華到科學、技術與工程有機融合的教育。

（二）活動性：從實踐到創新

“做中學”的教學模式響應了新課改要求，在做中直觀感知、在做中深度學習、在做中建構概念、在做中創新設計，這些都是學科素養中技術思維能力的體現。“做”的輔助工具是活動任務，活動任務中設置的啟發性問題，有利于學生發散性思維的培養;教師引導學生通過多維的角度進行思考和理解，積極參與課堂討論和展示評價，讓技術思維體現在科學術語匯報中，更是將技術思維滲透到生物學課堂的各個方面。

在“傳統發酵技術的應用”一課中，設置了下列活動，從實踐到創新層層進階，從經驗、原理到創新，讓技術思維滲透在課堂活動過程中。

活動1是小組合作、設計方案。小組依據生活經驗，通過下表所示的實驗流程單（如表1所示）進行實驗方案的設計，以啟發性問題串聯學生的發散性思維。在教師指引下，學生相互配合進行實驗方案的交流，通過討論、交流和互動深入體驗設計的過程，從而讓學生在設計實驗方案的過程中理解果酒發酵的原理，進而引入到對酵母菌發酵原理的理解。

活動2是動手操作、果酒裝瓶。小組合作利用實驗材料完成果酒的裝瓶，通過親身實踐以理解果酒制作過程中需要注意的問題，豐富學生的感性認知。

活動3是改進裝置、進階果醋。通過呈現一份精心設計的先行組織者材料，讓學生在閱讀材料時，深刻體會果酒發酵與果醋發酵的區別與聯系，然后利用課堂上模擬果酒裝置及果醋裝置的構建，不僅學會根據實驗原理搭建裝置，還能夠在構建裝置的過程中培育技術思維。

整個課堂活動流程板塊清晰、目的明確，讓學生在動手做的過程中，深刻理解核心概念，培育技術思維。

（三）進階性：從知識到思維

建構主義學習理論認為，學習是引導學生從原有知識經驗出發，自主建構新的經驗，探究式學習是個人建構主義學習理論在教學中的具體應用。“做中學”強調的是學生主動地去體驗生物學情境，多角度、多層面地去對材料進行選擇、加工和處理，師生共同討論和質疑，實現新舊知識的沖突，從而能夠系統化地構建知識體系，進一步形成思維能力。在這一過程中，學生的認知能力產生從知識到思維的躍進。

三、問題與展望

在做中學的課堂中，技術思維經常被等同于實驗流程或技術方法，這樣就偏離了技術思想，所以在實踐教學中滲透技術思維時要注意規避一些誤區。

一是技術思維模式化。在教材中會呈現許多典型的實驗方案，如果在教學中只是停留于識記實驗方案的過程與原理，卻缺少合作探究的過程并通過實驗方案理解其中的原理，就會出現技術思維模式化的問題。基于技術思維的生物學教學應注重學生已有的知識背景、科學探究的基本思路和方法，設計出獨特、科學、合理的實驗方案。在高中生物教學過程中，可以進行搜集生物學資料、構建初始實驗流程單、填寫匯報單等課前準備活動，以形式上的多樣化促進學生主動開展頭腦風暴，形成更有創意的實驗方案。

二是技術思維偏離化。做中學模式突破教與學的割裂，讓學生帶著飽滿的熱情參與課堂，使生物課堂生動活潑。但是，在高中生物教學中活動的多樣化容易產生課堂取向的偏差，這就容易使課堂偏向模型建構或者實驗設計，造成技術思維培育缺失。

新課改、新高考已然來臨，學生的生物學科素養應跟上時代發展的需要，這就需要教師利用“做中學”教學模式提升學生的技術思維，在教學中設置多種形式的活動，一改枯燥的課堂氛圍，打造優質生物課堂，提高學生的生物學科素養。