概念教學(xué)中培養(yǎng)高中生高階思維的探討

李雨璠 張 彤

（河南大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 河南開(kāi)封 475001）

高階思維是科技社會(huì)創(chuàng)新型人才的必備品質(zhì)，提升學(xué)習(xí)者的高階思維水平是國(guó)內(nèi)外教育改革的重要任務(wù)。《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《課程標(biāo)準(zhǔn)》）將科學(xué)思維納入到了核心素養(yǎng)的范疇，科學(xué)思維中的建模思維、批判性思維、系統(tǒng)性思維和創(chuàng)造性思維都屬于高階思維。高階思維對(duì)應(yīng)高級(jí)認(rèn)知活動(dòng)，抽象概念是發(fā)展高級(jí)認(rèn)知能力的基礎(chǔ)，概念獲得和思維發(fā)展相互成就、相互融通。因此，生物學(xué)概念教學(xué)是提升高中生高階思維的主要途徑，《課程標(biāo)準(zhǔn)》中也強(qiáng)調(diào)了生物學(xué)概念教學(xué)的重要性。然而，現(xiàn)有的以理解記憶為主的概念教學(xué)無(wú)法適應(yīng)高階思維培養(yǎng)的要求。教師如何在概念教學(xué)中關(guān)注學(xué)生思維進(jìn)階的生長(zhǎng)點(diǎn)，將思維要素融入教學(xué)各環(huán)節(jié)，形成有效的課堂路徑，并完善思維評(píng)價(jià)體系，促進(jìn)概念內(nèi)化的同時(shí)注重培養(yǎng)生物高階思維是未來(lái)生物學(xué)課程教學(xué)亟待解決的問(wèn)題。

1 概念教學(xué)中實(shí)現(xiàn)思維發(fā)展的要素

思維是課堂教學(xué)中教師與學(xué)生的核心活動(dòng)，依據(jù)布魯姆教育目標(biāo)分類(lèi)學(xué)，生物學(xué)高階思維能力是學(xué)生在面對(duì)真實(shí)情境下復(fù)雜的生物學(xué)問(wèn)題時(shí)，具備的高認(rèn)知水平的應(yīng)用、分析、評(píng)價(jià)、創(chuàng)新思維能力。將高階思維能力進(jìn)一步細(xì)化，得出生物學(xué)高階思維能力的要素及對(duì)應(yīng)表現(xiàn)（表1）。在概念教學(xué)中，教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容選擇合適的要素開(kāi)展訓(xùn)練，能夠?qū)⑺季S動(dòng)態(tài)發(fā)展融入課堂。

表1 生物高階思維能力的要素及相應(yīng)表現(xiàn)

2 概念教學(xué)中培養(yǎng)高階思維能力的路徑

依據(jù)思維型課堂的原理與要求，以及生物學(xué)概念教學(xué)的科學(xué)性、主體性、探究性與系統(tǒng)性基本原則，在概念教學(xué)中培養(yǎng)高階思維能力的路徑需要教師在學(xué)生獲得、內(nèi)化新概念的過(guò)程中融入針對(duì)不同要素能力的訓(xùn)練，發(fā)展生物學(xué)高階思維能力。

2.1 以真實(shí)情境激發(fā)思維潛質(zhì)

在概念形成之初，教師選擇易于學(xué)生置身感受的真實(shí)情境，激發(fā)求知欲，有效提高課堂參與度。在情境中學(xué)生從個(gè)人經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，在學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)與思維目的驅(qū)動(dòng)下，從感性材料中獲取體驗(yàn)信息，從“理解”這一低階思維能力過(guò)渡到“應(yīng)用”與“分析”的高階思維能力。在體驗(yàn)型的真實(shí)情境中，學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)概念，感受認(rèn)知、環(huán)境與身體的有機(jī)統(tǒng)一，進(jìn)而提升分析與創(chuàng)造能力。

例如，針對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞的教學(xué)，教師可以播放微視頻，展示生物與生物、生物與環(huán)境之間信息傳遞的實(shí)例，如孔雀開(kāi)屏、螢火蟲(chóng)發(fā)光、光與植物開(kāi)花、飛蛾撲火等。學(xué)生在真實(shí)情境中體會(huì)自然界的“信息”，形成初步概念。教師再請(qǐng)學(xué)生誦讀“紅塵霧里醉梳妝，巧戲鮮花品蜜香”“窈窕淑女，君子好逑”“竹外桃花三兩枝，春江水暖鴨先知”等反應(yīng)信息傳遞的古詩(shī)詞，引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑：花朵如何吸引蝴蝶？不同生物有哪些求偶方式？小鴨如何感知季節(jié)的變化？學(xué)生合作總結(jié)并區(qū)別化學(xué)信息、行為信息與物理信息，明確構(gòu)成“信息源”“信道”“信息受體”等概念，突出發(fā)展歸納推理和抽象概括能力。除了通過(guò)具體事例讓學(xué)生理解信息傳遞在生態(tài)系統(tǒng)中的重要作用，教師還可以創(chuàng)設(shè)體驗(yàn)型的情境，引導(dǎo)學(xué)生實(shí)地感受生態(tài)系統(tǒng)中的信息傳遞在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面的應(yīng)用。真實(shí)情境利于激發(fā)學(xué)生的思維能力由低階向高階的轉(zhuǎn)變，教師在概念教學(xué)中應(yīng)注重區(qū)分組織各種真實(shí)案例，調(diào)動(dòng)學(xué)生動(dòng)用決策、組織、歸因、評(píng)價(jià)等能力。

2.2 以驅(qū)動(dòng)式任務(wù)訓(xùn)練思維邏輯

為深化理解概念，在真實(shí)情境下建立真實(shí)的學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生體驗(yàn)理解分析任務(wù)，調(diào)動(dòng)高階思維能力參與任務(wù)完成，對(duì)概念再理解、再內(nèi)化，實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)的自我建構(gòu)過(guò)程。設(shè)置的任務(wù)需具挑戰(zhàn)性、遞進(jìn)性、針對(duì)性以及深層性，能在強(qiáng)化概念的同時(shí)鍛煉提升學(xué)生應(yīng)用、分析、評(píng)價(jià)的高階思維能力，從而使概念學(xué)習(xí)的思維傾向更加穩(wěn)定。在各類(lèi)任務(wù)探究中，學(xué)生思維外顯化，通過(guò)教師適時(shí)的評(píng)價(jià)和調(diào)整，學(xué)生能夠體驗(yàn)思維深化的質(zhì)變過(guò)程，系統(tǒng)地構(gòu)建概念網(wǎng)絡(luò)。

例如，在構(gòu)建主動(dòng)運(yùn)輸與胞吞胞吐的概念時(shí)，教師圍繞腎臟的功能設(shè)置資料分析任務(wù)，學(xué)生在回憶尿液形成過(guò)程的同時(shí)，通過(guò)分析每日原尿與尿液中Na+與葡萄糖的量及其進(jìn)出腎小管上皮細(xì)胞的方式，逐步建構(gòu)主動(dòng)運(yùn)輸?shù)母拍睢W(xué)生閱讀蛋白質(zhì)等生物大分子被重吸收的資料，理解細(xì)胞膜的流動(dòng)性、能量、特定蛋白識(shí)別的作用，厘清胞吞胞吐的運(yùn)輸條件，實(shí)現(xiàn)概念的深度理解。教師以探究糖尿、尿毒癥的具體病因以及人工腎原理檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)概念的靈活應(yīng)用。學(xué)生經(jīng)歷知識(shí)由點(diǎn)到線(xiàn)再到面的逐級(jí)延伸，最后獨(dú)立完成本章內(nèi)容概念圖的構(gòu)建，形成系統(tǒng)的概念網(wǎng)絡(luò)，在理解主動(dòng)運(yùn)輸與胞吞胞吐的內(nèi)涵與特征基礎(chǔ)上，培養(yǎng)了資料分析、歸納總結(jié)等能力。這個(gè)過(guò)程創(chuàng)造了課堂思維互動(dòng)和自我監(jiān)控的良好條件，能夠有效訓(xùn)練學(xué)生高階思維。學(xué)生在任務(wù)驅(qū)動(dòng)下，需做出合理的判斷、解釋和評(píng)價(jià)，在清晰的邏輯關(guān)聯(lián)中強(qiáng)化概念。

2.3 以應(yīng)用與反思促進(jìn)思維進(jìn)階

高階思維是在疑問(wèn)、探究、解問(wèn)、反思中積累提升的。解決實(shí)際問(wèn)題和自我能力提升是學(xué)習(xí)的最終目的。學(xué)生在面臨新的問(wèn)題時(shí)，應(yīng)利用已有經(jīng)驗(yàn)與實(shí)踐交互作用，進(jìn)行概念的識(shí)別、選擇、推理等一系列思維活動(dòng)，尋找問(wèn)題解決的創(chuàng)造性方案。學(xué)生在頭腦風(fēng)暴中利用高階思維解決真實(shí)問(wèn)題。教師指導(dǎo)學(xué)生在實(shí)踐中反思，促進(jìn)學(xué)生深層次理解概念，在高級(jí)認(rèn)知活動(dòng)中提升高階思維能力。

例如，學(xué)習(xí)了各類(lèi)植物激素的作用后，教師通過(guò)若干問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生發(fā)散思維，使學(xué)生在解決問(wèn)題的過(guò)程中深入概念內(nèi)涵，發(fā)展高階思維能力：①農(nóng)民伯伯的水稻患上了惡苗病，某同學(xué)通過(guò)查詢(xún)資料認(rèn)為是赤霉素的作用，你認(rèn)同他的結(jié)論嗎？合作設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明你的結(jié)論。②根據(jù)各類(lèi)植物激素的功能，對(duì)芹菜、荔枝樹(shù)、葡萄等農(nóng)作物生產(chǎn)提出建議。③有人說(shuō)植物激素會(huì)導(dǎo)致兒童性早熟，如何為大眾普及植物激素的安全問(wèn)題？學(xué)生在解決問(wèn)題的過(guò)程中體驗(yàn)科學(xué)探究解決問(wèn)題的思維過(guò)程與方法，并反復(fù)檢查、修正、反思，發(fā)展概念的理解層次；對(duì)社會(huì)議題深入思考，提升應(yīng)用、分析、評(píng)價(jià)以及創(chuàng)新能力，實(shí)現(xiàn)社會(huì)責(zé)任感。為了解決真實(shí)情境下的復(fù)雜問(wèn)題，學(xué)生需要將不同的高階思維能力形成合力，突破思維生長(zhǎng)瓶頸，激發(fā)創(chuàng)造性思維與批判性思維。

3 評(píng)價(jià)方式的變化

思維能力在教育評(píng)價(jià)中的地位愈發(fā)突出，完善以學(xué)習(xí)者為中心，以高階思維能力為核心的評(píng)價(jià)體系尤為重要。

3.1 關(guān)注學(xué)生自評(píng)與互評(píng)

評(píng)價(jià)主體多元化是教學(xué)評(píng)價(jià)的基本要求。思維型課堂要突出學(xué)生自我監(jiān)控能力的發(fā)展與課堂思維交互，因而教師要鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行自評(píng)和互評(píng)。自我評(píng)價(jià)是促進(jìn)自我認(rèn)知發(fā)展的有效方式。學(xué)生可以通過(guò)寫(xiě)個(gè)人日志記錄概念建構(gòu)時(shí)的困惑、解決策略與心得體會(huì)，以及辨析與應(yīng)用概念過(guò)程中的思維動(dòng)態(tài)，促進(jìn)自我成長(zhǎng)。以學(xué)生為中心的小組合作有助于實(shí)現(xiàn)課堂思維互動(dòng)，學(xué)生在互評(píng)中深入理解概念，發(fā)展分析、評(píng)價(jià)能力。例如，分析“覓食生境”一節(jié)的兩種鳥(niǎo)在群落中的位置和作用時(shí)，小組經(jīng)過(guò)討論分別展示結(jié)果并提出遇到的困惑，再請(qǐng)其他同學(xué)評(píng)價(jià)和答疑，在思維碰撞中完善“生態(tài)位”的概念。評(píng)價(jià)重心從教師單方面轉(zhuǎn)移到學(xué)生自身，可以提高學(xué)生對(duì)高階思維重要性的意識(shí)。

3.2 設(shè)計(jì)以開(kāi)放性試題為主的測(cè)量工具

評(píng)價(jià)工具能夠?qū)?nèi)隱的高階思維外顯化，便于量化分級(jí)。目前國(guó)內(nèi)外研究者已開(kāi)發(fā)了多樣化的高階思維能力評(píng)價(jià)工具與方法。考慮到評(píng)價(jià)高階思維時(shí)需突出生物學(xué)科特點(diǎn)，以及填空題和選擇題具有一定的局限性，開(kāi)放性試題是最佳選擇。教師應(yīng)分析學(xué)生當(dāng)前掌握的學(xué)習(xí)內(nèi)容，以開(kāi)放性為基本原則開(kāi)展選題、改題或編題，針對(duì)不同層次的高階思維能力進(jìn)行測(cè)試。例如，在學(xué)習(xí)“體液調(diào)節(jié)和神經(jīng)調(diào)節(jié)的協(xié)調(diào)”時(shí)，教師提出問(wèn)題，考查學(xué)生的應(yīng)用能力：長(zhǎng)期吃清淡食物，攝鹽量過(guò)少會(huì)對(duì)健康有何影響？或提出考查學(xué)生分析與評(píng)價(jià)能力的問(wèn)題：有人認(rèn)為“春捂秋凍”有益健康，也有人講“知冷知熱”不會(huì)生病，哪種說(shuō)法更有道理呢？學(xué)生需明確各調(diào)節(jié)機(jī)制的協(xié)同性，依據(jù)概念性知識(shí)溯因推理，做出合乎邏輯的評(píng)判。教師應(yīng)將具有不同側(cè)重點(diǎn)的問(wèn)題組合，形成生物學(xué)高階思維能力試題。教師以開(kāi)放性試題構(gòu)建評(píng)價(jià)工具，靈活設(shè)置得分標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)學(xué)生以文字描述、繪圖等方式展示思維過(guò)程，從而達(dá)到測(cè)試學(xué)生高階思維水平的目的。

3.3 適時(shí)評(píng)價(jià)高階思維的非認(rèn)知因素

非認(rèn)知因素作為個(gè)體個(gè)性的重要成分，在思維結(jié)構(gòu)中與認(rèn)知因素相互作用，使思維具有系統(tǒng)性、整體性。教師需關(guān)注學(xué)生的動(dòng)機(jī)、興趣、情感、性格、意志等非智力因素，為生物學(xué)概念學(xué)習(xí)與高階思維發(fā)展提供良好的心理?xiàng)l件。傳統(tǒng)意義的高階思維測(cè)量方法常忽略無(wú)形的非認(rèn)知因素。在課堂上，教師要善于觀察，及時(shí)鼓勵(lì)良好的非認(rèn)知傾向。對(duì)于能力不突出而具備良好思維傾向，如提問(wèn)的勇氣、堅(jiān)持等特征的學(xué)生，教師要給予積極反饋，激發(fā)學(xué)生高階思維。教師還可以設(shè)計(jì)量表對(duì)學(xué)生認(rèn)知概念的能力品質(zhì)進(jìn)行測(cè)量。例如，教師在引導(dǎo)學(xué)生合作推理噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)進(jìn)而獲得“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”概念時(shí)，針對(duì)過(guò)程中的同伴支持因素，制定樂(lè)于分享、交換意見(jiàn)、批判性的建議三個(gè)指標(biāo)；針對(duì)自我效能感制定自我知覺(jué)、自我判斷的指標(biāo)等，再分別羅列具體的評(píng)價(jià)內(nèi)容，根據(jù)結(jié)果進(jìn)行總結(jié)分析高階思維的發(fā)展?jié)摿Α＿^(guò)程性評(píng)價(jià)與量化評(píng)價(jià)并行能夠幫助學(xué)生能夠通過(guò)評(píng)價(jià)了解更全面的自己，系統(tǒng)有效地發(fā)展高階思維。

4 結(jié)語(yǔ)

本研究以高階思維外顯的行為能力為指標(biāo)，進(jìn)一步細(xì)化分解思維能力要素，更易于指導(dǎo)教學(xué)的設(shè)計(jì)、實(shí)施與評(píng)價(jià)；將思維型課堂與概念教學(xué)相互融合，在概念的形成、理解和深化的過(guò)程中發(fā)展學(xué)生的高階思維能力水平，多方面完善高階思維的評(píng)價(jià)。在之后的研究中，需進(jìn)一步分析生物學(xué)高階思維的具體結(jié)構(gòu)，在理論與實(shí)踐的支持下建立系統(tǒng)的生物高階思維評(píng)價(jià)模型。