基于高階思維模式的高中生物學問題情境教學探究

【摘要】在基于高階思維模式的高中生物學問題情境教學中，學生將通過自主探究、團隊合作和評價反思等方式，深入了解生物學知識，并將其應用于實際問題的解決過程中。這種教學方法不僅培養了學生的觀察、分析和判斷能力，還促進了他們的創新和解決問題的能力，有助于提高學生的學術表現和綜合運用能力。

【關鍵詞】高階思維模式；高中生物；問題情境

高階思維模式是指一種復雜的認知過程，涉及對信息的深度理解、分析、評價和創造性運用。在這種思維模式中，個體能夠超越簡單的記憶和表面理解，進行更為深入和復雜的思考和思維活動。在教育領域，高階思維模式被視為培養學生全面發展和解決復雜問題的重要途徑，強調培養學生的批判性思維、創造性思維和解決問題的能力。通過激發學生高階思維模式的運用，可以幫助他們更深入地理解知識，更準確地分析問題，并更有效地解決實際挑戰。

一、借助“矛盾情境”培養學生高階思維

在高中生物學教學中，設置“沖突情境”可以幫助學生運用高階思維解決生物學問題，促進批判性思維和創造性解決問題的能力。教師可以設計一個引人深思的生物學問題情境，圍繞具有爭議性或矛盾性的生物學議題展開。

以人教版高一生物教學內容“細胞中的無機物”為例，本節課主要讓學生理解無機物在細胞中的重要作用，學會分析無機物對細胞結構和功能的影響，還有探討無機物在細胞代謝中的作用。教師首先設想一個未來的情境：科學家發現一種新型無機物，可以顯著改善植物細胞的光合作用效率，但同時也對土壤產生不良影響。教師要求學生討論這種無機物在生態系統和細胞水平上的影響，進而探索分析其利與弊。隨后提出引導性問題：“這種新型無機物如何提高植物細胞的光合作用效率？這種無機物可能對土壤環境造成哪些不良影響？如何平衡植物細胞效率和土壤健康之間的沖突？”通過問題貫穿這節課的講學，引導學生和教師共同探究其中的奧秘。

通過這樣設計的“細胞中的無機物”生物學教學，學生將在探索與思考中發展批判性思維和高階思維能力，進行細胞水平上的思考，提升解決問題和創新思維。同時，這種教學設計能夠促進學生跨學科思維和綜合能力的發展，有助于促進學生問題意識的提升，培養學生的高階思維。

二、設置“關鍵問題”促進學生深度思考

設置“關鍵問題”可以引導學生在學習過程中抓住重要的關鍵點，深入思考和探究。確定一個關鍵問題，這個問題應該是具有啟發性和引導性的，能夠觸發學生的思考和探索。例如，詢問學生為什么一些人容易感染特定疾病，而另一些人卻相對不易感染？讓學生根據關鍵問題進行知識儲備和調研，深入了解與問題相關的生物學知識，包括免疫系統的工作原理、病原體的類型、免疫力差異等。這有助于學生建立相關知識框架，為后續的思考和探討奠定基礎。

以人教版高一內容“細胞器之間的分工合作”為例，教師首先設計了一個情境：科學家發現一種新型細胞功能失調的疾病，研究表明是細胞器之間的分工合作出現了問題。我們一起來探索細胞器之間的相互關系與協同作用，以幫助科學家解決這個問題。首先在研究細胞器之間的相互關系時，教師提出問題“細胞器之間的分工合作如何影響細胞的功能？”引導學生看書思考。隨后，教師假裝疑問“如果某個細胞器功能失調，會對其他細胞器產生什么影響？”“如何修復細胞器之間的分工合作，以幫助治愈細胞功能失調的疾病？”在疑問中，和學生共同探討這兩個問題，學生根據這兩個問題進行知識儲備和調研，深入了解細胞器的結構、功能和相互關系。包括核、線粒體、內質網等細胞器的作用和特點，以及它們在細胞活動中的配合與相互作用。最后，在教師和學生的共同探討下，最終解決了“科學家”的問題。

通過這樣設計的“細胞器之間的分工合作”生物學教學，學生將在探索與思考中發展批判性思維和高階思維能力，深入理解細胞內部的結構和功能，以及細胞器之間的協同作用。他們將為未來的學習和研究打下堅實基礎，并培養跨學科思維和創造性解決問題的能力。

三、利用“生活問題”提高學生實踐能力

在高中生物學教學中，將課程內容聯系生活實際、以“生活問題”為情境進行教學設計，可以激發學生的學習興趣、提升實踐能力。首先，教師需要選擇與生活實際相關的問題情境，可以從日常生活、社會熱點、科學發展等方面入手。例如，討論環境保護問題、人類健康問題、基因工程等與生物學相關的話題。其次，需要在問題情境中設計學習任務，要求學生探究問題背后的原因、機制和解決方法。可以使用案例分析、實驗觀察、調查研究等方式，引導學生主動思考和解決問題。通過提問、討論、辯論等方式，激發學生的高階思維能力。同時，引導學生運用多種思維工具，如思維導圖、概念圖、邏輯推理等，進行問題解決過程的思維建構。最后，在課堂中創設情境化學習環境，通過實物、圖片、視頻等多媒體資源，使學生能夠更好地感知和理解問題情境。

以人教版必修二“基因指導蛋白質的合成”為例，首先教師設置情境：我們學校食堂最近引進了一種新型的高蛋白食材，據說這些食材是通過科學技術手段改良而來的。學生們對這個新型食材產生了濃厚的興趣，并想了解其中的科學原理和背后的基因調控機制。之后，將學生進行分組，讓每個小組選擇一個具體的高蛋白食材，針對選定的食材展開小組研究。學生需要回答以下問題：

1.這種食材的高蛋白特性是如何形成的？

2.蛋白質的合成是由哪些基因調控的？

3.基因調控的機制是怎樣的？

在教師的指導下，學生可以比較不同物質高蛋白特性形成機制，分析其中的異同，最終得出結論。通過在生活情境中設置相關問題，學生在解決問題的過程中，不僅加深對基因指導蛋白質合成這個知識點的理解，還能培養并應用高階思維能力，使生物學知識與生活實際的聯系更加緊密，提升學生的學習興趣和動力。

四、依托“總結評價”推進學生自我反思

在教授高中生物學時，基于高階思維模式的情境教學可以幫助學生更深入地理解知識和培養批判性思維能力。在這個教學模式中，總結評價是不可缺少的重要組成部分，是為了更好地促進學生深度思考，幫助學生更好地發展高階思維能力的重點之一。教師可以設計一些有挑戰性的問題和任務，要求學生在學習一定主題后展開討論并總結歸納所學內容。這些問題和任務應當引導學生思考、分析、總結，并最終形成自己的觀點和結論。

通過這種方式，學生將被激勵去深入思考，并評價自己的學習成果，從而促進高階思維的發展。在每個學習階段結束時，教師可以組織學生進行自我評價，讓他們回顧學習過程中的收獲和困難，總結自己的學習方法和策略，并設立下一個學習階段的目標。這種自我評價可以幫助學生認識到自己的成長和進步，增強學習動力，同時也促進了他們對自己學習風格和策略的反思與調整。

高階思維模式的情境教學對高中生物學教育具有重要意義。通過此教學方法，學生將能夠深入理解和運用生物學知識，培養批判性思維和解決問題的能力。學生在探究生物學問題的過程中，不僅能夠積極參與學習，還能從實踐中獲得經驗，幫助他們建立對生物學概念的深刻理解，并培養出扎實的科學素養，為未來的學習和發展奠定堅實基礎。

在這一過程中，教師的角色是至關重要的。他們需要設計富有挑戰性的問題情境，引導學生進行深入的思考和討論，還應提供及時的反饋，幫助學生糾正錯誤，拓展思路。此外，教師應鼓勵學生在課堂之外繼續探索，將所學知識與現實世界相聯系，從而增強學習的現實意義。通過這樣的教學模式，學生不僅能夠掌握生物學知識，還能在解決問題的過程中發展高階思維能力，為成為具有創新精神和實踐能力的未來公民打下堅實的基礎。

【參考文獻】

[1]戴娟.高階思維能力在高中生物教學中的培養與應用[J].文理導航（中旬），2021（01）.

[2]鄭昭容.指向深度學習的高中生物學問題情境創設及應用研究[D].揚州：揚州大學，2023.

（基金項目：本文系海南省教育科學規劃2023年度課題“基于高階思維培育的高中生物學情境教學實踐研究”研究成果，課題編號為QJH202310165）