單元概念教學視域下學生高階思維的培養

在以往初中生物學關于“微生物\"的概念課教學中，常見的教學方式是通過引導學生閱讀、觀察課本細菌、真菌和病毒的圖文資料，基于對文字的理解和圖形的感知，認識理解微生物的形態、結構、生殖等特點，形成微生物的相關概念，并通過習題檢測學生的理解程度和能力水平。此模式存在的問題：其一，教師注重概念的理解記憶，忽視學生在概念的生成、分析、運用、評價過程中思維和能力的培養，培養的思維水平較為單一。其二，學生通過閱讀和記憶形成的回憶、認識、理解等水平的思維能力較為低階，高階思維涉及較少，無法滿足思維發展的需求，且對高階思維是否形成缺乏有效的評價方式。

一、高階思維的特性及理論內涵

1.布魯姆教育目標分類理論

布魯姆教育目標分類理論指出，思維能力要素包括回憶、理解、應用、分析、評價、創造等，其中分析、評價和創造屬于高階思維能力，分析思維能力相當于論證式思維能力。

2.學科高階思維內涵界定

學科高階思維是指融合學科本質特征和育人價值，體現學科思維特點、關鍵能力和品質的高層次思維，它根植于學科核心素養，在學科學習活動中表現為高階的行為能力和思維品質。以初中生物學為例，其學科核心素養指向的科學思維是在認識事物、解決實際問題的過程中，基于證據和邏輯，運用歸納、分析、綜合、建模等方法，進行獨立思考和判斷，多角度、辯證地分析問題，對既有觀點和結論進行批判審視、質疑包容，乃至提出創造性見解的能力和品格。依據布魯姆教育目標分類理論進行界定，課標中提出的論證式思維、辯證性思維、批判性思維、創造性思維、綜合性思維等應屬于初中生物學高階思維。

二、單元概念教學視域下學生高階思維的培養策略

基于布魯姆教育目標分類理論和R·布魯斯·威廉姆的關于培養高階思維的策略，教師可以從問題、任務、概念、思維四個維度設計單元教學。以人教版初中生物學七年級上冊第二單元第三章“微生物”為例，我們在問題導向和任務驅動下，引導學生應用多種方法建構剖析概念，在單元概念教學中培養學生的論證式思維、顯性化思維、結構化思維、創造性思維、辯證性思維、綜合性思維等高階思維，以高階思維的形成為目標推動單元概念教學（如圖1）。

三、單元概念教學視域下培養高階思維的實踐路徑

1.分析推理概念，塑造論證式思維

依據圖爾敏論證模型，科學論證主要包括主張、證據、推理、支持或反駁四個要素。而論證式教學的實質是引導學生親歷科學家的論證思考過程，進而發展學生的科學思維，它以學生為主體，師生、生生互動對話為中介，是將科學論證活動引人課堂的一類教學活動。通過親歷科學家的論證過程，圍繞論證的邏輯主線，在分析推理概念的過程中，發展學生的論證式思維。

例如在\"病毒”一節的教學中，教師可以立足“煙草花葉病毒\"的科學研究歷程，創設科學史情境，模擬科學家的分析推理過程，論證病毒的特點。圍繞核心問題“病毒具有什么特點”提出子問題“病毒具有怎樣的結構組成”，教師先列舉推測前提，呈現斯坦利、鮑登和皮里的實驗數據事實，學生提出主張，尋找其他科學家的證據反駁或支持主張，經推理論證后修正主張，模擬得出科學家的結論，進而形成概念“2.3.1病毒無細胞結構，需要在活細胞內完成增殖”中的部分概念“病毒結構簡單，由蛋白質外殼和內部遺傳物質組成”，發展論證式思維（如圖2）。

2.生成聯結概念，形成結構化思維

結構化思維可以簡單理解為“元素 + 邏輯組合”。它強調通過選取關鍵要素并將其分為幾部分，形成不同的思考結構，以提高解決問題的效率和邏輯性，其具有邏輯性、系統性、層次性、可視性、批判性、創新性、實用性等特點。教學中，教師可以基于若干事實生成概念，找準概念間的連接點，基于縱向思維和橫向思維模式，將概念聯結成網絡，以構建思維導圖的形式形成結構化思維。

以“微生物”一章為例，本章概念零散繁多，抽象晦澀，若要解決核心問題“如何構建微生物的概念體系”，教師可以聚焦微生物的大小、結構、生殖等關鍵要素，找準概念間的連接點，在生成聯結概念的過程中，縱向和橫向構建單元思維導圖，幫助學生形成結構化思維。例如，在依據“分析細菌感染的實例 $$ 猜想細菌的大小 $$ 觀察細菌的外形特點 $$ 歸納細菌的種類 $$ 剖析細菌的內部結構 $$ 關注細菌的生殖過程 $$ 辨析細菌與人類的關系\"的主線生成聯結“細菌\"概念，縱向構建思維導圖的過程中，教師可以幫助學生形成具有層次性和邏輯性的結構化思維；依據“細菌菌落特點及分布 $$ 真菌菌落特點及分布一病毒的分布”的主線對比聯結“微生物的分布\"概念，以及在依據“細菌分裂生殖 $$ 真菌孢子生殖 病毒自我復制”的主線對比聯結“微生物的生殖”概念，橫向構建思維導圖的過程中，培養學生具有針對性和系統性的結構化思維，在拓展酵母菌可以出芽生殖的概念時，發展學生批判性的結構化思維；在依據“恐懼微生物的危害 $$ 認識微生物的致病機理 $$ 防治微生物的方法一利用微生物的實例”的主線辯證認識“微生物與人類的關系”概念的過程中，拓展學生的具有創新性和實用性的結構化思維（如圖3）。

3.建模外顯概念，培養顯性化思維

顯性化思維指的是以簡潔直觀，生動形象的模型闡述解釋概念，它是在建模過程中形成的。初中生物學教學中，教師可以引導學生構建概念模型，使抽象概念具體化，復雜概念簡單化。建構物理模型，使結構特點形象化，建構數學模型，使數量關系規律化，特點清晰化。通過建立三種模型，外顯抽象復雜的概念，培養學生的顯性化思維。

以“細菌\"為例，外顯概念“2.3.2細菌是單細胞生物，無成形的細胞核”，需解決“如何概述細菌的特點”的核心問題，立足細菌的大小、形態、結構、營養方式等若干事實構建細菌的概念模型。依據概念模型，教師可以引導學生利用橡皮泥等材料制作細菌結構和細菌分裂的物理模型，再以概念模型為指導，利用數學公式生成細菌增殖的數學模型。以物理模型外顯概念，以數學模型深化概念，兩者互補協同，夯實重要概念，幫助學生形成顯性化思維（如圖4）。

4.遷移運用概念，發展創造性思維

基于真實的問題情境，教師可以引導學生運用所學概念解決問題或提出可行思路，形成將所提思路付諸實踐的意識，發展創造性思維。

在“病毒\"的教學中，創設“煙草花葉病毒\"的生產情境，圍繞“如何防治煙草花葉病毒”的核心問題，教師可以引導學生在科學實驗的分析中構建病毒的概念，在提出防治煙草花葉病的思路過程中，遷移運用病毒的概念“23.1病毒無細胞結構，需要在活細胞內完成增殖”。例如，從克制煙草花葉病毒的角度，破壞煙草花葉病毒的結構或阻礙煙草花葉病毒的增殖過程，從保護煙草花葉細胞的角度，誘導煙草花葉細胞產生抵抗煙草花葉病毒的抗性，并查閱科學研究論文資料，列舉依據支撐所提思路。

5.評價思辨概念，涵養辯證性思維

基于生活經驗和所學知識，創設具有辯論價值的議題，搜集科學研究、生產生活或社會議題的相關資料，參考R·布魯斯·威廉姆培養評價和判斷的圖形組織器工具，圍繞議題多角度評價思辨概念，辯證看待科學技術的發展造成的利弊影響，涵養辯證性思維。

在\"微生物\"的一章教學中，圍繞\"人類與微生物具有怎樣的關系”的核心問題，創設“人類與微生物的關系”的議題，引導學生分別從利與弊兩個角度，對“恐懼且不了解微生物”“初步認識并防治微生物”“深入研究并利用微生物”三個階段中人類與微生物的關系，評價思辨已形成的概念\"2.3.4有些微生物會使人患病，有些微生物在食品生產、醫藥工業等方面得到廣泛應用”，涵養辯證性思維（如表1）。

6.跨學科實踐概念，拓展綜合性思維

基于單元中某一個教學主題，教師可以創設項目式教學情境，立足子問題和子任務的解決問題，開展跨學科項目式實踐活動，促進學生認識生物學與社會學的關系，深人理解科學、技術、工程學、語文、數學學科的相互關系，使學生在解決問題，設計、制作和生產特定產品的過程中，跨學科實踐概念，拓展綜合性思維。

如在“真菌\"的教學中，為深化對概念“2.3.3真菌是單細胞或多細胞生物，有成形的細胞核”和“2.3.4有些微生物會使人患病，有些微生物在食品生產、醫藥工業等方面得到廣泛應用\"的理解，結合中華傳統文化和家鄉美食特色，教師可以創設“在中秋節為家人制作雞樅云腿月餅”的大情境，圍繞核心問題“雞樅云腿月餅的制作蘊含著哪些生物學、化學和社會學知識”，提出“蓬松的月餅餅皮的發酵原理是什么\"\"真菌中的雞樅具有哪些特點”\"云腿發酵產生鮮味利用了哪些真菌”“月餅文化經歷了怎樣的傳承、演變與延伸\"等子問題。布置：“制作蓬松的月餅餅皮，查閱資料分析其發酵原理”“制作雞樅餡心，查閱資料并分析雞樅菌的形態、結構和生殖的相關知識”“制作云腿餡心，查閱資料并分析其發酵原理”“制作海報，宣傳月餅文化的歷史淵源、象征意義、文化傳承和現代演變”等項目式任務。學生將生物學、化學、社會學知識與家鄉特色美食制作工藝相結合，從化學反應的物質分子角度認識雞樅云腿月餅的制成原理，從生物發酵工程的生物個體角度了解雞樅云腿月餅的發酵工藝，從社會學角度理解月餅文化承載的意義。在分析、制作及宣傳雞樅云腿月餅的過程中，教師引導學生跨學科實踐概念，拓展綜合性思維。

四、單元概念教學視域下高階思維的評價

依據高階思維的內涵要素，從概念理解、實踐創新、思維品質三個維度，教師可以把思維表達過程中表現性任務的完成情況作為指標，設計評價量表（如表2），評價高階思維形成的情況。

在單元概念教學中培養高階思維，既實現單元知識的有效整合，促進了深度學習，深化學生對概念的理解和運用，也促進學生高階思維的多元化發展，在思維深度和廣度上有所突破。但也存在思維評價單一主觀，教學支架亟待完善的問題，在今后的教學中還可逐步補充，完善優化。

注：此表共3個評價維度，每個維度包含兩種類型的思維，每種思維用2＼～3個指標進行評價，共13個評價指標和3種層次的達成程度：

賦分標準：未達成（完全無法完成，0分）;達成部分（完成部分任務或環節，1分）；完全達成（科學完整地完成全部內容，能完善并闡述細節，2分）。

分值計算：每個指標的滿分為2分，13個評價指標的滿分共計26分。分值 lt;15.6 為不合格， 15.6? 分值 lt;20.8 為合格，20.8≤分值 lt;23.4 為良好， 23.4? 分值 ?26 為優秀。