高階思維視域下高中生物學“一課一境'教學實踐研究

“一課一境”指以單節課為單元，圍繞一個貫穿始終的真實情境，將零散知識點整合為問題解決鏈條的教學模式。與傳統情境教學相比，其優勢在于真實情境的深度貫穿：一是整體性，避免多情境切換導致的思維割裂，學生在同一主題下層層深入，形成完整認知脈絡；二是深度性，情境不再停留于導入環節的“調味劑”，而是持續驅動分析、評價等高階思維活動的“主引擎”；三是實踐性，通過還原真實科研或生活場景，讓學生像科學家一樣思考，從“記憶結論”轉向“建構方案”。這種設計使課堂從“拼圖游戲”進階為“完整畫卷”，真正實現知識應用與思維發展的雙線融合。

“一課一境”通過整節課貫穿一個真實情境，將抽象概念還原為可感知的生命現象，使知識學習與思維發展深度融合。教師以高階思維培養為目標，在情境中嵌入分析、評價與創造的機會，可以讓課堂從“知識容器”轉變為“思維訓練場”，引導學生在真實問題中學會質疑、推理與創新。因此，探究高階思維視域下高中生物學“一課一境”教學實踐，具有重要意義。

一、高階思維視域下高中生物學“一課一境教學的意義

（一）學科核心素養落地的關鍵路徑

高中生物以揭示生命現象的本質規律為學科根基，其知識體系天然具有情境依賴性。學科屬性要求學生通過動態觀察生命現象、邏輯建構生物行為的深層聯系，而非機械記憶孤立概念。與此同時，新課標將核心素養定位為真實問題解決能力，強調在復雜情境中融合科學思維、社會責任等多維度素養，這要求課堂必須突破傳統知識傳遞模式，轉向思維發展的深度場域。由此可見，學科本質與育人目標的深層耦合，決定了深度情境構建的必要性，能夠讓學生在持續探究中完成“現象觀察 $$ 邏輯推演→方案建構”的完整思維進階，使核心素養從抽象目標轉化為可觸達的實踐能力。

（二）高考評價體系改革的必然回應

《中國高考評價體系》強調創新評價方式，注重將情境作為考查學科核心素養的核心載體[1]。近幾年的生物高考卷中大部分題目都是以科技前沿、社會熱點等復雜情境為依托，檢驗學生的知識遷移與綜合應用能力。這種變革倒逼課堂教學必須突破碎片化知識灌輸模式，轉向深度情境建構，讓學生在模擬科研探究中形成“信息提取→模型建構→方案優化”的思維路徑，與新高考“從解題到解決問題”的考查目標深度契合。

（三）破解傳統情境碎片化困境的突破

當前高中生物課堂情境教學普遍存在碎片化傾向，教師多在導入環節設置孤立情境，導致知識割裂與學生認知負荷過載。這種“拼盤式”情境設計背離了深度學習所需的思維連貫性，學生難以形成系統認知架構。新課改背景下，教學改革亟須構建貫穿式真實問題鏈，使生物概念知識在統一情境中自然銜接，引導學生在持續探究中完成從現象觀察到模型建構、再到方案優化的完整思維進階，這正是破解傳統情境零散化困局的關鍵突破。

二、高階思維視域下的高中生物學“一課一境教學路徑

（一）提煉核心概念，設計主線情境

新課標強調生物教學需聚焦學科大概念，要求教師從龐雜知識體系中抽提統攝性核心概念，形成貫穿課程的主干邏輯。在教學中，教師應當深度解析課程標準和教材內容，識別模塊內知識的內在關聯與層級結構，明確上位概念對下位知識的統領作用。在此基礎上，通過創設具有貫穿性和生長性的主線情境，將零散知識點整合為邏輯連貫的探究鏈條，使學生在解決情境問題的過程中自然建構概念體系，實現從事實性知識記憶向概念性理解的思維躍遷[2]

以《DNA結構》一章的教學為例，課標要求理解雙螺旋結構模型建立的科學方法，掌握堿基配對規律及其遺傳信息承載功能。基于此，教師可以提煉“遺傳信息的存儲與傳遞依賴于DNA分子結構的特異性”作為大概念，并圍繞“破解DNA結構之謎”創設科研探索情境。通過呈現沃森與克里克整合X射線衍射圖譜、化學鍵理論等跨學科證據的思維過程，設計以“DNA結構發現史”為主線的連續情境，如模擬1953年科學家團隊協作建模的探究場景。例如，將課堂轉化為“分子生物實驗室”，學生通過分析查伽夫規則推導堿基配對關系，借助立體模型制作理解雙螺旋穩定性，結合基因突變案例討論結構異常對遺傳信息的影響。這種以科研邏輯統攝的連續性情境，使堿基互補配對、氫鍵作用等碎片知識在解決核心問題的過程中自然串聯，促進學生對遺傳本質的深度理解，同時滲透科學探究的實證精神與協作意識。

（二）優化情境任務，驅動深度學習

“一課一境”教學模式強調以情境主線統攝課堂脈絡，通過結構化任務驅動思維進階，教師需將核心概念轉化為階梯式探究活動，使學生在破解情境問題的過程中實現知識的意義建構。通過優化設計遞進式情境任務鏈，融合科學史爭議、跨學科議題與實踐驗證環節，能夠有效激活批判性思維與創新遷移能力，促使深度學習從表層認知邁向高階思維躍遷。

1.引入史實情境，激發辯證質疑

辯證質疑是發展高階思維的邏輯起點，它要求學生突破既定結論的表層認知，在批判性思辨中重構知識的內在關聯。在課程初始階段，教師可以構建開放性科學史情境，通過呈現經典研究中存在的學術爭議、證據矛盾與方法迭代，激活學生的元認知沖突[3]。這種教學策略將科學史轉化為思維訓練場域，使學生在分析原始實驗數據的局限性與科學家推理邏輯的過程中，自然形成“質疑假設 $$ 評估證據 $$ 修正結論”的思維范式。

以《DNA結構》一章的教學為例，在課上，教師可以重構20世紀50年代科學共同體探索遺傳物質結構的真實歷程。首先展示查伽夫規則與威爾金斯X射線衍射圖的矛盾：查伽夫發現 A=T 、 C=G 的定量關系，但威爾金斯的B型DNA衍射圖卻顯示重復單元僅含2個核苷酸。以此引導學生質疑“四核苷酸結構模型”的合理性，思考“如何調和化學組成與物理模型的沖突”。其次，引入鮑林α螺旋模型的失敗案例，讓學生對比其氫鍵位置與衍射圖特征的不匹配，理解模型構建需同時滿足化學鍵理論與物理數據驗證。最后，呈現富蘭克林未發表的A型DNA高清衍射圖，啟發學生發現其清晰的馬鞍形圖案與克里克數學推算的雙螺旋參數高度契合，領悟多學科證據整合對科學突破的決定性作用。這種以爭議性史實串聯的情境設計，使堿基配對原則、螺旋參數等知識點在思維碰撞中顯現內在邏輯，促使學生從知識接受者轉變為科學探究的參與者。

2.設計問題鏈條，驅動深度探究

教師需依據核心概念的內在邏輯，將教學內容拆解為“現象觀察 $$ 證據分析 $$ 模型修正 $$ 結論遷移”的探究鏈條，使學生在破解問題的過程中實現知識的意義建構。問題鏈的設計需遵循認知階梯原則，即從事實性提問過渡到推理性提問，最終指向創造性提問，通過層層剝繭的思維引導，促使學生從被動接受轉向主動建構，形成科學探究的完整思維閉環[4]

以《DNA結構》一章的教學為例，在“破解DNA結構之謎”的主線情境中，教師可以設計“破解遺傳密碼的物質基礎”探究任務。首先拋出驅動性問題：“DNA如何通過分子結構實現遺傳信息的精確存儲？”引導學生從查伽夫規則（A=T、 C=0 ）推導堿基互補配對的必然性，此時追問：“僅憑化學組成能否解釋DNA的穩定性？”引入X射線衍射圖譜分析，促使學生發現磷酸一脫氧核糖骨架的螺旋特征。隨后通過分子模型拼裝活動，設置進階問題：“氫鍵與磷酸二酯鍵對DNA功能有何不同貢獻？”讓學生在操作中理解結構穩定性與復制可行性的關系。最后通過基因突變案例分析，提出遷移性問題：“鐮刀型細胞貧血癥的致病機制如何印證DNA結構與功能的關聯？”這種以問題鏈串聯的探究路徑，使堿基配對、雙螺旋構象等知識點在解決核心問題的過程中自然整合，學生在模型構建與證據分析中完成從結構認知到功能闡釋的思維提升。

3.開展合作實驗，發展科學思維

實驗教學是生物課程培育高階思維的核心載體，其價值在于將抽象概念轉化為可操作的實踐認知。在教學中，教師需通過結構化合作實驗設計，將學生置于“觀察現象→提出假設 $$ 驗證推論”的科研思維鏈條中[5]。小組合作機制應遵循角色互補原則，通過任務分工促進學生多維度參與，在模型構建、變量控制等環節形成批判性對話，最終實現從經驗積累到科學思維建模的轉化。

以“制作DNA雙螺旋結構模型”實驗為例，教師可以設計三維建模協作實踐活動。首先組建4一6人異質小組，分發不同顏色的堿基卡片（紅黃代表嘌呤，藍綠代表嘧啶）與螺旋骨架組件。第一階段開展模型預構辯論，引導學生根據查伽夫規則推算堿基配對比例，通過組內討論確定A-T、G-C的互補規則，此時教師可以引入沃森發現堿基空間適配性的科學史實，引導修正平面模型的氫鍵連接角度。第二階段實施立體組裝驗證，要求各組利用軟管模擬磷酸二酯鍵，通過旋轉調節螺距至 3.4nm 在此過程中組員需協同解決“雙鏈反向平行”“堿基平面間距”等結構矛盾，如使用量角器測量螺旋旋轉角度是否符合富蘭克林衍射圖的 34.3^° 參數。最終通過跨組模型互評，分析“磷酸骨架穩定性”與“堿基對可拆卸性”的功能關聯，使學生在協作中理解結構與功能的統一性。

4.鏈接跨域議題，重構認知維度

新課標強調注重科學、技術和社會相互關系是貫穿本課程的重要主線之一，也是生物學科核心素養達成的重要途徑。在教學中，教師需突破學科壁壘，將社會熱點、科技前沿與生活經驗轉化為跨領域議題，引導學生從分子生物基礎延伸至倫理學、社會學探討，在分析技術原理時同步思考技術應用的社會影響，使科學認知與社會責任形成雙向建構。

以《DNA的結構》一章的教學為例，在“破解DNA結構之謎”主題情境中，教師可以設置“基因編輯技術的倫理邊界”的跨學科議題。首先，整合化學鍵能原理，通過3D動態模型對比磷酸二酯鍵與氫鍵的鍵能差異，結合熱力學定律討論雙螺旋穩定性，引出基因編輯技術需突破的分子結構基礎。其次，引入工程學案例，播放CRISPR-Cas9技術修復基因缺陷的視頻，分析其精準剪切機制與潛在脫靶風險，如誤切非目標DNA可能導致的遺傳疾病。最后，組織倫理辯論，基于“基因編輯嬰兒”真實事件，設置“是否應允許人類胚胎基因改造”的立場選擇，引導學生從DNA堿基配對規則出發，綜合評估技術發展的倫理風險與社會價值。這種融合化學原理、工程技術與倫理反思的立體化教學，使學生在掌握結構特征的同時，形成“技術發展需遵循生命倫理”的責任意識。

（三）動態評價反饋，調整情境策略

“一課一境”教學模式強調通過動態評價反饋機制實現教學情境的持續優化。教師需在課堂中嵌入嵌入式評價工具，如觀察量表、即時問答系統，實時監測學生對核心概念的認知狀態與思維發展水平。通過收集學習行為數據，如模型建構的準確度、問題解決的邏輯鏈完整性，教師可以精準識別情境任務的適配性問題，及時調整情境復雜度或引入輔助支架，確保高階思維訓練與教學目標同頻共振。

以《DNA的結構》一章的教學為例，教師首先可以在模型構建環節，通過小組互評表量化學生結構認知水平。若多數學生未能準確呈現反向平行特征，則增設“DNA折紙模型拆解重組”微任務，結合物理力學原理分析結構穩定性。其次，在實驗驗證階段，利用手持終端實時上傳各組螺旋螺距測量數據，結合3D建模軟件生成誤差熱力圖，直觀呈現學生空間建模能力的薄弱點。當數據顯示堿基平面間距誤差較大時，即時推送“X射線衍射圖譜動態比對”互動程序，引導學生結合光學原理修正模型參數。最后，設計“基因檢測技術應用”情境任務，若學生普遍能運用DNA結構知識分析檢測原理，則升級為“基因突變致病機制”探究任務；若發現邏輯鏈條斷裂，則補充“核苷酸鍵能計算”輔助工具，幫助學生建立分子動力學與遺傳信息的關聯。這種基于實時反饋的調整策略，使情境始終貼合學生思維發展需求，實現從知識理解到創新應用的思維躍遷。

結束語

高階思維視域下高中生物“一課一境”課堂，以核心概念為錨點，通過連貫的情境脈絡串聯知識體系，實現從碎片化記憶到結構化理解的思維躍遷。課堂以問題鏈驅動深度探究，借助科學史實激發辯證質疑，輔以合作實驗培養實證思維，使學生經歷“假設一驗證一修正”的完整科研邏輯。跨學科議題的融入打破知識壁壘，促使學生在技術倫理與社會責任的平衡中深化科學認知。動態評價機制貫穿始終，通過實時反饋精準捕捉思維節點，靈活調整情境復雜度與支架支持，最終實現知識整合、思維進階與素養培育的協同發展。

參考文獻

[1]林錦錦.善用生活情境資源，創設生物學貫穿式情境課堂[].中學課程輔導，2025(9):126-128.

[2]張文娟.核心素養下高中生物課堂情境教學分析[].學周刊，2025(12):107-109.

[3]王佳瑋.情境教學在高中生物課堂中的應用探究[].求知導刊，2025(5):47-49.

[4]黎江娃.基于高階思維模式的高中生物學問題情境教學探究[J].新教育，2025(4)：49-50.

[5]聞峰.新高考背景下高中生物學情境教學策略[J].中學課程輔導，2025(8):15-17.

本文系莆田市教育科學“十四五”規劃2024年度青年專項課題“高階思維視域下高中生物學‘一課一境’教學實踐研究”（立項編號：PTJYKT24284）研究成果。