生物課堂教學(xué)中高階思維能力的培養(yǎng)

鄶芬

1 高階思維的定義

高階思維是指發(fā)生在較高認(rèn)知水平層次上的心智活動或較高層次的認(rèn)知能力。美國教育家布盧姆按照認(rèn)知的復(fù)雜程度，將思維過程具體分為知識、理解、應(yīng)用、分析、綜合、評價六類，其中知識、理解、應(yīng)用為低階思維，分析、綜合、評價為高階思維，后將高階思維修訂為分析、評價和創(chuàng)造。

2 培養(yǎng)高階思維的原因

（1） 社會發(fā)展的需要，教育是知識創(chuàng)新、傳播和應(yīng)用的主要基地，也是培育創(chuàng)新精神和創(chuàng)新人才的搖籃。

（2） 高中教育的需要，《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）》提出學(xué)生通過高中生物課程的學(xué)習(xí)，應(yīng)初步學(xué)會生物科學(xué)探究的一般方法，具有較強的生物學(xué)實驗的基本操作技能、搜集和處理信息的能力、獲取新知識的能力、批判性思維的能力、分析和解決實際問題的能力以及交流與合作的能力。這些都是高階思維的體現(xiàn)。

（3） 迎接高考的需要，近些年的高考試題正在逐步實現(xiàn)從知識立意向能力立意的轉(zhuǎn)變，從低階思維向高階思維的轉(zhuǎn)變。

這就要求教師緊跟時代的脈搏，從社會需求本位的角度，從人本發(fā)展的角度，加快克服和糾正以講授為主體的傳統(tǒng)課堂，改變過分注重培養(yǎng)學(xué)生記憶、理解與應(yīng)用的低階思維能力的弊端，大力倡導(dǎo)有利于提高人才素質(zhì)的高階思維能力的推行。

3 培養(yǎng)學(xué)生高階思維的方式

3.1 創(chuàng)設(shè)思維情境

蘇聯(lián)心理學(xué)家贊可夫曾指出：“教學(xué)法一旦觸及學(xué)生的情緒和意識領(lǐng)域，觸及學(xué)生的精神需求，學(xué)生對某一教學(xué)情境很感興趣，這種教學(xué)法就能發(fā)揮高度有效的作用。”一節(jié)課要達到良好的教學(xué)效果，教師必須重視創(chuàng)設(shè)良好的教學(xué)情境，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，喚起學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，調(diào)動學(xué)生積極的思維和思考，引導(dǎo)他們參與到教學(xué)活動中來。新課的導(dǎo)入方式?jīng)Q定了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和態(tài)度，決定了其學(xué)習(xí)的遷移速度，決定了學(xué)生情感投入程度。例如植物的向光性、色盲檢測卡、礦泉水標(biāo)簽、醫(yī)用ATP注射劑、小故事等都是生物教師可以利用的資源。一個好的教學(xué)情境可以讓學(xué)生帶著興趣和問題進入新課，將學(xué)生的注意力引導(dǎo)到最佳的思維狀態(tài)，調(diào)動其思維，也提高了他們自主解決問題的熱情。這是高階思維能力培養(yǎng)的基礎(chǔ)。

3.2 培養(yǎng)問題意識

愛因斯坦說過“發(fā)現(xiàn)問題和闡述問題可能比解決問題更重要。”學(xué)生的學(xué)習(xí)過程是其知識體系主動構(gòu)建的過程，教師應(yīng)努力創(chuàng)設(shè)條件和機會，讓學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)和探究問題并獲得結(jié)論，讓每個學(xué)生都有“問題”意識，遇到個人解決不了的問題由小組討論解決。這樣才能讓學(xué)生成為課堂真正的主人，還能培養(yǎng)學(xué)生分析、評價以及協(xié)作探究的能力。

例如關(guān)于植物向光性圖片的分析，有以下幾個問題：

（1） 圖中植株的生長方向有什么特點？

（2） 是哪種環(huán)境刺激引發(fā)了這株植物生長方向的改變？

（3） 這種改變有什么適應(yīng)意義？

（4） 植物為什么具有向光性？你能借助實驗材料設(shè)計實驗證明你的結(jié)論嗎？

（5） 生長素為什么在單測光的照射下分布不均勻？

假設(shè)1：生長素在胚芽鞘尖端進行了橫向運輸；

假設(shè)2：光照促使生長素分解，導(dǎo)致背光側(cè)生長素比向光側(cè)多。

你能設(shè)計實驗證明自己的觀點嗎？你還能提出其他的假設(shè)嗎？

不難看出，前三個問題屬于低階思維層次，而后兩個問題是高階思維層次。

又如，在介紹植物細(xì)胞的吸水和失水（圖1）時，提出以下問題：

你能預(yù)測該實驗的結(jié)果嗎？為什么會出現(xiàn)這樣的變化？

這個問題看似簡單，卻要求學(xué)生把所學(xué)的知識應(yīng)用到實踐中去，提高了學(xué)生綜合運用能力。高階思維的問題設(shè)置是建立在低階思維的基礎(chǔ)上的，在學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了一些基礎(chǔ)知識后，教師可以提出一些體現(xiàn)高階思維的問題。這樣日積月累之后，學(xué)生也會養(yǎng)成提出問題的習(xí)慣。在筆者講授單倍體概念時，學(xué)生提出了這樣一個問題：蜜蜂的性別到底是由什么決定的？筆者并沒有回答他，而是呈現(xiàn)了這樣一道題：（2005年北京理綜）蜜蜂是具有社會性行為的昆蟲。一個蜂群包括一只蜂王、幾只雄蜂和眾多工蜂。蜂王專職產(chǎn)卵，雄蜂同蜂王交尾，工蜂負(fù)責(zé)采集花粉、喂養(yǎng)幼蟲、清理蜂房等工作。請回答下列問題：未受精卵發(fā)育成雄蜂，受精卵發(fā)育成雌性的蜂王或工蜂，這表明密蜂的性別由 決定。并且同時提出問題：你能通過所學(xué)知識列舉生物性別決定的方式嗎？學(xué)生通過思考和研究很容易就整理出了相關(guān)知識。由一個知識點引發(fā)出另一個知識點，不僅有知識的遷移，還鍛煉了學(xué)生的思維，起到了很好的效果。

在講人類遺傳病的時候，學(xué)生問：高齡產(chǎn)婦所生子女的壽命是不是更短？筆者詢問學(xué)生的想法，他說因為細(xì)胞中端粒的長度是有限的，如果分裂次數(shù)多，那形成的生殖細(xì)胞內(nèi)端粒的長度就減少了，所生子女的孩子壽命不就短嗎？筆者很驚嘆于學(xué)生的思維能力，借著這個問題，給學(xué)生呈現(xiàn)了兩個事實：事實1：精子的端粒要比體細(xì)胞長，體細(xì)胞缺失端粒酶活性就會逐漸衰老，而生殖細(xì)胞系的端粒卻可以維持其長度；事實2：在人體內(nèi)端粒酶出現(xiàn)在大多數(shù)的胚胎組織、生殖細(xì)胞、炎性細(xì)胞、更新組織的增生細(xì)胞以及腫瘤細(xì)胞中。另外，引出了2009年兩位女科學(xué)家因為發(fā)現(xiàn)了端粒和端粒酶保護染色體的機理而獲諾貝爾獎的事實，鼓勵學(xué)生將所學(xué)知識應(yīng)用到生活生產(chǎn)實踐中，為國家的發(fā)展做貢獻。

3.3 參與課堂講授

只有學(xué)生學(xué)得精彩才是教學(xué)真正的精彩。課堂中要體現(xiàn)學(xué)生的主體地位，讓學(xué)生的思維得到提高和發(fā)展，教師可以讓學(xué)生參與課堂講授，以培養(yǎng)其發(fā)現(xiàn)和分析和解決能力。例如：已知一批胚的基因型為AA和Aa的豌豆種子，其數(shù)目之比為1∶2。將這批種子種下，自然狀態(tài)下（假設(shè)結(jié)實率相同）其子一代中胚的基因型為AA、Aa、aa的種子數(shù)之比為（ ）

A. 3∶2∶1 B. 1∶2∶1

C. 3∶5∶1 D. 4∶4∶1

在講解這道題的時候，學(xué)生板書了如圖1所示內(nèi)容。

在書寫之后，學(xué)生馬上就意識到自己忽略了題干的2個重要信息——豌豆和自然狀態(tài)下，同時知道了自己錯在哪里。“學(xué)生講”能暴露學(xué)生對知識的錯誤理解和缺漏，也能激發(fā)學(xué)生思維。教師要巧妙搭臺，引導(dǎo)學(xué)生講述相關(guān)知識，講述教材重難點，講述實驗原理和方法，講述審題方法和解題思路，講述解題中出現(xiàn)的錯誤等。這樣，不僅可以加深學(xué)生對知識的理解，活躍了思維，而且還提高了他們的語言表述能力。

3.4 加強實驗教學(xué)

列寧說過“理論由實踐賦予活力，由實踐來修正，由實踐來檢驗。”生物是一門實驗的科學(xué)，高中生物教學(xué)更離不開實驗，通過實驗可以培養(yǎng)學(xué)生的探究能力和創(chuàng)新精神。在講“探究酵母菌細(xì)胞呼吸方式”的實驗時，很多學(xué)生提出了改進措施：（1） 在盛有氫氧化鈉溶液的錐形瓶后再加一個盛有澄清石灰水的錐形瓶檢驗二氧化碳是否除凈，更合理；（2） 教材中裝置B不能完全保證無氧環(huán)境，可以將錐形瓶加滿酵母菌培養(yǎng)液，再用注射器抽取多余培養(yǎng)液，就能真正滿足酵母菌的無氧環(huán)境。教師出示了2010年長春市的一模考試試題，習(xí)題如下：兩個生物興趣小組分別對酵母菌細(xì)胞呼吸方式進行了如下的探究實驗，請分析回答：

甲興趣小組想探究的具體問題是：酵母菌是否在有氧、無氧條件下均能產(chǎn)生CO2，現(xiàn)提供若干套（每套均有數(shù)個）實驗裝置如圖2中的a～d所示。

請根據(jù)實驗?zāi)康倪x擇裝置序號，并按照實驗的組裝要求排序（裝置可重復(fù)使用）。有氧條件下的裝置順序： （用箭頭和圖中序號表示）；無氧條件下的裝置順序： （用箭頭和圖中序號表示）。

這道題本身不難，但如果只是記憶，學(xué)生不一定能連接的很準(zhǔn)確，如果思考了，也實踐了，那就容易的很。

又如在講“探究影響酶活性條件”的實驗時，學(xué)生設(shè)計了的實驗方案如下：

方案1：（1） 取3支潔凈的試管，編號1、2、3。

（2） 分別加入2 mLH2O2溶液。

（3） 分別放入37 ℃、沸水和冰水中5 min。

（4） 分別加入1 mLH2O2酶溶液，搖勻后，5min。

方案2：（1） 取3支潔凈的試管，編號1、2、3。

（2） 分別加入2 mL可溶性淀粉溶液。

（3） 各加入1 mL淀粉酶溶液，搖勻后，靜置5min。

（4） 分別放入60℃、沸水和冰水中靜置5 min。

（5） 各滴入1滴碘液，然后搖勻。

方案3：（1） 取3支潔凈的試管，編號1、2、3。

（2） 分別加入2 mL可溶性淀粉溶液。

（3） 另取3支試管，編號A、B、C，各加入1 mL淀粉酶溶液。

（4） 將1和A、2和B、3和C分別放入60℃、沸水和冰水中5 min。

（5） 將1和A、2和B、3和C混合搖勻5 min，維持各自溫度。

（6） 各滴入1滴碘液，然后搖勻。

方案4：（1） 取3支潔凈的試管，編號1、2、3。

（2） 分別加入2 mL可溶性淀粉溶液。

（3） 另取3支試管，編號A、B、C，各加入1 mL淀粉酶溶液。

（4） 將1和A、2和B、3和C分別放入60℃、沸水和冰水中靜置5 min。

（5） 將1和A、2和B、3和C混合搖勻維持各自溫度5 min。

（6） 各滴入2 mL斐林試劑，然后搖勻后水浴加熱。

經(jīng)過學(xué)生討論后，前兩組的學(xué)生意識到了方案的錯誤，而后兩組的學(xué)生爭執(zhí)不下。筆者將班級的學(xué)生分成兩組進行實驗，一組按照方案3，一組按照方案4進行實驗。通過實驗現(xiàn)象的觀察，學(xué)生得出了相同的實驗結(jié)論。仔細(xì)分析后發(fā)現(xiàn)斐林試劑為堿性，已經(jīng)使酶失活，改變溫度后對實驗結(jié)果也沒有影響，但從實驗設(shè)計的合理性來講，方案3更好。學(xué)生通過思考也真正明白了教材中“建議用過氧化氫酶探究pH對酶活性的影響，用淀粉酶探究溫度對酶活性的影響”這句話的真正含義。實驗教學(xué)可以培養(yǎng)學(xué)生的探究能力和創(chuàng)新精神。不論是什么樣的課堂，教師都要在課堂留給學(xué)生思維的平臺和思維的空間，這樣才能培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析、解決、概括、歸納、創(chuàng)造等方面的高階思維能力。

3.5 改編設(shè)計習(xí)題

蘇霍姆林斯基說過：“學(xué)生的學(xué)習(xí)是積極的思考活動，是學(xué)生進行獨立的過程，是研究性學(xué)習(xí)的活動。其核心是思考，是觀察、比較、分析、綜合、抽象、概括、推理、判斷等一系列思維活動的高度綜合。”習(xí)題是教學(xué)鞏固的一個重要環(huán)節(jié)，如果學(xué)生能在試題上下點功夫，那一定會取得良好的教學(xué)效果。日常教學(xué)中筆者會指導(dǎo)學(xué)生整理錯題和積累新知識，在一定時間后會讓學(xué)生針對自己的錯題反思后改編一個新的試題，然后將學(xué)生改編的有價值的習(xí)題整理出來，重組出小題篇，印發(fā)給全班的學(xué)生當(dāng)做隨堂練習(xí)，有些不嚴(yán)密但共性的問題拿到課上討論。學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性高漲，總是期待下次的隨堂練習(xí)會出現(xiàn)自己的名字。在這樣的思考與反思中，培養(yǎng)了學(xué)生的分析與創(chuàng)新能力。以下列舉學(xué)生改編的2道選擇題：

① 下列關(guān)于真核生物的描述正確的是（ ）

A. 構(gòu)成細(xì)胞膜的脂質(zhì)主要是磷酸、脂肪和固醇

B. 只能進行無氧呼吸的真核生物（如蛔蟲），其細(xì)胞內(nèi)無線粒體

C. 其遺傳物質(zhì)為DNA或RNA

D. 所有細(xì)胞內(nèi)都含染色體，且具有細(xì)胞周期

② 用32P標(biāo)記某生物體細(xì)胞內(nèi)的一對同源染色體上的兩個DNA分子，將該細(xì)胞放在不含32P的培養(yǎng)基上連續(xù)進行兩次分裂，具有放射性的子細(xì)胞個數(shù)不可能是（ ）

A. 1 B. 2 C. 3 D. 4

在教學(xué)時，筆者也會布置開放性的問題給學(xué)生思考，例如對于2007年廣東高考生物試卷中酵母菌產(chǎn)生分泌蛋白的問題等。優(yōu)秀課堂是讓學(xué)生帶著問號來的，也應(yīng)是讓學(xué)生帶著問題走的，讓學(xué)生帶著更深的問題離開課堂。

3.6 運用模型建構(gòu)

模型就是通過對問題現(xiàn)象的分解，利用我們考慮得來的原理吸收一切主要的因素，略去一切不主要的因素，所創(chuàng)造出來的一副圖畫（錢學(xué)森）。

生物教材本身就滲透著模型教學(xué)，概念模型、物理模型、數(shù)學(xué)模型等，而且從2011年新課標(biāo)卷的第32題、2013年山東卷的第6題以及2013年新課標(biāo)Ⅰ卷中關(guān)于8對等位基因控制性狀的考查發(fā)現(xiàn)，這種題目不僅抽象而且計算量大，也蘊含著一定的思維含量，學(xué)生在有限的時間內(nèi)很難完成。如果平日的教學(xué)中，教師能把這些規(guī)律讓學(xué)生有意的建立數(shù)學(xué)模型，進行更深層次的思考，對學(xué)生能力的培養(yǎng)會更有效。筆者會讓學(xué)生建構(gòu)Aa連續(xù)自交、連續(xù)自交逐代淘汰隱性個體、隨機交配、隨機交配并逐代淘汰隱性個體四種情況下Aa基因型頻率和a基因的頻率的數(shù)學(xué)模型，除了數(shù)學(xué)模型外，還有很多物理模型，例如DNA復(fù)制、血糖調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)模型等。生物學(xué)是一門綜合的科目，教師可聯(lián)系數(shù)學(xué)、化學(xué)和物理學(xué)科。模型建構(gòu)有助于學(xué)生理解知識，更有利于提高學(xué)生的分析和綜合運用能力，培養(yǎng)學(xué)生的高階思維。

3.7 構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)

教是為了不需要教……就是說咱們當(dāng)教師的人要引導(dǎo)他們，使他們能夠自己學(xué)，自己學(xué)一輩子，學(xué)到老（葉圣陶）。

生物學(xué)科知識點繁多、易混淆。為了更好地調(diào)動知識，整合知識，理解和記憶是前提條件，復(fù)習(xí)是強化鞏固的重要方法，筆者會經(jīng)常給學(xué)生安排構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)圖的任務(wù)，讓學(xué)生梳理知識點并畫出知識網(wǎng)絡(luò)圖。雖然這樣會占用很多課堂時間，但知識網(wǎng)絡(luò)圖不僅能梳理相關(guān)概念原理，還能體現(xiàn)出各知識之間的關(guān)聯(lián)，對學(xué)生知識的內(nèi)化有著重要的作用。在學(xué)生自主構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)同時，每個人的思維角度不同，知識網(wǎng)絡(luò)圖也不同。通過教師的分析、評價，學(xué)生在合作交流中提高了發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，還能規(guī)范答題語言，形成自己獨立的知識體系。

3.8 引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成反思的習(xí)慣

反思不僅使教學(xué)過程富有創(chuàng)造性，更重要的是能夠鼓勵學(xué)生對自己的學(xué)習(xí)進行反思，能培養(yǎng)其批判性思維的能力，而且學(xué)生還會在反思過程中不斷發(fā)現(xiàn)問題，及時更正，主動尋找改進的途徑。教師課堂教學(xué)中可以設(shè)計如下反思環(huán)節(jié)，在課上留出2 min的時間讓學(xué)生回答：你覺得本節(jié)課表現(xiàn)最好的組是哪組？你是怎么評價的？你們組欠缺在哪里？

總之，高階思維的培養(yǎng)應(yīng)是貫穿于課堂教學(xué)全過程的，沒有固定的模式，但突出學(xué)生的主體性，改變學(xué)生被動接受的狀態(tài)，是高階思維教學(xué)的關(guān)鍵。培養(yǎng)學(xué)生的問題提出能力、問題求解能力、決策能力、批判性思維能力、信息素養(yǎng)能力、團隊協(xié)作能力、兼容能力、獲取隱性知識能力、自我管理能力和可持續(xù)發(fā)展能力是高階思維的核心，也是高中教學(xué)模式創(chuàng)新追求的宗旨。

參考文獻：

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