在初中生物學課堂中發展學生高階思維的探索

洪小玲

(福建省廈門市湖里實驗中學 361006)

高層次思維，又稱高階思維(higher order thinking)，是發生在較高認知水平層次上的認知能力，在教學目標分類中表現為分析、綜合、評價和創造[1]，是一種隱蔽的、不容易觀測的心理特質，需要通過特殊的學習活動加以訓練。20世紀末至今，國外許多教育學者致力于研究高階思維，研究成果豐碩。近10年來，我國學者開始研究高階思維，并提出最有效的高階思維發展方式是融合于具體學科教學活動中[2]。現結合初中生物學課堂教學，探索發展學生高階思維的具體策略。

1 高階任務驅動，培養思維習慣

以任務為教學切入點是驅動學生思維發展的前提。任務的布置一般采用問題串的形式開展，通過螺旋上升的幾個問題引領學生分析推理，逐步培養學生深入思考的習慣。這就要求問題的設計不能過于簡單，能從教材中直接找到答案，以及過于注重知識目標的解決和思維加工過少的問題，不適合作為高階任務；問題的設計還要考慮學生的“最近發展區”，問題具有過渡性、考慮學生基礎知識和能力。

以“測量某種食物中的能量”一節為例，設計問題串：①不同食物中的能量是否相同？能否用實驗加以研究？②如何將食物中的能量釋放出來？③1 mL水每升高1℃，需要吸收4.2 J的熱量，根據什么可以比較食物中的能量？④食物應該具有什么特點，能量才更好地測量？師生共同總結實驗原理。

學生根據實驗原理，利用已有實驗器材，設計并安裝裝置。教師引導學生進一步思考：①在錐形瓶里放入多少水合適？②兩次水溫分別在什么時候測量？③怎么做能減少熱量的散失？實驗結束后，分小組匯報實驗結果，得出實驗結論。教師給予充分的時間，讓學生對實驗數據差別較大的原因進行分析，并提出改善實驗裝置的設想。

案例討論：如何測定食物中的能量是一個寬泛、難以回答的大問題。以問題鏈的形式將問題細化，逐步引導學生思維深入，促進理解實驗原理。在實驗裝置的設計與實驗開展上，教師再次運用任務驅動的方式，引導學生思考裝置安放的不足之處，使學生從對實驗的初步設想過渡到完整的實驗方案。實驗結束后，通過對實驗的反思和改進作為思維訓練方式，提高學生思維的嚴謹性、廣闊性、批判性。

2 重視實驗教學，改驗證為探究

生物學教材中的驗證性實驗旨在增強學生的感性認識，加深對實驗原理的理解。事實上，驗證性實驗在很大程度上往往只是讓學生“按部就班”地重復成功實驗，難以引發學生展開批判、反思、創新等高階思維。如果教師能對這些實驗進行改進，創設具有一定探究意義的實驗問題，一定程度上能引導學生站在科學家的角度加以思考，發展高層次的思維水平。

以“綠葉在光下制造有機物”一節實驗教學為例，設計科學探究。

(1)葉片進行光合作用需要光嗎？教師引導學生合作探究，完成提出問題、作出假設、制定計劃。實驗變量是“光”，首先應對葉片進行遮光處理，學生設計的方案包括①各取兩株植物上的1片葉片，分別進行遮光、曝光處理；②取一株植物的2片葉片，分別進行遮光、曝光處理；③取一株植物的1片葉片，部分遮光。哪一種方案更加嚴謹呢？分析對比后學生認同方案③。教師進一步設疑，如何證明葉片進行了光合作用？③方案中的葉片是否存在原先制造的有機物，該如何消除？學生提出遮光時間足夠長或暗處理一晝夜，遮光處理后檢驗曝光處是否產生有機物。

(2)如何檢驗淀粉呢？學生提出用碘液處理，葉片呈現深藍色即可。學生直接往葉片上滴加碘液，發現葉片還是綠色的。如何去除干擾的“綠色”呢？如何加快酒精溶解葉綠素的過程呢？可以直接加熱酒精嗎？教師通過設計問題鏈，步步引導學生，推導酒精隔水加熱的方法去除葉片的綠色。最后，學生對實驗步驟進行排序并開展實驗。

案例討論：改變傳統“依葫蘆畫瓢式”的驗證性實驗，采取設疑逆推式的探究式教學方式，引導學生理解操作原理，推導操作流程。這樣的教學設計為學生主動思考提供機會，減少了學生被動接受知識的狀態。在發展學生知識的同時，也鍛煉了思維，較好地體現自主探究式學習的理念。

3 再現生活場景，立足概念建構

長期以來，教學被認為“教師教=學生會”，如何幫助學生牢固、準確地記住核心概念等講授方式被廣泛采用，這樣做會使學生思維方式過于死板、單一。受西方人本主義、建構主義等思潮的影響，學生自主獲取知識、建構概念的學習方式被大力倡導。教師要改變關注知識講授、概念傳遞的方式，轉向再現學習經驗、建構概念的教學模式，以發展學生的分析、歸納、綜合等高階思維。

以“細胞的生活需要物質”的概念教學為例，根據目標創設學生探究系列小實驗，包括擠壓葡萄、品嘗葡萄，在紙上擠壓花生，并燃燒花生，制作面筋等，讓學生對食物細胞中的水、糖類、脂肪、無機鹽、蛋白質等物質產生感性認識。在此基礎上，教師引導學生總結和區分有機物和無機物的特點，通過填空完成兩者的概念建構。

在“蒸騰作用”概念的教學過程中，教師演示實驗“植物的蒸騰作用”，設置問題串：這個實驗說明了進入植物體內的水分去哪了？水分主要是通過植物體哪個器官散失的？水分是以什么樣的形式散失的？肉眼能看見嗎？學生通過填空完成蒸騰作用的概念建構，即水分從活的植物體表面以水蒸氣狀態散失到大氣中的過程，叫做蒸騰作用。蒸騰作用主要是通過葉片進行的。

案例討論：創設生活中的真實情境，向學生提供一些豐富且有代表性的事實，引導學生在具體的問題中學習概念，進而引導學生通過對具體事實的抽象、概括，構建生物學概念，并以填空題形式加以鞏固和強化。無論是教學內容的選擇，還是教學策略的運用，都體現了學生主體地位，幫助學生“跳一跳”獲取感性認識，并參與分析、歸納、綜合等理性思維建構概念，體現了探究性活動與概念教學的“無縫對接”，是實現學生高階思維訓練的有效途徑。

4 還原科學史實，創設科學探究

生物科學史實一方面簡介了關于某生物觀點的科學界說、爭論焦點、疑惑謎團，為學生提供一些值得探究的問題，激發學生大膽質疑已有知識、根據己見提出批判的思維；另一方面蘊含著科學家提出問題、作出假設、實施計劃等科學探究的學法指導，為學生進行科學探究提供范式，是發展學生高階思維的優質素材。

以“光合作用吸收二氧化碳釋放氧氣”一節教學為例，教師同時提供亞里士多德認同的觀點“植物生長發育所需的物質全部來自土壤”、古代八卦中的說法“土生木，木生風”，以及海爾蒙特的實驗“柳樹的生長”，讓學生小組合作并思考3則資料認為植物生長的原料是什么，提出自己贊同的觀點以及判斷的依據。通過教學實踐發現，學生能逐一分析、獲取3則資料的信息，并贊同具有科學實驗證據的實驗結論。接著，教師呈現普利斯特利實驗，在引導學生觀察現象并進行解釋之前，告知學生當時的學術大背景——科學家不知道空氣中的化學成分，以此讓學生站在科學家的角度，模擬親歷科學發展的過程，學生能用空氣變得污濁、清新、被凈化等詞語描述空氣中的成分變化。

案例討論：在生物科學史教學中，以學生的起始知識和能力為出發點還原科學史實，讓學生嘗試以科學家身份對已有實驗現象作出解釋，是適合學生高階思維發展的學習活動。

5 注重過程性評價，設計開放性試題

傳統的課堂評價注重學生的知識掌握，看重結果的評價，思維的評價無從體現。在學生思維的評價中，教師的反饋語言要明確具體、有指導意義。例如“你能通過觀察菜豆和蕓豆的種子，對比歸納出它們共同的結構，老師很欣賞你的分析能力和思考熱情！”同時不吝嗇表揚學生的思考深度，鼓勵學生思考往嚴謹性、全面性、創新性發展。這就要求教師注重探究過程中思維動態的評價，同時將指導性評價和鼓勵性評價相結合，發展學生思考的習慣和熱情。

在紙筆測驗中，當前的中考主要采用封閉式填空題形式進行考核，題型的答案具有唯一性，在教學導向上不利于發展學生的發散性思維、創新性思維。與之不同，開放性試題的答案可以多種多樣，適合發展和評價學生的高層次思維，在教學評價上值得借鑒。當然，不僅是試題類型需要相應變革，測驗后的評價反饋也需要加強，以此為學生彌補思維漏洞提供強化建議，為改進教學的不足提供指導方向。