例談高中生物深度學習對理性思維品質的培養

侯鳳霞

摘 要 結合教學實踐，旨在探討通過“利用開放性問題，培養思維的廣闊性”、“構建概念圖，培養思維的邏輯性”、“利用科學史，培養思維的批判性”、“依托實驗活動，培養思維的靈活性”、“理論聯系實踐，培養思維的深刻性”的途徑，實現深度學習對理性思維品質的培養。

關鍵詞 深度學習 理性思維 思維品質

中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B

1 概念簡介

深度學習是由美國學者馬頓和塞爾喬根據學習者獲取和加工信息的方式，首次提出，與淺層學習相對。2005年上海師范大學的黎加厚教授首先介紹了深度學習的概念，是指在理解的基礎上，學習者能夠批判性地學習新思想和事實，并將它們融入原有的認知結構中，在眾多思想間進行聯系，能夠將已有知識遷移到新的情境中，做出決策和解決問題的學習。

理性思維是生物學科核心素養的一個重要維度，是一種建立在證據和邏輯推理基礎上的思維。它是一種有明確的思維方向、充分的思維依據，能對事物或問題進行觀察、比較、分析、綜合、抽象與概括的思維方式。

2 理性思維品質的培養途徑

我國心理學界泰斗朱智賢教授等人專門通過實驗研究來揭示教育在思維發展中的作用，其實驗結果證明：合理的、適當的教育措施能挖掘思維品質的潛力。思維的品質主要包括思維的廣闊性、深刻性、靈活性、邏輯性、批判性、獨創性等幾個方面。以下是筆者在高中生物《必修1·分子與細胞》中，實現學生的深度學習，并對學生思維品質進行培養的探討。

2.1 利用開放性問題，培養學生思維的廣闊性

思維的廣闊性是指一個人在思維的過程中，善于全面地考查問題，從事物多種多樣的聯系和關系中去認識事物。

現代認知心理學認為，思維的本質源在于問題情境，沒有問題就無以思維。

在學習完“生命活動的主要承擔者——蛋白質”這一節課之后，教師拋出一個開放性的問題：“蛋白質這一節課已經學完了，大家能想起什么哪些相關知識呢？”不少學生的生物學基礎比較薄弱，在學習完“蛋白質”這個知識點之后，腦子里“一團漿糊”，覺得自己什么都不會，情緒比較低落。教師鼓勵他們：“你一定會知道一些知識的。不信的話，你把想到的寫在黑板上，內容不要重復。”

以下是學生寫出來的內容：

氨基酸大約有20多種、化合物、氨基酸結構通式、脫水縮合、胰島素、肽鍵、肽鍵的結構式、蛋白質種類多達1010～1012種、結構蛋白、調節作用、運輸作用、催化作用、免疫作用、氨基酸是組成蛋白質的基本單位、二肽、多肽、肽鏈、氨基酸種類、數目、排列順序不同、蛋白質空間結構不同、雞蛋、羽毛、肌肉、頭發、蛛絲、一切生命活動離不開蛋白質、雞蛋煮熟后蛋白質發生變性、核苷酸、核酸、容易被蛋白酶水解、蠶絲。

教師留意到：學生在剛開始的時候，寫得比較快，內容也多，后來，寫得慢了，因為他們正在努力思考，從別人沒有想到的角度，尋找能補充上去的內容。

對于學生來說，這些答案是從多個角度得到的，比如，蛋白質的基本單位、結合方式、元素、種類、功能、結構多樣性原因、空間結構、例子、化學性質，甚至類比其他大分子，如核酸等。

每個人都有思維的局限性，容易拘泥于問題的其中一兩個方面去思考。在回答這類開放性問題的過程中，學生既有獨立的思考，同時又能了解別人的答案，在思維碰撞的火花中，可以相互學習，從多個角度去思考問題，從而有助于培養思維的廣闊性。

2.2 構建概念圖，培養思維的邏輯性

思維的邏輯性是指考慮和解決問題時思路清晰，條理清楚，能嚴格遵循邏輯規律，不模棱兩可，推理嚴謹，層次分明，證據確鑿，論證有條理，結論正確而肯定，有說服力。

承接上文“蛋白質”的問題，教師對著黑板上學生寫的內容，說：“大家看，這不是想到了很多相關知識嗎？能不能掌握呀？”學生說：“不能！太多、太亂了，老師您幫我們整理一下吧！”的確，學生的眾多答案是發散的、凌亂的，不利于掌握。這時候，教師需要發揮主導作用，對知識進行梳理，所以，教師引導學生完成必修一教科書P38中的概念圖（圖1）。

對于學習能力較好的學生來說，這個概念圖非常清晰、明了，只要認真填完，再思考鞏固一下，就能掌握蛋白質的基本內容。筆者所教的學生學習的積極性不高，自覺性不強，學習效果并不理想。他們對照著黑板上的內容，來完成這個概念圖，就必須對這些凌亂的的知識進行梳理。這是一個從“無序、發散”到“有序、層次分明”的過程，也是學生主動思考的過程，不但便于學生內化知識，而且有助于培養思維的邏輯性。

2.3 利用科學史，培養思維的批判性

思維的批判性是指善于根據客觀標準，從實際出發，公正地評價一切，明辨是非。思維批判性的培養要求教師在教學中，引導學生不受他人思想的影響，嚴格地、正確地對他人和自己的觀點進行評判，分析其優缺點，不一味迷信權威、教師或教材等。

生物科學史蘊含了豐富的科學思想、科學方法，是培養思維的批判性的好素材。

例如，在“生物膜的流動鑲嵌模型”這一節課中，根據前面所學知識，學生已經知道生物膜的成分是脂質、蛋白質和糖類，教師引導學生思考：脂質、蛋白質和糖類是獨立存在的還是相互結合的？它們跟功能有什么聯系？它們如何排列，也就是說，生物膜的結構是怎樣的，才能實現其功能？

然后，教師和學生一起重走科學家的探究之路（圖2）。

學生在親歷探索細胞膜的歷程中，一步一步地建構流動鑲嵌模型的概念。

教師提出問題：生物膜的流動鑲嵌模型是否完美無缺？談談自己的看法。

通過科學史的學習，學生可以體會科學家深入探究、提出問題、解決問題的過程，學習科學家思考問題的方式，培養思維的批判性。

2.4 依托實驗活動，培養思維的靈活性

思維的靈活性是指在思維過程中能從實際出發，善于根據事物的發展的具體情況隨機應變，從不同的角度、方向，及時提出符合實際的新的假設和方案，果斷、機智地解決問題。

2.4.1 對實驗進行拓展

在生物實驗教學中，教師可以引導學生從實驗材料、實驗過程等方面，對實驗進行拓展。學生得到實驗結果之后，再比較教科書中提到的方法、結果，并分析原因。例如，在“綠葉中色素的提取與分離”實驗中，教師引導學生思考：

（1） 以變黃的菠菜葉、紅色的雞爪槭、三角梅等其他顏色的葉子做實驗材料，實驗結果是什么？

（2） 濾紙條不剪角、多加乙醇、不加碳酸鈣，實驗結果分別是什么？

（3） 毛細管吸取濾液劃濾液細線太粗，用蓋玻片蘸取濾液，實驗結果是什么？

（4） 用圓形濾紙進行紙層析，實驗結果是什么？……

常規的驗證實驗是簡單地對照課本，機械地重復經典實驗步驟，來驗證實驗結果。而學生在拓展實驗的過程中，需要面對新情境下的生物學問題，靈活應用所學知識來分析問題，從而有助于培養思維的靈活性。

2.4.2 利用實驗中的“意外事件”

2015年11月，筆者指導幾位學生參加廣州市的發酵比賽，學生在做釀葡萄酒的實驗時，設置了3個實驗組，分別是：紅葡萄；紅葡萄+釀酒酵母；綠葡萄+釀酒酵母。可是，學生把酵母菌加進去之后，忘記了貼標簽做標記。對著兩個一模一樣的紅葡萄酒發酵罐，學生呆住了。怎么辦呢？筆者沒親自釀過葡萄酒，當時也想不出什么辦法來辨別，但還是努力鼓勵學生：“想想我們所學的知識，加了釀酒酵母，發酵過程中，會不會出現不同的現象？”學生當時沒有回答。第二天，再來觀察瓶子，學生發現，那個綠葡萄酒發酵罐的氣泡特別多，一個紅葡萄酒發酵罐的氣泡特別多，而另一個紅葡萄酒發酵罐的氣泡比較少。此時，教師再讓學生分析，他們便可以想到，氣泡多的那兩瓶加了釀酒酵母。面對這種“突發事件”，學生若是思維呆板僵化，墨守成規，便束手無策。可是現在學生靈活運用所學知識，不但解決意料之外的新問題，品嘗到成功的樂趣，還培養了思維的靈活性。

2.5 理論聯系實踐，培養思維的深刻性

思維的深刻性是指能將紛繁復雜的現象和外部聯系進行分析與加工，并經過周密的思考，抓住事物的本質和規律，預見事件發展的進程和后果。它是思維品質中最為本質的特征，也是科學家最突出的思維特點。

在學習完呼吸作用的原理之后，講述細胞呼吸原理的應用的時候，教師先讓學生在課堂上品嘗教師親自制作的泡菜，然后設置了層層遞進的問題串：

（1） 泡菜的酸味來自哪種物質？

（2） 乳酸由哪種生物產生？

（3） 乳酸菌的代謝類型是什么？

（4） 試寫出乳酸發酵的反應式。

（5） 利用乳酸發酵，還可以制作什么？

問題串由表及里、由現象到本質，揭示了泡菜制作的原理，便于學生深化理解、內化知識。

教師還布置學生課后用酸奶米酒機自制米酒和酸奶的任務，并對照說明書的操作過程，思考其中蘊含的生物學原理：

（1） 制作酸奶時，為什么牛奶要加滿，蓋子的孔要封閉？

（2） 制作米酒時，為什么在糯米中間要挖一個窩，蓋子要打開一個孔？

（3） 為什么要等糯米晾溫之后，才攪拌酒曲進去？

（4） 為什么釀米酒的過程中，不能打開蓋子查看，否則米酒容易變酸？

由于教科書上沒有關于制作酸奶和米酒的原理和步驟，學生只能聯系必修一所學有氧呼吸、無氧呼吸、酒精發酵和乳酸發酵的相關知識，甚至聯系選修1“傳統發酵技術的應用”專題里面，釀制果酒和制作泡菜的知識。通過比較分析，來解決這些實際生活問題，同時也實現了知識的遷移和應用。這種方式比起傳統的“教師先講概念原理、再講原理的應用，并記住重點”的模式，能更好地體現學生的主體地位、激發學生的主觀能動性。學生對問題的探討也更加的深入，從而有助于培養思維的深刻性。

3 結語

傳統的“淺層學習”是基于外在學習動機，被動地通過機械的重復記憶和強化訓練進行的，是應試教育下的典型學習方式。而深度學習更注重高階思維以及實際問題解決能力的培養，其特點是：聯系與建構、理解與批判、遷移與應用。筆者在課堂教學和課外實踐過程中，嘗試讓學生實現深度學習，并在學習過程中對理性思維的品質進行培養。學生不但加深了對知識的理解，提高了對知識的應用能力，還學會交流、協作；也督促教師個人勤于思考、提升自己，實現師生的共同進步。

參考文獻：

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