基于高階思維培養(yǎng)的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)

沈偉云

(浙江嵊州市教育科學(xué)研究所 312400)

高階思維是指發(fā)生在較高認(rèn)知水平層次的心智活動(dòng)或較高層次的認(rèn)知能力[1]，美國(guó)著名教育家布盧姆指出，知識(shí)、理解、應(yīng)用為低階思維，分析、評(píng)價(jià)、創(chuàng)新為高階思維。實(shí)驗(yàn)是生物學(xué)教學(xué)的基礎(chǔ)，但在生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，許多教師往往注重實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)結(jié)論的識(shí)記，強(qiáng)調(diào)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練，以及對(duì)實(shí)驗(yàn)得出科學(xué)規(guī)律的理解等，缺少有意識(shí)主動(dòng)地去培養(yǎng)學(xué)生分析、評(píng)價(jià)、創(chuàng)新等高階思維。而隨著社會(huì)信息化程度的不斷發(fā)展，以知識(shí)存儲(chǔ)為主要特征的傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式已不再適應(yīng)新時(shí)代的社會(huì)發(fā)展。為此，也對(duì)學(xué)生分析、評(píng)價(jià)、創(chuàng)造等高階思維提出了更高要求。

1 分析聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生綜合能力

分析就是將研究對(duì)象分離成幾個(gè)部分，找出這些部分的本質(zhì)屬性和彼此之間的關(guān)系。綜合，就是在分析的基礎(chǔ)上，把研究對(duì)象的各個(gè)組成部分或要素在思維中重新結(jié)合為一個(gè)整體，從而在整體上把握事物的本質(zhì)和規(guī)律[2]。分析與綜合是一對(duì)互為辯證的思維方法，教師可在生物學(xué)復(fù)習(xí)階段，在分析的基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)手段加強(qiáng)知識(shí)間的聯(lián)系，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。

例如，在復(fù)習(xí)消化與吸收、肺泡內(nèi)氣體交換、組織細(xì)胞與血液間氣體交換、尿液的形成等知識(shí)時(shí)，教師可通過設(shè)置問題串的形式引導(dǎo)學(xué)生開展分析。以消化與吸收為例，可設(shè)置如下問題串： 食物中的蛋白質(zhì)、淀粉、脂肪消化后的最終產(chǎn)物是什么？它們分別在哪個(gè)場(chǎng)所被初步消化？哪些營(yíng)養(yǎng)素?zé)o須消化可被小腸直接吸收？食物消化和吸收的主要場(chǎng)所是什么？小腸的哪些結(jié)構(gòu)與它的消化吸收功能相適應(yīng)等。在此基礎(chǔ)上，教師可通過模型實(shí)驗(yàn)手段繪制成圖1，引導(dǎo)學(xué)生分析A、 B、 C、 D、 E等生理過程，總結(jié)出它們的共同特點(diǎn)，把消化道、肺、腎臟、組織細(xì)胞等綜合成一個(gè)整體。這樣既有助于把生物學(xué)知識(shí)系統(tǒng)化，凸現(xiàn)生物學(xué)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的科學(xué)思想，也有利于學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。

圖1 動(dòng)物體呼吸、消化、吸收、排泄關(guān)系模型圖

分析與綜合是思維過程的基本環(huán)節(jié)，通過分析，有助于發(fā)展學(xué)生深刻性思維品質(zhì)；通過綜合，加強(qiáng)生物學(xué)知識(shí)的聯(lián)系，形成對(duì)事物的整體認(rèn)識(shí)。

2 交流評(píng)價(jià)，培養(yǎng)學(xué)生批判思維

思維的批判性是指思維過程中善于嚴(yán)格地估計(jì)思維材料和精細(xì)檢查思維過程的良好品質(zhì)。它不僅表現(xiàn)為善于判斷是非與正誤，也表現(xiàn)在能縝密地分析和檢查自己或別人的思想行為，并作出實(shí)事求是的評(píng)價(jià)[3]。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師可利用交流環(huán)節(jié)，鼓勵(lì)學(xué)生提出問題，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)開展評(píng)價(jià)，以此來發(fā)展學(xué)生批判性思維品質(zhì)。

例如，在開展有關(guān)酶的催化作用實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師可利用“交流與評(píng)價(jià)”環(huán)節(jié)，鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)開展評(píng)價(jià)。在探究溫度對(duì)酶催化作用的影響時(shí)，有學(xué)生提出僅僅根據(jù)“0℃、 37℃、 80℃”三組溫度就得出影響酶的最適溫度是37℃的結(jié)論是不合適的，應(yīng)在37℃左右多設(shè)置幾組溫度開展探究，這樣結(jié)論才可避免偶然性，具有普遍性。又如學(xué)生提出在0℃和100℃時(shí)，淀粉都會(huì)變藍(lán)，但在室溫下過一段時(shí)間后，0℃組的淀粉藍(lán)色會(huì)消失，而100℃組的淀粉藍(lán)色卻不會(huì)消失，這是為什么？在探究pH對(duì)酶催化作用的影響時(shí)，發(fā)現(xiàn)NaOH組淀粉未能變藍(lán)，究其原因究竟是什么？學(xué)生就會(huì)提出“唾液淀粉酶與溶液pH有關(guān)系，淀粉可能與氫氧化鈉溶液發(fā)生反應(yīng)，碘可能與氫氧化鈉溶液發(fā)生反應(yīng)等假設(shè)，并可進(jìn)一步開展探究。

批判性思維能力的提高有助于學(xué)生增強(qiáng)對(duì)信息的選擇和評(píng)價(jià)能力，有利于提高學(xué)生對(duì)各種信息的分辨能力。當(dāng)然，基于發(fā)展學(xué)生批判性思維的評(píng)價(jià)應(yīng)以學(xué)生為評(píng)價(jià)主體，要重視學(xué)生自我評(píng)價(jià)、生生互評(píng)。

3 拓展改進(jìn)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維

創(chuàng)造性思維是指認(rèn)識(shí)主體在強(qiáng)烈的創(chuàng)新意識(shí)下，以頭腦中已有的信息為材料，通過發(fā)散思維與集中思維，借助于想象與聯(lián)想，直覺與靈感，以漸進(jìn)性或突發(fā)性形式對(duì)頭腦中的現(xiàn)有知識(shí)和信息進(jìn)行新的加工組合，從而產(chǎn)生新觀點(diǎn)、新設(shè)想的過程[4]。在生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中，具體可從拓展與改進(jìn)兩個(gè)方面去培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。

例如，在探究種子萌發(fā)時(shí)，教材以豌豆種子萌發(fā)為例，得出了種子萌發(fā)需要適宜的溫度、一定的水分和充足的空氣等條件。在此基礎(chǔ)上教師還可引導(dǎo)學(xué)生通過研究性學(xué)習(xí)方式進(jìn)一步開展探究： 如探究光對(duì)大豆種子萌發(fā)的影響，探究西瓜汁對(duì)西瓜籽萌發(fā)的影響，探究大豆種子子葉的完整程度對(duì)種子萌發(fā)的影響，探究種子萌發(fā)時(shí)物質(zhì)如何變化，探究種子胚受損后是否影響萌發(fā)，探究玉米種子胚乳不完整是否影響種子萌發(fā)，探究土壤肥力是否影響種子萌發(fā)等。通過拓展性探究，來發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造性思維。

同時(shí)，教師也可引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)改進(jìn)來培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。例如，在探究葉片下表皮氣孔數(shù)量比上表皮多這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，教材建議的方法是： 取一片葉子，浸在盛有熱水(60℃左右)的燒杯中，仔細(xì)觀察，葉片兩面的氣泡數(shù)目哪一面多？在實(shí)際觀察中效果并不明顯，為此，可引導(dǎo)學(xué)生對(duì)此進(jìn)行改進(jìn)： 以空心菜作為實(shí)驗(yàn)材料，摘下連有葉片和葉柄的1片完整葉，把葉片浸入水中，葉柄露出水面，然后讓學(xué)生用口銜住葉柄并向內(nèi)吹氣，觀察葉片上、下表面冒出氣泡的多少。該實(shí)驗(yàn)不僅現(xiàn)象明顯而且容易激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

創(chuàng)造性思維是以新穎、開創(chuàng)性的方法去解決問題的一種思維過程，它有助于培養(yǎng)學(xué)生思維的發(fā)散性，有助于培養(yǎng)學(xué)生遷移運(yùn)用知識(shí)去解決問題的能力。

高階思維是一種適應(yīng)學(xué)生終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的理性思維，是適應(yīng)新時(shí)代發(fā)展的關(guān)鍵能力。在生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師也不能忽視“知識(shí)、理解、應(yīng)用”等低階思維的培養(yǎng)，應(yīng)在夯實(shí)低階思維的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生開展分析與綜合，鼓勵(lì)學(xué)生提出質(zhì)疑與評(píng)價(jià)，通過設(shè)計(jì)開放性、挑戰(zhàn)性的任務(wù)，來培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造思維，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生高階思維。