高中生物教學(xué)中遷移創(chuàng)新能力的培養(yǎng)
——以“高三生物復(fù)習(xí)試題的選題與測(cè)評(píng)”為例

郝 勇

(福州格致中學(xué) 鼓山校區(qū)，福建 福州 350014)

情境是中國高考評(píng)價(jià)體系的考查載體。情境分為原型情境、相似情境、陌生情境三種。原型情境是考查學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)理解能力；相似情境是考查學(xué)生能夠根據(jù)學(xué)習(xí)的知識(shí)，完成較為簡單設(shè)計(jì)、推理等應(yīng)用實(shí)踐能力；陌生情境為考查學(xué)生應(yīng)該能夠運(yùn)用不同領(lǐng)域的生物學(xué)核心概念，從不同的生命觀念視角對(duì)生物學(xué)現(xiàn)象或個(gè)人決策進(jìn)行綜合論證，闡明個(gè)人觀點(diǎn)。

學(xué)生遇到復(fù)雜情境的題目時(shí)，要能夠綜合運(yùn)用多個(gè)生物學(xué)概念或原理進(jìn)行預(yù)測(cè)、判斷和推理，運(yùn)用證據(jù)構(gòu)建假設(shè)與結(jié)論之間的邏輯聯(lián)系；對(duì)于相對(duì)陌生的研究問題，能夠進(jìn)行系統(tǒng)的研究設(shè)計(jì)。因此，遷移創(chuàng)新能力就是在學(xué)生較為陌生的復(fù)雜情境中，綜合運(yùn)用多個(gè)領(lǐng)域的核心概念或原理闡明個(gè)人立場(chǎng)、進(jìn)行綜合推理，解決具體問題的過程。

在高三生物復(fù)習(xí)中，要注重學(xué)生遷移創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，所以在平時(shí)通過試題選題與測(cè)評(píng)，來考查學(xué)生遷移創(chuàng)新能力的水平，收集測(cè)評(píng)后數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，為后期制定高考復(fù)習(xí)策略提供依據(jù)。

一、理論基礎(chǔ)

(一)生物學(xué)科能力體系模型

生物學(xué)科能力是生物學(xué)科核心素養(yǎng)的重要組成部分,從科學(xué)探究和科學(xué)思維角度來講，發(fā)展生物學(xué)科核心素養(yǎng)，根本目標(biāo)是學(xué)生學(xué)會(huì)基于科學(xué)的思維方式，來解決具體情境下的問題，這就需要在教學(xué)中培養(yǎng)和強(qiáng)化學(xué)生的生物學(xué)科能力。有研究者構(gòu)建了由學(xué)習(xí)理解、應(yīng)用實(shí)踐和遷移創(chuàng)新三個(gè)要素維度的生物學(xué)科能力體系模型(如圖1)。[1]

圖1 中學(xué)生物學(xué)科能力體系模型

遷移創(chuàng)新能力是生物學(xué)科能力中認(rèn)知水平最高的能力，與應(yīng)用實(shí)踐相比，它要求學(xué)生采用多種思維方式，利用生物學(xué)概念、知識(shí)，在情境中學(xué)以致用，應(yīng)對(duì)生活實(shí)踐問題情境的學(xué)科素養(yǎng)。

(二)遷移創(chuàng)新能力的構(gòu)成要素、成分及指標(biāo)

遷移創(chuàng)新能力包含三個(gè)能力要素，分別是建立遠(yuǎn)聯(lián)系(A1)、復(fù)雜推理(A2)、科學(xué)實(shí)踐(A3)。遷移創(chuàng)新能力各要素的成分和指標(biāo)，如表1所示。

表1 遷移創(chuàng)新能力的成分及指標(biāo)[2]

二、遷移創(chuàng)新能力水平的測(cè)試命題

在高三的教學(xué)復(fù)習(xí)中，根據(jù)自己學(xué)校的學(xué)情出發(fā)，精心編寫試題。要達(dá)到對(duì)遷移創(chuàng)新能力的考查，首先教師編制命題的雙向細(xì)目表(如表2)，再據(jù)此進(jìn)行試題的命制或?qū)σ延性囶}進(jìn)行改編，最終生成一份有針對(duì)性的測(cè)評(píng)試卷。根據(jù)生物學(xué)科能力標(biāo)準(zhǔn)，擬定試題評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)放試題，對(duì)高三年級(jí)的學(xué)生進(jìn)行實(shí)測(cè)，測(cè)試后注意收集學(xué)生的反饋數(shù)據(jù)，進(jìn)行系統(tǒng)性的整合和分析。

表2 遷移創(chuàng)新能力測(cè)試雙向細(xì)目表

三、遷移創(chuàng)新能力要素及測(cè)試樣題的分析

(一)建立遠(yuǎn)聯(lián)系

學(xué)生學(xué)習(xí)了生物學(xué)科的核心知識(shí)，要學(xué)會(huì)構(gòu)建相關(guān)知識(shí)的聯(lián)系，完成知識(shí)的遠(yuǎn)遷移，從而建立遠(yuǎn)聯(lián)系。建立遠(yuǎn)聯(lián)系主要是指在特定的新情境背景下，能夠從認(rèn)知結(jié)構(gòu)中提取不同領(lǐng)域概念之間的有意義的內(nèi)涵關(guān)聯(lián)，所以穩(wěn)固的認(rèn)知結(jié)構(gòu)是建立遠(yuǎn)聯(lián)系的基礎(chǔ)。

例題：在人的生命活動(dòng)的過程中，會(huì)依靠熱量維持正常的體溫。這些熱量的來源是哪里，并做出詳細(xì)的闡述。

對(duì)于本題，學(xué)生需要從人體能夠保持自身體溫的恒定角度思考，闡述有機(jī)物的能量是如何到達(dá)人體，及有機(jī)物能量又如何釋放并轉(zhuǎn)化為熱能的。在解答的過程中，需要綜合運(yùn)用初中生物學(xué)內(nèi)容包括人體的消化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能、營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和利用、細(xì)胞呼吸等相關(guān)概念，從物質(zhì)變化和能量變化的角度，詳細(xì)闡述維持人體體溫所需的熱量的來源。因此，此題所考查的能力指標(biāo)為“A1-1-1運(yùn)用多個(gè)跨領(lǐng)域或跨學(xué)科的科學(xué)概念或原理，闡明個(gè)人觀點(diǎn)”。

(二)復(fù)雜推理能力

復(fù)雜推理要求學(xué)生能夠結(jié)合所學(xué)知識(shí)，在具體情境中，經(jīng)過多層面的分析，從而做出推理或判斷。在復(fù)雜推理過程中，一個(gè)重要的環(huán)節(jié)是對(duì)證據(jù)的綜合運(yùn)用。由于一項(xiàng)復(fù)雜研究中得到的結(jié)果通常是多方面的，同時(shí)僅從這些結(jié)果本身很難直接判斷規(guī)律或趨勢(shì)，通常需要根據(jù)研究目的，對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理。

圖2 圖3

例題：某社區(qū)醫(yī)院有3人(甲、乙、丙)進(jìn)行了空腹及餐后的血糖濃度和血液中的胰島素濃度指標(biāo)(如圖2、圖3) 。

請(qǐng)回答下列問題:

(1)結(jié)合圖2、圖3分析,乙出現(xiàn)上述檢測(cè)結(jié)果的原因可能有________、________、________、________。

本小題，學(xué)生既要結(jié)合圖2和圖3分析，又要深入理解血糖調(diào)節(jié)、免疫反應(yīng)，要求考生通過題干、曲線圖中的信息，結(jié)合所學(xué)知識(shí)分析推理來答題。在教學(xué)過程中，訓(xùn)練學(xué)生讀圖能力還應(yīng)包括組圖間的相互聯(lián)系及對(duì)照，以便充分獲取圖表信息；可以注重培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析能力，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用已掌握的知識(shí)背景，深入推測(cè)理解現(xiàn)象背后的機(jī)理機(jī)制。因此，此題考查的能力指標(biāo)為“A2-1-3基于多項(xiàng)信息和相關(guān)科學(xué)概念或原理，推測(cè)生物學(xué)現(xiàn)象發(fā)生的過程、機(jī)理”。

(三)科學(xué)實(shí)踐能力

科學(xué)實(shí)踐能力是學(xué)生利用所學(xué)核心知識(shí)為基礎(chǔ)，達(dá)到實(shí)踐應(yīng)用層面的一種能力。科學(xué)實(shí)踐能力通常包括以下幾種類型，第一種是針對(duì)特定的復(fù)雜問題，設(shè)計(jì)或補(bǔ)充符合對(duì)照實(shí)驗(yàn);第二種是針對(duì)相對(duì)熟悉的情境或問題，提出新的研究思路;第三種是針對(duì)陌生的復(fù)雜問題，提出相應(yīng)的研究思路或方案。

例題：為了治療埃博拉病毒(EV)引起的疾病，科學(xué)家制備了兩種抑制病毒對(duì)宿主細(xì)胞感染率的單抗。請(qǐng)根據(jù)右圖的流程，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，分析單抗(M、N)與EV-GP結(jié)合是否為同一位點(diǎn)。

(1)請(qǐng)選擇(單抗M、單抗N、無關(guān)抗體)其中符合要求的填入下表橫線上，完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案。

抗體組別未標(biāo)記抗體熒光標(biāo)記抗體實(shí)驗(yàn)組ⅠⅡ?qū)φ战M1ⅢⅣ對(duì)照組2同Ⅱ同Ⅱ

(2)已有研究表明，單抗(M、N)與EV-GP結(jié)合的位點(diǎn)不同。請(qǐng)寫出治療EV病毒的兩種可行思路。

本題中的第(1)題，題干中給出了解決真實(shí)問題的研究思路，需要學(xué)生完成有關(guān)實(shí)驗(yàn)的具體設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。由于涉及三種抗體、三組實(shí)驗(yàn)，跟以往的單一對(duì)照實(shí)驗(yàn)不同，復(fù)雜性增加。通常需要明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康模缓蠼Y(jié)合單一變量的對(duì)照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，可以確定M和N是兩個(gè)自變量，因此，M和N設(shè)置在實(shí)驗(yàn)組，無關(guān)抗體設(shè)置在對(duì)照組。然后再利用假定的方法，先確定Ⅰ和Ⅱ中的一個(gè)變量，其余的三個(gè)便可迎刃而解。該題考查的能力指標(biāo)是“A3-1-1根據(jù)給定的復(fù)雜研究問題，補(bǔ)充或設(shè)計(jì)復(fù)合對(duì)照實(shí)驗(yàn)”。

在第(2)題中，要求學(xué)生根據(jù)題干情境中所描述的已有研究，結(jié)合相關(guān)的生物學(xué)概念，提出治療EV病毒的兩種思路。回答這一問題時(shí)，需整合題干中所描述的已有研究成果、相關(guān)科學(xué)概念和生活經(jīng)驗(yàn)等信息。該題所考查的能力指標(biāo)為“A3-2-2針對(duì)給定的、熟悉的生物學(xué)現(xiàn)象，提出多種可能的處理思路”。

四、學(xué)生遷移創(chuàng)新能力水平的不足及提升措施

經(jīng)過命制試題的測(cè)試反饋，學(xué)生的遷移創(chuàng)新能力表現(xiàn)不佳。一方面，這與學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律有關(guān)，遷移創(chuàng)新能力是運(yùn)用相關(guān)知識(shí)和技能創(chuàng)造性解決問題的能力，在這一過程中需要對(duì)多種不同的信息和各個(gè)領(lǐng)域的生物學(xué)概念進(jìn)行有機(jī)整合、分析和推理，學(xué)生現(xiàn)階段的知識(shí)有限，整合推理能力差。另一個(gè)方面，與現(xiàn)行的中考、高考制度有關(guān)，初中生物教學(xué)只是重視知識(shí)的傳授，而應(yīng)用能力的培養(yǎng)欠缺，遷移創(chuàng)新能力的培養(yǎng)更是沒有。

從測(cè)試的結(jié)果來看，教師應(yīng)該轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，注重學(xué)生在知識(shí)記憶的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展其生物學(xué)科能力。在教學(xué)過程中，以概念的構(gòu)建過程為載體，以學(xué)生的生物學(xué)科能力發(fā)展為主線，設(shè)計(jì)出符合學(xué)生認(rèn)識(shí)的線索，將核心問題的研討放在教學(xué)活動(dòng)的主體上，課堂中的關(guān)注點(diǎn)落實(shí)在如何豐富學(xué)生的認(rèn)識(shí)角度，從圍繞“知識(shí)”設(shè)計(jì)問題轉(zhuǎn)變?yōu)閲@“認(rèn)識(shí)轉(zhuǎn)變”設(shè)計(jì)問題和教學(xué)流程。即從提出問題分析角度到讓學(xué)生主動(dòng)發(fā)現(xiàn)、形成分析角度，并提升學(xué)生建立“信息—知識(shí)—認(rèn)識(shí)”的關(guān)聯(lián)能力，提高系統(tǒng)分析、推理能力。在復(fù)習(xí)課教學(xué)中，基于本質(zhì)進(jìn)行概括，基于核心認(rèn)識(shí)角度和認(rèn)識(shí)路徑建立知識(shí)間的關(guān)聯(lián)，建立知識(shí)與問題解決的關(guān)聯(lián)。這樣的教學(xué)過程，才能讓學(xué)生的遷移創(chuàng)新能力高階輸出。