基于高阶思维培养的生物学实验教学

沈伟云

(浙江嵊州市教育科学研究所 312400)

高阶思维是指发生在较高认知水平层次的心智活动或较高层次的认知能力[1]，美国著名教育家布卢姆指出，知识、理解、应用为低阶思维，分析、评价、创新为高阶思维。实验是生物学教学的基础，但在生物学实验教学中发现，许多教师往往注重实验过程、实验现象、实验结论的识记，强调学生实验技能的训练，以及对实验得出科学规律的理解等，缺少有意识主动地去培养学生分析、评价、创新等高阶思维。而随着社会信息化程度的不断发展，以知识存储为主要特征的传统学习方式已不再适应新时代的社会发展。为此，也对学生分析、评价、创造等高阶思维提出了更高要求。

1 分析联系，培养学生综合能力

分析就是将研究对象分离成几个部分，找出这些部分的本质属性和彼此之间的关系。综合，就是在分析的基础上，把研究对象的各个组成部分或要素在思维中重新结合为一个整体，从而在整体上把握事物的本质和规律[2]。分析与综合是一对互为辩证的思维方法，教师可在生物学复习阶段，在分析的基础上引导学生通过实验手段加强知识间的联系，进而培养学生的综合能力。

例如，在复习消化与吸收、肺泡内气体交换、组织细胞与血液间气体交换、尿液的形成等知识时，教师可通过设置问题串的形式引导学生开展分析。以消化与吸收为例，可设置如下问题串： 食物中的蛋白质、淀粉、脂肪消化后的最终产物是什么？它们分别在哪个场所被初步消化？哪些营养素无须消化可被小肠直接吸收？食物消化和吸收的主要场所是什么？小肠的哪些结构与它的消化吸收功能相适应等。在此基础上，教师可通过模型实验手段绘制成图1，引导学生分析A、 B、 C、 D、 E等生理过程，总结出它们的共同特点，把消化道、肺、肾脏、组织细胞等综合成一个整体。这样既有助于把生物学知识系统化，凸现生物学结构与功能相适应的科学思想，也有利于学生综合能力的培养。

图1 动物体呼吸、消化、吸收、排泄关系模型图

分析与综合是思维过程的基本环节，通过分析，有助于发展学生深刻性思维品质；通过综合，加强生物学知识的联系，形成对事物的整体认识。

2 交流评价，培养学生批判思维

思维的批判性是指思维过程中善于严格地估计思维材料和精细检查思维过程的良好品质。它不仅表现为善于判断是非与正误，也表现在能缜密地分析和检查自己或别人的思想行为，并作出实事求是的评价[3]。在实验教学中，教师可利用交流环节，鼓励学生提出问题，引导学生对实验开展评价，以此来发展学生批判性思维品质。

例如，在开展有关酶的催化作用实验时，教师可利用“交流与评价”环节，鼓励学生对实验开展评价。在探究温度对酶催化作用的影响时，有学生提出仅仅根据“0℃、 37℃、 80℃”三组温度就得出影响酶的最适温度是37℃的结论是不合适的，应在37℃左右多设置几组温度开展探究，这样结论才可避免偶然性，具有普遍性。又如学生提出在0℃和100℃时，淀粉都会变蓝，但在室温下过一段时间后，0℃组的淀粉蓝色会消失，而100℃组的淀粉蓝色却不会消失，这是为什么？在探究pH对酶催化作用的影响时，发现NaOH组淀粉未能变蓝，究其原因究竟是什么？学生就会提出“唾液淀粉酶与溶液pH有关系，淀粉可能与氢氧化钠溶液发生反应，碘可能与氢氧化钠溶液发生反应等假设，并可进一步开展探究。

批判性思维能力的提高有助于学生增强对信息的选择和评价能力，有利于提高学生对各种信息的分辨能力。当然，基于发展学生批判性思维的评价应以学生为评价主体，要重视学生自我评价、生生互评。

3 拓展改进，培养学生创造性思维

创造性思维是指认识主体在强烈的创新意识下，以头脑中已有的信息为材料，通过发散思维与集中思维，借助于想象与联想，直觉与灵感，以渐进性或突发性形式对头脑中的现有知识和信息进行新的加工组合，从而产生新观点、新设想的过程[4]。在生物学实验中，具体可从拓展与改进两个方面去培养学生的创造性思维。

例如，在探究种子萌发时，教材以豌豆种子萌发为例，得出了种子萌发需要适宜的温度、一定的水分和充足的空气等条件。在此基础上教师还可引导学生通过研究性学习方式进一步开展探究： 如探究光对大豆种子萌发的影响，探究西瓜汁对西瓜籽萌发的影响，探究大豆种子子叶的完整程度对种子萌发的影响，探究种子萌发时物质如何变化，探究种子胚受损后是否影响萌发，探究玉米种子胚乳不完整是否影响种子萌发，探究土壤肥力是否影响种子萌发等。通过拓展性探究，来发展学生的创造性思维。

同时，教师也可引导学生通过实验改进来培养学生的创造性思维。例如，在探究叶片下表皮气孔数量比上表皮多这个实验时，教材建议的方法是： 取一片叶子，浸在盛有热水(60℃左右)的烧杯中，仔细观察，叶片两面的气泡数目哪一面多？在实际观察中效果并不明显，为此，可引导学生对此进行改进： 以空心菜作为实验材料，摘下连有叶片和叶柄的1片完整叶，把叶片浸入水中，叶柄露出水面，然后让学生用口衔住叶柄并向内吹气，观察叶片上、下表面冒出气泡的多少。该实验不仅现象明显而且容易激发学生学习兴趣。

创造性思维是以新颖、开创性的方法去解决问题的一种思维过程，它有助于培养学生思维的发散性，有助于培养学生迁移运用知识去解决问题的能力。

高阶思维是一种适应学生终身发展和社会发展需要的理性思维，是适应新时代发展的关键能力。在生物学实验教学中，教师也不能忽视“知识、理解、应用”等低阶思维的培养，应在夯实低阶思维的基础上，引导学生开展分析与综合，鼓励学生提出质疑与评价，通过设计开放性、挑战性的任务，来培养学生创造思维，进而培养学生高阶思维。