让思维跃上高阶的生物教学

摘 要：高阶思维能力的培养是培养学生生物学科学思维的核心。文章从学习活动过程中聚焦问题求解、聚焦知识共享和互动合作、以建构主义理论为指导、提倡真实和多元的评价等方面论述在高中生物教学中培养学生的高阶思维能力。

关键词：高阶思维;生物教学;遗传信息

思维是可以培养和教授的。生物课堂教学中培养学生的科学思维习惯是《普通高中生物课程标准（2017年版）》课程目标之一。美国教育家布鲁姆及其后人按照认知的复杂程度，将思维过程具体化由低到高包括记忆、理解、应用、分析、评价、创造。其中分析、评价、创造，通常被称为高阶思维。高阶思维能力主要是培养创新能力、问题解决能力和批判性思维能力的核心。因此提高学生高阶思维能力是培养学生科学思维能力的核心。那么，如何在教学中培养学生的高阶思维能力呢？

一、  学习活动聚焦问题求解

高阶思维能力的培养和发展，需要高阶学习活动予以支持。传统的课堂教学，学生大多是被动地听，教师满堂地灌。教师的备课注重的是“知识与技能”，教学过程基本上是以知识传授为教学重点。在互联网时代，信息技术承担了记忆性和检索性的工作，社会更需要的是具有高阶思维能力的终身学习者，他们能分析新情况、联系已知信息、批判性地思考和创造性地解决问题。通过活动聚焦问题，激发学生的思维探索，激发学生的学习兴趣，在繁杂的信息情景下分析、发现和概括知识。

（一）引入新课，聚焦问题来创设情景

本节以DNA指纹技术诞生20周年纪念大会为背景，结合课本的问题探讨进行创设情境，让学生知道DNA指纹法在案件侦破中的应用，设问“为什么DNA能够提供犯罪嫌疑人的信息？”让学生找出支持结论的论据，然后教师再提供网上公安部答网民关于采集DNA数据的留言“DNA代表着遗传特性，具有生物学唯一性”，教师再问“DNA的中文全称是什么？与核酸有什么关系？”至于问题探讨中的第3个问题，与本节的学习关系不大，应该将时间留给后续思维能力培养。

对于核酸的元素组成，教师提供了学习资料“瑞士医生米歇尔从医院垃圾堆里的旧绷带上分离脓细胞，进行详细的化学分析”的科学史，采取学生分析学习资料、找出隐藏在资料中的信息：核酸的元素组成只有C、H、O、N、P，与蛋白质不同，不含S，在细胞核中，呈酸性，故称为核酸。

（二）知识传授，聚焦问题概括知识

教师引导学生分析资料，可以推测核酸是生物大分子，那它是不是和前面学习的蛋白质类似，也是由元素组成、基本单位到空间结构的呢？让学生在已有的知识基础上，进行想象、推理，然后阅读课本而获得有关核酸组成的基本知识，如核苷酸的组成、脱氧核糖和核糖的区别，并将获得的知识写在学习资料上，限时完成。

（三）重难点解决，聚焦问题掌握概念

在学生完成核酸基础知识归纳后，教师展示以下问题：①核酸有几种？②脱氧核糖核苷酸和核糖核苷酸各有几种？③组成脱氧核糖核苷酸和核糖核苷酸的碱基各有几种？④DNA和RNA的异同？让学生进行讨论交流，每个学生不同观点和解释间的差异，通过不同观点的交锋、补充、修正，加深对概念的理解，进而解决重点和难点。

二、 学习活动聚焦知识共享和互动合作

思维活动是课堂教学中師生的核心活动。高阶思维能力的培养需要基于互动的从知识共享到知识建构的过程。知识共享和互动合作的学习活动中，学生以陈述和观察的形式进行言语信息的交流，以证据运用提问和提出交流的议题，在相互交流和质疑中提升思维深度，可以激发学生的思维碰撞，促进学生的反思，形成批判性思维，尝试进行合理的创造。

关于“核酸是由核苷酸连接而成的长链”，教师放弃传统的讲授方式，不采用卡纸建模，而是以思维导图形式提供简图资料，让学生观察课本图2-8和图2-9，采用模型建构的方式用笔画出连接五碳糖、碱基、磷酸间的化学键，然后再让学生画出两个核苷酸之间化学键（连接方式）。（见下图）

由于学生缺乏有机化学的知识，需要花费大量时间去理解小分子间连接、化学结构等知识。常见的卡纸建模会浪费时间，且不易让学生从整体上理解把握核酸是如何由核苷酸连接而成的长链。同时学生完成后，也可以让学生从反向观察，核酸是大分子，在酶的作用下会水解，水解会得到什么？培养学生的逆向思维，对于必修2和选修教材的学习也奠定了基础。从系统的角度进行学习，系统分析法是科学研究的重要方法之一，领悟系统分析的思想有利于学生站在系统的角度看待和解释生命现象，更深刻地理解生命的本质。

关于DNA和RNA在化学组成上的区别，教师以课本P29页的图2-10引入情景，让学生观察、独立探索、讨论，教师启发引导学生找出图中的共同部分和不同部分，让学生尝试写出4种脱氧核苷酸和核糖核苷酸的名称，再用模型建构中的简图画出。小组分析和讨论、思维共享，对所学概念比较全面、科学的理解，最终由知识到思维的飞跃提升。

三、 学习活动以建构主义学习理论为指导

课堂中是否能有效培养学生的高阶思维能力，最重要的是教学形式的构建是否以建构主义学习理论为指导。

建构主义认为，学习不是信息简单地从外到内的单向输入，而是通过新信息与学习者原有的知识经验双向的互动作用而实现的。例如关于核酸的功能“核酸在蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用”，平时教师讲半天，学生都不知所云，但教师呈现下图蛋白质合成的思维导图，让学生观察、分析，再适当点拨，学生很容易得出结论。

至于“核苷酸的排列顺序与遗传信息有什么关系”这一难点，教师采用回应最初创设情景“公安部关于DNA指纹上信息是唯一的”引出问题“组成DNA的脱氧核苷酸只有四种，但是如果数量不限，在组成长链时，其排列顺序会如何？”以数学问题的形式4个排列顺序，5个排列顺序……让学生在简单的数学推理中领悟不同的排列顺序，得到DNA的特异性和多样性。

通过活动和真实情景去感受、去体验并感悟，在此过程中运用比较、分析和判断，最终完成对事件或问题的解释，有利于学生思维能力的发展。

本节课分成2个课时，但平时教学中大多数教师都是用一节课完成，用讲实验来代替做实验，把生物上成“死物”。心理学研究表明，人的思维活动是在感性材料的基础上产生的，感性材料是思维活动的源泉和依据。教师应在教学过程中加强学生对实验现象、实验数据和实验失败的分析，联系生物知识、规律，在分析中发现问题，培养学生的高阶思维能力。例如：实验现象中看到细胞核呈绿色，证明有DNA的存在，是不是只有细胞核才有DNA呢？以此让学生理解甲基绿吡罗红试剂的作用原理。如果实验中失败了，可能的原因会有哪些？让学生开展讨论，从而理解实验步骤操作的准确性和严谨性。

四、 学习活动提倡真实的、多元的评价

评价可以引导学生在学习过程中进行自由探索和自主学习，也能督促学生之间相互协作。要解脱学生对思维的束缚，发展高阶思维，就应该彻底变革学生学习受到严格控制与支配的评价。例如，课堂的讨论必需是开放的，倡导人人参加;所提供的学习方式是多种的，有阅读、视频、实验、试题等。学生所处的评价越真实，需要解决的问题越现实，学生的学习积极性越高，学习过程也就越生动、有效，高阶思维能力的培养也就越有可操作的载体。

例如：关于核酸的组成元素，通过科学家真实的研究过程去探索;对于核酸是由核苷酸链接成长链的，完成模型建构后，采用以下评价，从而为课堂教学中促进学生以高阶思维能力为核心的智力的发展提供了科学的理论和有效的操作方法。

如图所示的分子结构式为某种核苷酸，已知分子结构式的左上角基团为碱基——腺嘌呤。请仔细观察后回答下列问题：

（1）该核苷酸的生物学名称是腺嘌呤核糖核苷酸。

（2）该核苷酸是构成哪一种核酸的原料RNA。

反馈练习：如图是某核苷酸链示意图，据图回答问题：

（1）1、2、3的名称分别是磷酸、脱氧核糖、胞嘧啶。

（2）4、5分别表示胞嘧啶脱氧核苷酸、脱氧核苷酸链。

（3）此结构中特有的碱基名称是胸腺嘧啶。

（4）通常由两条图示的核苷酸链构成一个DNA分子，真核细胞中分布在细胞核、线粒体和叶绿体中。

知识传授和思维培养是教学质量命运的共同体，但思维才是知识和课堂的灵魂和核心。高阶思维能力的培养吹起了新一轮教学改革的号角，为思维而教，为未来而教，课堂教学的重要任务就是要培养学生的高阶思维能力。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中生物课程标准（2017版）[S].北京：人民教育出版社，2017：4-5.

[2]林勤.思维的跃迁[M].上海：华东师范大学出版社，2016：10-15.

[3]赵占良.人教版高中生物课标教材中的科學方法体系[J].中学生物教学，2007（3）：4-7.

作者简介：余英，广东省广州市，广州市西关培英中学。