整合思维在高中生物教学中的应用

沈恬 巴青松 陈忠 孙成蕾 祁璐璐

摘 要：当今国家的发展需要创新型人才，同时无限的知识和有限的时间、精力之间也形成冲突，为了更好地适应国家和社会的发展需要并解决冲突，文章从高中生物学教学目标的设计、教学内容的组织以及教学方法的选择三个方面入手，通过介绍具体案例，探讨了如何将整合思维这种新的思维模式融入教学活动中，以期为教育学者和高中生物教师进行教学改革提供新的思路和启发。

关键词：整合思维;高中生物教学;核心素养

中图分类号：G633.91 文献标识码：A 收稿日期：2020-03-18 文章编号：1674-120X（2020）26-0064-02

近年来，随着《普通高中生物学课程标准（2017年版）》（以下简称“2017年版课程标准”）的颁布，如何把培养学生的核心素养落实到生物学教学中成为研究的热点话题，各中学生物教师也开始有意识地探索教学改革的着手点，但是受传统思维的深入影响，大部分教师始终无法完全走出传统教学的圈子。传统思维倾向于把复杂的问题简单化，只考虑主要因素，往往人为地把一个问题割裂成许多小问题去解决，导致在传统教学中，教师只是一味地传授知识，忽略了对学生的能力、德性、情义等综合素质的培养，学生也只是通过死记硬背的方式接受知识，提高分数，用来应对高考，这似乎把复杂的问题简单化了，但实则消磨了学生的学习兴趣，抑制了学生的思维发展。生物教师如何改变传统思维模式，以在有限的教学时间内实现培养学生学科核心素养的目标，这是新形势下面临的重要挑战。

一、整合思维概述

思维是人脑对客观事物的本质属性及内在规律性的间接反映，人的思维可分为形象思维、抽象思维、发散思维、批判性思维等。科学研究表明，要想充分发挥人的创造性思维，培养创新型人才，就必须使各种思维方式协调、均衡发展，即所谓整合思维。整合思维最早是由Graham Douglas提出来的。他认为整合思维可以用于解决任何一个领域的问题，是指在面对冲突或者对立的问题时不拘泥于一种思维模式或者进行简单的选择，而是进行综合性、建设性、创造性的思考，其决策过程为：从问题表征中提取许多重要因素—寻找重要因素的因果关系—根据因果关系组织建构框架—找到解决问题的最佳方案。他还认为，通过学习，任何人都可以培养这种思维习惯。

整合思维者并不畏惧复杂，人的思维是立体的而不是线性的，应善于整合多种影响因素，找到它们之间的因果关系，通过在头脑中搭建框架找到最佳解决办法，而不是想办法排除所谓“干扰因素”。在当今大力倡导核心素养的教育背景下，要求在各门学科教学中培养学生的学科核心素养。这就要求学生在短时间内既要掌握知识，又要发展能力，还要形成科学的世界观、价值观。然而，学生的时间和精力又是有限的，如果教师能够将整合思维应用到教学实践中，就能很好地解决这一冲突。教师还要有意识地培养学生创造性解决问题的能力，使整合思维成为一种习惯性思维，以适应高考命题走向素养立意的趋势，满足国家发展对创新型人才的需要。

二、基于整合思维设计教学目标

2017年版课程标准中指出学生通过生物课程的学习，要树立生命观念，形成科学思维的习惯，掌握科学探究的思路和方法，具有开展生物学实践活动的意愿和社会责任感。基于核心素养的课程目标的四个方面是一个不可分割的整体，生物教师应将课程目标转化为相应的教学目标，学会运用整合思維的理念来设计教学目标、组织教学过程。

以“免疫调节”一节为例来阐释怎样基于整合思维设计教学目标，在教学设计中，可以确定其教学目标为：

（1）通过了解HPV感染人体的过程及对教材内容的阅读构建“人体免疫系统的三道防线”的模型，初步建立免疫系统具有防卫功能的观点（侧重于生命观念、科学思维）。

（2）通过了解 HPV 的预防性疫苗和治疗性疫苗及其作用机理，构建“体液免疫和细胞免疫”的模型，并通过模型构建、模型分析等环节发展科学思维习惯和能力（侧重于生命观念、科学思维）。

（3）通过了解正常宫颈逐步演变到宫颈癌的过程，关注免疫系统的监控和清除功能，认识人体生命活动的复杂性和独特性（侧重于生命观念）。

（4）通过了解 HPV 疫苗的种类及注射疫苗的不良反应，说明免疫失调引起的过敏等疾病产生的原因（侧重于生命观念、理性思维、社会责任）。

利用近年来新兴的宫颈癌疫苗来创设问题情景，将教学内容设计成一系列探究性的学习主题，如HPV与宫颈癌的关系，HPV感染人体的过程等。以宫颈癌疫苗为主线串联课堂教学内容，能够使学生关注到社会热点问题，利用生物学知识来解决实际问题;知道当病原体入侵机体时，机体会启动免疫系统来清除病原体，形成稳态与平衡观念;运用所学知识对该不该接种疫苗、疫苗有没有副作用等问题进行思考分析与科学探究，发展科学思维;通过对HPV以及宫颈癌有关资料的查阅，培养收集处理信息的能力。如此设计，很好地实现了对生命观念、科学思维、科学探究、社会责任四个方面教学目标的整合，能使学生亲身经历真实情境的创设过程和真实问题的解决过程。

三、基于整合思维组织教学内容

基于核心素养的生物课程内容正经历着从碎片化向整体化、从高效传递到高质量建构的变革。国家教育考试科研规划2019年度课题指南中包含了一项高考打破学科界限的命题方式研究，这就体现出了整合思维在高考命题中的重要地位。在课程内容以及高考命题方式变革的大环境下，高中生物教师应该有意识地实现教学内容的跨学科整合，使学生可以用所学的一门学科的知识来解决两门学科的问题，有效减轻学生的学习负担。

以“基因自由组合定律”一节的计算题讲解为例，结合高中数学中的“拆分法”，来实现生物学和数学的跨学科整合。

（一）利用数学中的“拆分法”讲解自由组合定律计算问题

将多对等位基因的自由组合分解为若干分离定律，分别对它们进行分析，再运用乘法原理进行组合。

AaBbCc与AaBBCC杂交后代的基因型种类数，可分解为三个分离定律来解答，Aa×Aa后代有三种基因型（1AA∶2Aa∶1aa），Bb×BB后代有两种基因型（1BB∶1Bb），Cc×CC后代有两种基因型（1CC∶1Cc），因此，AaBbCc×AaBBCC的后代有3×2×2=12种基因型。

（二）利用数学中的“逆向组合法”推断亲本基因型问题

将自由组合定律的性状分离比拆分成分离定律的分离比分别分析，再运用乘法原理进行逆向组合。常见分离比拆分如下。

9∶3∶3∶1的分离比可以拆分为（3∶1）（3∶1），从而逆向推出亲本基因型为（Aa×Aa）（Bb×Bb）。1∶1∶1∶1的分离比可以拆分为（1∶1）（1∶1），对应的亲本基因型为（Aa×aa）（Bb×bb）。3∶3∶1∶1的分离比可拆分为（3∶1）（1∶1），对应亲本的基因型为（Aa×Aa）（Bb×bb）或（Aa×aa）（Bb×Bb）。3∶1也可分解为（3∶1）×1，从而推出亲本基因型为（Aa×Aa）（BB×     ）或（AA×     ）（Bb×Bb）。

四、基于整合思维选择教学方法

基于核心素养的教学目标从四个方面对学生提出了新的要求，教学内容也开始走向跨学科整合，基于整合思维来改变教学方法可以帮助教师应对新的变革带来的挑战。学生学习生物学最基本的探究学习方式为：进入问题情景—尝试提出假设—收集相关证据—进行实验验证—交流讨论，这五个环节是一个整体，不是单一的技能训练。可以将学生探究学习的五个步骤整合到教学方法中，这既符合生物学科学探究的规律，又符合学生认知逻辑，还能落实教学目标。

以“单基因遗传病”这一概念讲解为例，介绍如何基于整合思维来改变教学方法。

在这一概念的教学中，教师可以请当地的先天性聋哑人绘制遗传系谱图，学生通过对系谱图的分析，结合“无中生有为隐形，有中生无为显性”的口诀得出了两种不同的结论，有些学生认为是常染色体隐性遗传病，有些学生认为是常染色体显性遗传病，由此进入问题情境，引起学生的认知冲突。接着教师又提供进一步的信息：绝大多数的先天性聋哑受两对等位基因控制，一对等位基因中，显性基因控制正常耳蜗管的形成，另一对等位基因中，显性基因控制听神经的正常发育，任何一对基因都可单独致病。学生再对比系谱图可以得出：先天性聋哑是一种受两对等位基因控制且任何一对基因都可单独致病的常染色体隐性遗传病。然后教师再引导学生自己查阅相关资料，判断出先天性聋哑是属于单基因遗传病还是多基因遗传病，再带回原系谱图验证，最后经过小组成员的交流讨论总结出单基因遗传病概念的内涵。

将科学探究的步骤整合到教学方法中，通过引导学生进入问题情境、提出相关的假设，再设置收集证据、查阅资料的任务，从特殊推到一般，让学生通过讨论总结出概念的内涵，能使学生亲身经历生物学概念创生以及应用知识解决问题的过程，使学生对生物学概念有更深刻的理解，减轻学生记忆的负担，提高学生的学习兴趣，培养学生科学探究、收集处理信息以及合作交流的能力，提高教学效率。

五、结语

国家之间的竞争就是人才的竞争，如今国家急需创新型人才，而人才的培养是通过教育来实现的，只有进行教育改革才能改变人才培养的质量和方向。整合思维是一种新型的思维模式，其形成是人的多种思维协调发展的结果，其理念和价值也正在被越来越多的人所接受。本文致力将整合思维应用于生物学教学中用来解决当前教育背景下生物学教学所面临的问题，并进行了相关论述，以期为教育学者和高中生物教师进行教学改革提供新的启发和思路。

参考文献：

[1]李 越，祝劍飞.用整合思维统领生物教学[J].中学教学参考，2012，4（2）：109-110.

[2]伦镜盛，胡 忠，钟名其，等.基于整合思维的分子生物学实验教学改革[J]. 实验室研究与探索，2015，8（34）： 173-174.