高中生物教学中高阶思维能力的培养

胡振杰

摘要：高中生学习生物知识能增进对大自然的了解，如了解植物、动物的科学知识。在高中生物教学中，以实验的形式研究生物知识，能强化学生学习效果，培养学生高阶思维能力。文章讨论高中生物教学中的高阶思维能力，并总结高中生物教学中高阶思维能力的培养策略，包括设计系统全面的复习教学方案;通过生物实验引导学生思路;通过生物教材，培养学生整合思维;总结章节内容，强化概括能力;科学设置问题，锻炼判断能力这五个方面。

关键词：高中生物;高阶思维能力;整合思维;概括能力

一、高中生物教学中的高阶思维能力概述

教育界对高阶思维能力没有统一的标准。中国教育界普遍认为高阶思维能力包括创新能力、解决问题能力、决策能力和批判能力。布卢姆是美国著名的教育学家，他对人类的认知和思维有深入的研究，并根据人类思维复杂程度的不同，将人类思维分为六种：属于低阶思维的记忆、理解和应用，属于高阶思维的分析、综合和批判。约翰·杜威对高阶思维能力的培养也有研究，他认为思维是需要锻炼的，当思维受到引导，在解决问题时才能达到足够深度。

思维培养的整个过程要有计划、有组织，促进思维发展可以通过提问、对话和讨论的方式实现。在处理一些比较复杂的问题时，人类的高阶思维能力就会体现出来。高中生物教学需要培养学生的高阶思维能力，包括培养学生主动解决复杂问题能力、创新能力、判断能力、分析综合能力、概括能力和批判能力。

二、高中生物教学中高阶思维能力的培养策略

（一）设计系统全面的复习教学方案

教师要想培养高中生的高阶思维能力，可以从培养学生的分析能力、综合能力和批判能力三方面入手。如要想培养学生的分析能力，教师就需要引导学生对整体进行分解，综合能力与分析能力是相互对应的关系，当有考虑整体的需要时，综合能力就会发挥作用。又如培养高中生的高阶思维能力，教师可通过复习教学来实现。复习过程就是要再学习、再认识知识的过程，复习教学具备重复性的特征，重温学习过的知识是一个非常重要的学习环节，通过总结学习过的知识，再次记忆和理解学习过的生物知识，提高学生学习能力的同时，成功培养学生的分析思维、综合思维和批判思维。复习高中生物知识点时，学生要通过分析和综合，发现不同知识点之间存在的细微相同点，并分别列出不同之处。这就是利用高阶思维处理知识点，方便学生之后去记忆，最终内化知识点。比如，当学生完成了生物知识点的复习后，要达到的标准是拿出一个主题词就能联想到相关知识点。

教师制订的复习教学策略应体现系统化和全面性的特点。教师提出生活中实际发生的情况，引导学生用学过的生物知识解决，真正将学到的知识应用于解决实际问题。比如，人教版高中必修一第三节“遗传信息的携带者——核酸”的复习内容共有三个部分，分别是核酸的分类、核酸的结构、核酸的功能。在这一小节中，较为复杂的知识点是核酸的结构，DNA和RNA都是核酸，但二者又不是同一种核酸，从它们各自的结构就可以看出，DNA的构成是脱氧核苷酸，数量为两条，而RNA的构成是核糖核苷酸，数量只有一条。比较法是一种有效的分析手段，学生将DNA和RNA的不同之处详细甄别出来，进行深度思考，借助对比和总结，提高了分析知识的高阶思维能力。通过对比，学生会发现DNA和RNA所具备的共同点是有核苷酸，不同点是核苷酸的种类与核苷酸的数量。

（二）通过生物实验引导学生思路

高考考试说明中的生物实验与教材所明确的生物实验是一致的。落实教材设置的实验教学，能促进高中生在探究活动中体验到学习的乐趣，也有利于培养学生的高阶思维能力。学生通过完成生物实验，对生命运动的本质有深刻的认识，并通过实验总结生命运动的规律。生物实验课上开展的实验活动不是盲目的，而是教师有计划、有组织地引导学生进行的，可以充分调动学生的理性思维，且学生在实验期间还会用到大量的理论知识。

高中生物教材中的實验题目有多种类型，如人教版高中生物必修一第三章“细胞的基本结构”中的“用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动”，该实验需要学生密切观察，并记录实验现象，这能有效锻炼学生的观察能力。又如，第二章“组成细胞的分子”第一小节“细胞中的元素和化合物”中的“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”，这个验证类实验是提出一个观点，通过实验来验证，培养学生科学严谨的求知态度，让学生养成用事实说话的好习惯。再如，第五章“细胞的能量供应和利用”中的“淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用”，这个探究类实验可以锻炼学生的动手操作能力，促使高中生形成科学的探究思路。

在生物实验课上，教师应重视对学生的引导，有时也需要为学生演示实验，促使学生认真做生物实验。一般的生物实验会经历以下过程：第一，实验想法的产生;第二，实验方案的策划;第三，动手操作获得实验结果并进行记录和整理;第四，分析并撰写实验报告。每一个过程都需要学生有深度的思考，也会有相应的结果产生。做生物实验期间，学生能够自然进入解决现实问题的状态，通过分析实验结果，锻炼分析能力。在解决生物实验预设问题中，学生主动解决复杂问题的高阶思维能力又会得到有效锻炼。在落实分组实验的过程中，生物教师应做到有效组织，采用恰当的方法指引学生，规范学生的操作。在实际操作期间，学生会感受到教材给出的实验方案非常严谨规范，而且可操作性比较强，从而在头脑中形成规范的实验探究思路，这是后续学习能取得较好成绩的保证。

（三）通过生物教材，培养学生整合思维

高中生的年龄在15岁到19岁之间，这个年龄段的学生思维独立性比较强，经常处于一种矛盾的状态，有着明显的与众不同的心理状态。皮亚杰对人类认知发展阶段有深入的研究，认为高中生的发展处于形式运算阶段的后期，是形成逻辑推理思维的关键时期。在高中三年的学习生活中，学生会接触到大量的科学知识，接触到的内容也非常深奥，学生需要有概括能力、批判能力和逻辑推理的能力。例如高一时，学习的主要任务是完成整个知识体系的构建，高二的学习难度会上升一个层次，高三复习知识更加具有系统性，也有很强的综合性。学生不仅要把这些知识都联系起来记忆，还要具备逻辑推理能力，在分析生物问题时可以从多个层次和多个方向入手，善于运用整合思维分析问题。

以人教版高中生物教材必修三《稳态与环境》为例，这本书共有六个章节，对学生的思维能力、批判能力、整合能力、分析能力都有很高的要求。整本书内容丰富且多样化，编排知识的顺序是个体、群落、生态系统、保护生态环境，构成了一个连贯的体系。教师要求学生整合教材知识，锻炼学生概括总结能力和创新能力，同时提高学生的实践能力。“人体的内环境与稳态”这一章节围绕着细胞生存环境展开，教师向学生介绍的知识有细胞外液、渗透压和调节酸碱度，以及整个内环境稳态的调节。在讲授这一章节时，教师应借助教材的知识培养学生的整合思维，经过微观世界、个体、宏观世界，在学生的头脑中建立独立的知识体系，提高学生的分析整合素质。

（四）总结章节内容，强化概括能力

根据知识点的特点，生物教材编写时有详细的模块和章节划分，知识点之间有联系，每一个章节的内容之间也有联系，并不是单独存在的。因此，教师需要在学生的脑海中架构完整的知识体系，让一种解决生物问题的思路和方法，可在多个生物问题上应用。在讲授生物知识时，教师需注意与学生原有的知识体系相关联。经过一段时间的学习，高中生原有的知识体系，也逐渐通过概括形成新的知识体系，学生有能力应用已经掌握的知识和方法，独立概括整体内容。

比如，在讲授《稳态与环境》时，教师引导学生概括“动物和人体的生命活动的调节”这一小节的内容，学生通过总结分析，认为这一章节的起点是人体各个生命活动的调节，然后分析出人体的生命活动调节主要有神经系统、激素、免疫系统、神经和体液。学生在概括总结知识点后，能够形成整体调节的概念，然后有意识地参与内环境的调节过程教学，可提高学生综合分析的概括能力。

（五）科学设置问题，锻炼判断能力

思考是一种习惯，爱思考的人往往思维也很灵活。为培养学生的高阶思维能力，教师需经常引导和鼓励学生深度学习、深度思考。如教师需要创设学习环境，让学生经过多步的思考最终得到问题的答案。这对学生的思维连贯性提出很高的要求，需要在一步一步地思考中，使用不同的思维，如批判某一条件、整合某两个条件、总结多个条件等。在深度思考的过程中，学生的毅力、耐力都会受到考验。因此，在生物教学中，教师要让学生始终保持深度思考的习惯，锻炼学生的思维能力，使学生的思维能够达到一个更高的层次，提升学生的判断能力。值得注意的是，培养学生的高阶思维能力，教师需要日复一日的努力，并在大量的习题中不断巩固强化。学生在学习高中生物知识时，习惯进入深度学习的状态，在研究复杂知识点的活动中提升自己的判断能力。

比如，“动物细胞工程”一节要求学生掌握培养动物细胞的条件、在培养动物細胞过程中细胞的生长条件。学生通过比较动物和植物细胞的生命周期，总结两者的相同点和不同点。在这一小节的教学中，教师以锻炼学生思维能力为目的设置判断题：培养动物细胞的培养液pH值在6.8～7.0之间。解答这道判断题要求学生对动物细胞的生长需求有一定了解，动物的生长需求会侧面反映出培养动物细胞对培养液pH值的要求。在教学过程中，教师为学生解读生物实验中培养动物细胞的过程，重点讲解原理、选材和对酶的科学处理，强调所使用的酶不应该是胃蛋白酶，因为胃蛋白酶发挥作用要求pH值大约为2.0，而培养动物细胞对培养液的要求是pH值在7.2～7.4之间，故判断题中的说法不对。

综上所述，要想通过高中生物教学培养学生高阶思维能力，教师可从复习环节入手，设计体现全面性、系统性的教学方案，锻炼学生比较分析能力。教师还要重视高中生物分组实验教学活动，引导学生形成思考问题的基本思路，多方面、多角度提高学生的思维整合能力，强化学生的概括能力，锻炼学生的判断能力。

参考文献：

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[2]戴娟.高阶思维能力在高中生物教学中的培养与应用[J].文理导航（中旬），2021（1）.

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（作者单位：江苏省宜兴市阳羡高级中学）