以高阶思维培养为目标的高三生物复习课教学思路

王岳琼

（北京中学 北京 100018）

高中生物学教学关注学生生物学学科核心素养的培养，而思维是衔接不同维度核心素养的关键，多维素养的发展需要以思维的发展为基础。因此，生物学教学应以思维培养为核心目标，辐射其他素养的发展，以此来整合多维素养的协同发展。

安德森将认知过程分为识记、理解、应用、分析、评价、创造。其中后三项为高阶思维，教师应给予更多关注。我国学者陈皓兮先生早在20世纪80年代提出了思维能力是生物学教育培养学生能力的核心所在，具体来说包括分析、比较、综合、抽象、概括、判断与推理等多种思维工具或方式。生物学科能力测评突出强调对实际问题进行综合分析、批判性思考以及提出创新性解决方案等高阶思维能力。学者们对高阶思维的表述虽然不同，但对概括与分析、判断与推理、评价与创新尤为关注。

高三复习不囿于某一节课的知识内容，教师可以将知识内容重新编排，按照新的体系或者角度进行知识内容的重组，引导学生利用已学知识从新的视角分析和解决问题，以此为契机，培养学生的高阶思维。

1 创设真实的问题情境，提高归纳和总结的能力，增强对已学概念的理解

经过新课的学习，学生清楚了基本生物学概念，在高三复习课中，教师可以根据概念学习、建构知识结构的需要，选用问题情境促进学生深入理解概念的内涵和外延，并构建概念之间的有机联系。复习课上，教师结合已学知识和真实的问题情境，开展学习活动，基于新的情境促进学生加深对已学知识的理解，明晰已学知识的内在联系，再引导学生归纳和总结，加深学生对概念内涵和外延的理解。

例如，在以“从细胞、分子水平看环境对生物的影响”为主题的细胞膜结构与功能的复习课中，教师可以将细胞膜的组成成分、组成成分的合成过程、细胞膜的功能、细胞膜与细胞内外的联系这些内容组合在一个问题情境下进行复习，并构建彼此的联系。在细胞膜这部分内容的新课学习中，学生主要关注细胞膜的组成和功能相关实验，结构和功能的关系，以及对相关生物学现象的分析。复习课与新课相比，学生已经学习了细胞膜的基本结构和功能，以及基因表达、基因与蛋白质的关系等内容。教师在复习课时需要帮助学生将细胞膜的知识与基因、环境等内容构建联系。教师引入盐胁迫条件对植物细胞膜结构和功能的影响，提供实验数据，引导学生分析盐胁迫前后植物细胞膜的成分和功能的改变，如细胞膜上的饱和脂肪酸的比例在盐胁迫条件下的提高，流动性降低，膜上Na+/H+逆向转运蛋白含量的提高。结合膜结构的这些改变，教师引导学生分析细胞膜结构的改变与细胞内部的各个结构的功能以及与外部的环境条件的关联，从而使学生建立认识：外部环境通过细胞膜影响细胞内部的基因表达，继而影响细胞内部的物质合成，实现对细胞膜结构的改造，从而使植物细胞适应外部环境的变化，增强抵抗逆境的能力。分析这一主题学习资料的过程中，学生复习已学的细胞膜的基础知识，利用基础知识解决“盐胁迫条件下膜结构和功能改变”这一现象的分子机制，从分子与细胞的水平，深入认识细胞与外部环境的相互作用关系，从细胞与外界环境的相互作用的角度，归纳和总结细胞膜的结构与功能，从细胞膜的分子组成和结构的动态变化中，理解生命的物质性和细胞中物质、能量、信息变化的统一性，进而加深对“细胞是生命活动的基本单位”这一概念的理解。

2 在已学知识的基础上，通过具体问题的分析，增强逻辑推理能力

新课学习的重点在于建立生物学的基本概念，而复习课建立在学生已有基础知识的基础上，以复习课为契机，教师提供新的学习资源，促进学生在新的情境中，运用生物学知识进行推理，从而得出相应研究的结果或结论。在此过程中，学生将基础生物学知识运用到解决实际问题中去，增强了逻辑推理能力。

例如，将细胞癌变、基因表达及调控、基因工程的内容进行综合复习，教师乳腺癌细胞的研究为情境。学生已学习了癌细胞、基因表达、基因工程的基础知识，有基因表达受到细胞内外因素影响的基本认识。在此基础上，学生对比正常乳腺细胞和乳腺癌细胞，回顾癌细胞的特征。之后，教师引入长链非编码RNA和miRNA及其作用过程、利用相应基因工程技术开展对比实验等新信息，引导学生构建长链非编码RNA和miRNA对基因表达的影响、基因表达改变对细胞的结构和功能的影响之间的逻辑关系。抑癌基因是学生已知的调控细胞增殖基因，通过此问题情景，学生进一步了解了抑癌基因受细胞内信号（如长链非编码RNA和miRNA）调控的方式，深入了解了信号调控因子对抑癌基因的促进或抑制作用、抑癌基因与细胞增殖和细胞凋亡的关系，之后将二者之间构建逻辑联系，从分子和细胞的水平揭示乳腺癌细胞的发生和特征。教师将细胞与影响细胞代谢的因素具体化，设置影响细胞基因表达的具体因素的问题情境，并利用概念图的形式将逻辑推理过程外显化，促进学生提高逻辑推理能力。

3 利用复习课，促进学生从感性思维向理性思维的发展，培养学生的批判思维

黑尔认为批判思维是对于已信服的理由加以适切反省的一种思考。现代批判性思维的代表人物杜威，提出了“反省性思维”。反省性思维是“对任何信念或被假定的知识形式，根据其支持理由以及它所指向的进一步的结论，予以能动、持续和细致地思考”。学者对批判思维的理解，可应用于教学中。学生在学习基础知识的同时需明确科学结论得出的一般原则。在复习课中，教师要引导学生通过细致梳理、分析已有结论的得出过程，找出已有结论得出的理由、依据、推论等，构建出从问题分析起点到结论之间的逻辑环节，针对已有的结论，提出自己的见解。

例如，教师以“纤维素酶的改造”为主题，引领蛋白质工程、基因工程、基因表达、生物进化等相关内容的复习。教师为学生提供纤维素酶改造的各种研究方案的学习材料：①理性蛋白质设计方案，依据蛋白质的结构找出产物抑制纤维素酶的原因，采用定点突变的方法改造纤维素酶的基因进而改造纤维素酶。②蛋白质定向进化方案，以自然选择为理论依据，利用易错PCR、重组等方法获得变异的菌体，之后进行筛选，得到符合要求的纤维素酶。③基于结构生物信息学的纤维素酶结构理性设计，通过一定的计算模拟与预测、结合基因工程指导纤维素酶的改造。学生结合已学的蛋白质结构、蛋白质与基因的关系、基因工程的相关知识，逐个分析每一种纤维素酶改造方案的具体过程，在梳理纤维素酶改造方案的细节方法的过程中，形成自己的判断。教师利用问题引导学生对每一种改造方案的优缺点进行评价。例如，第一种方案的优点是利用此法可通过改造基因，精确地改造蛋白质。但蛋白质结构的复杂性使得目前未精确了解蛋白质的结构及结构与功能的关系，即进行定点突变的方案设计，难度较大，成功率不高。第二种方案在对要改造的蛋白分子结构信息并不清楚的条件下，定向进化技术为蛋白质改造提供了可能性。但这一方法的操作具有明显的“盲目性”，这使得筛选有效突变体的工作强度非常大，同时极大降低了其改造的有效性。第三种方案结合了两种方案的优势，同时随着科技的发展，利用人工智能进行蛋白质结构的预测，大大加速了蛋白质的研究。学生在进行评价的过程中，能够更深入的理解基因表达与蛋白质的关系、蛋白质的结构与功能的关系、生物变异与环境的关系等内容，并能关注生物学基本规律在生产实践中的应用，使自己的思维更加理性，辩证地看待问题。在复习课中，教师应综合各种知识和研究方法，通过问题的引领，培养学生的批判思维。

4 利用复习课，设置适宜的开放性问题，引导学生提出解决问题的创新思路

科学本身就是探索未知世界的活动，探索未知世界的过程中创造性的活动贯穿始终。在复习课中，教师重在通过提供情境化的、多样的学习资源，促进学生个性化学习与合作学习，在发现问题、解决问题、寻找证据、建立联系等学习活动过程中，体验科学探究的过程、掌握分析问题的思路和方法，发展高阶思维能力，将生物学现象与生物学基础知识建立有机联系，由表及里深入理解生命现象背后的规律，创造性的应用知识。

例如，学生已经在新授课中学习了生态系统的组成、生态系统的结构和生态系统的功能。在复习这一单元的内容时，教师可以用“稻虾共作”为问题情境，为学生提供水稻的生长周期及习性、小龙虾的生活史及生活习性的资料，请学生设计一个“稻虾共作”的人工生态系统。作为开放性的问题，这一任务没有固定的答案。学生在设计这一人工生态系统的过程中，要利用生态系统的基础知识分析二者共作较水稻单作的优势，如可以更合理的利用光能，小龙虾取食稻田杂草既可以收获小龙虾，也省去人工除草的成本等。再结合水稻和小龙虾的具体生活习性，设计水稻田的改造方案和投放小龙虾的时间等。学生通过利用生态系统的基础知识解决“稻虾共作”问题，提出设计方案，培养创新思维。

复习课是在学生有一定的知识基础上开展的，复习课的优势是可以通过较复杂的问题情境，引领学生完善知识结构、提高素养和认知能力，将基础知识复习、构建知识结构、高阶思维培养融合为一体。