概念教学中培养高中生高阶思维的探讨

李雨璠 张 彤

（河南大学生命科学学院 河南开封 475001）

高阶思维是科技社会创新型人才的必备品质，提升学习者的高阶思维水平是国内外教育改革的重要任务。《普通高中生物学课程标准（2017版）》（以下简称《课程标准》）将科学思维纳入到了核心素养的范畴，科学思维中的建模思维、批判性思维、系统性思维和创造性思维都属于高阶思维。高阶思维对应高级认知活动，抽象概念是发展高级认知能力的基础，概念获得和思维发展相互成就、相互融通。因此，生物学概念教学是提升高中生高阶思维的主要途径，《课程标准》中也强调了生物学概念教学的重要性。然而，现有的以理解记忆为主的概念教学无法适应高阶思维培养的要求。教师如何在概念教学中关注学生思维进阶的生长点，将思维要素融入教学各环节，形成有效的课堂路径，并完善思维评价体系，促进概念内化的同时注重培养生物高阶思维是未来生物学课程教学亟待解决的问题。

1 概念教学中实现思维发展的要素

思维是课堂教学中教师与学生的核心活动，依据布鲁姆教育目标分类学，生物学高阶思维能力是学生在面对真实情境下复杂的生物学问题时，具备的高认知水平的应用、分析、评价、创新思维能力。将高阶思维能力进一步细化，得出生物学高阶思维能力的要素及对应表现（表1）。在概念教学中，教师根据教学内容选择合适的要素开展训练，能够将思维动态发展融入课堂。

表1 生物高阶思维能力的要素及相应表现

2 概念教学中培养高阶思维能力的路径

依据思维型课堂的原理与要求，以及生物学概念教学的科学性、主体性、探究性与系统性基本原则，在概念教学中培养高阶思维能力的路径需要教师在学生获得、内化新概念的过程中融入针对不同要素能力的训练，发展生物学高阶思维能力。

2.1 以真实情境激发思维潜质

在概念形成之初，教师选择易于学生置身感受的真实情境，激发求知欲，有效提高课堂参与度。在情境中学生从个人经验出发，在学习动机与思维目的驱动下，从感性材料中获取体验信息，从“理解”这一低阶思维能力过渡到“应用”与“分析”的高阶思维能力。在体验型的真实情境中，学生主动建构概念，感受认知、环境与身体的有机统一，进而提升分析与创造能力。

例如，针对生态系统的信息传递的教学，教师可以播放微视频，展示生物与生物、生物与环境之间信息传递的实例，如孔雀开屏、萤火虫发光、光与植物开花、飞蛾扑火等。学生在真实情境中体会自然界的“信息”，形成初步概念。教师再请学生诵读“红尘雾里醉梳妆，巧戏鲜花品蜜香”“窈窕淑女，君子好逑”“竹外桃花三两枝，春江水暖鸭先知”等反应信息传递的古诗词，引导学生质疑：花朵如何吸引蝴蝶？不同生物有哪些求偶方式？小鸭如何感知季节的变化？学生合作总结并区别化学信息、行为信息与物理信息，明确构成“信息源”“信道”“信息受体”等概念，突出发展归纳推理和抽象概括能力。除了通过具体事例让学生理解信息传递在生态系统中的重要作用，教师还可以创设体验型的情境，引导学生实地感受生态系统中的信息传递在农业生产方面的应用。真实情境利于激发学生的思维能力由低阶向高阶的转变，教师在概念教学中应注重区分组织各种真实案例，调动学生动用决策、组织、归因、评价等能力。

2.2 以驱动式任务训练思维逻辑

为深化理解概念，在真实情境下建立真实的学习任务，学生体验理解分析任务，调动高阶思维能力参与任务完成，对概念再理解、再内化，实现对知识的自我建构过程。设置的任务需具挑战性、递进性、针对性以及深层性，能在强化概念的同时锻炼提升学生应用、分析、评价的高阶思维能力，从而使概念学习的思维倾向更加稳定。在各类任务探究中，学生思维外显化，通过教师适时的评价和调整，学生能够体验思维深化的质变过程，系统地构建概念网络。

例如，在构建主动运输与胞吞胞吐的概念时，教师围绕肾脏的功能设置资料分析任务，学生在回忆尿液形成过程的同时，通过分析每日原尿与尿液中Na+与葡萄糖的量及其进出肾小管上皮细胞的方式，逐步建构主动运输的概念。学生阅读蛋白质等生物大分子被重吸收的资料，理解细胞膜的流动性、能量、特定蛋白识别的作用，厘清胞吞胞吐的运输条件，实现概念的深度理解。教师以探究糖尿、尿毒症的具体病因以及人工肾原理检验学生对概念的灵活应用。学生经历知识由点到线再到面的逐级延伸，最后独立完成本章内容概念图的构建，形成系统的概念网络，在理解主动运输与胞吞胞吐的内涵与特征基础上，培养了资料分析、归纳总结等能力。这个过程创造了课堂思维互动和自我监控的良好条件，能够有效训练学生高阶思维。学生在任务驱动下，需做出合理的判断、解释和评价，在清晰的逻辑关联中强化概念。

2.3 以应用与反思促进思维进阶

高阶思维是在疑问、探究、解问、反思中积累提升的。解决实际问题和自我能力提升是学习的最终目的。学生在面临新的问题时，应利用已有经验与实践交互作用，进行概念的识别、选择、推理等一系列思维活动，寻找问题解决的创造性方案。学生在头脑风暴中利用高阶思维解决真实问题。教师指导学生在实践中反思，促进学生深层次理解概念，在高级认知活动中提升高阶思维能力。

例如，学习了各类植物激素的作用后，教师通过若干问题引导学生发散思维，使学生在解决问题的过程中深入概念内涵，发展高阶思维能力：①农民伯伯的水稻患上了恶苗病，某同学通过查询资料认为是赤霉素的作用，你认同他的结论吗？合作设计实验证明你的结论。②根据各类植物激素的功能，对芹菜、荔枝树、葡萄等农作物生产提出建议。③有人说植物激素会导致儿童性早熟，如何为大众普及植物激素的安全问题？学生在解决问题的过程中体验科学探究解决问题的思维过程与方法，并反复检查、修正、反思，发展概念的理解层次；对社会议题深入思考，提升应用、分析、评价以及创新能力，实现社会责任感。为了解决真实情境下的复杂问题，学生需要将不同的高阶思维能力形成合力，突破思维生长瓶颈，激发创造性思维与批判性思维。

3 评价方式的变化

思维能力在教育评价中的地位愈发突出，完善以学习者为中心，以高阶思维能力为核心的评价体系尤为重要。

3.1 关注学生自评与互评

评价主体多元化是教学评价的基本要求。思维型课堂要突出学生自我监控能力的发展与课堂思维交互，因而教师要鼓励学生进行自评和互评。自我评价是促进自我认知发展的有效方式。学生可以通过写个人日志记录概念建构时的困惑、解决策略与心得体会，以及辨析与应用概念过程中的思维动态，促进自我成长。以学生为中心的小组合作有助于实现课堂思维互动，学生在互评中深入理解概念，发展分析、评价能力。例如，分析“觅食生境”一节的两种鸟在群落中的位置和作用时，小组经过讨论分别展示结果并提出遇到的困惑，再请其他同学评价和答疑，在思维碰撞中完善“生态位”的概念。评价重心从教师单方面转移到学生自身，可以提高学生对高阶思维重要性的意识。

3.2 设计以开放性试题为主的测量工具

评价工具能够将内隐的高阶思维外显化，便于量化分级。目前国内外研究者已开发了多样化的高阶思维能力评价工具与方法。考虑到评价高阶思维时需突出生物学科特点，以及填空题和选择题具有一定的局限性，开放性试题是最佳选择。教师应分析学生当前掌握的学习内容，以开放性为基本原则开展选题、改题或编题，针对不同层次的高阶思维能力进行测试。例如，在学习“体液调节和神经调节的协调”时，教师提出问题，考查学生的应用能力：长期吃清淡食物，摄盐量过少会对健康有何影响？或提出考查学生分析与评价能力的问题：有人认为“春捂秋冻”有益健康，也有人讲“知冷知热”不会生病，哪种说法更有道理呢？学生需明确各调节机制的协同性，依据概念性知识溯因推理，做出合乎逻辑的评判。教师应将具有不同侧重点的问题组合，形成生物学高阶思维能力试题。教师以开放性试题构建评价工具，灵活设置得分标准，促进学生以文字描述、绘图等方式展示思维过程，从而达到测试学生高阶思维水平的目的。

3.3 适时评价高阶思维的非认知因素

非认知因素作为个体个性的重要成分，在思维结构中与认知因素相互作用，使思维具有系统性、整体性。教师需关注学生的动机、兴趣、情感、性格、意志等非智力因素，为生物学概念学习与高阶思维发展提供良好的心理条件。传统意义的高阶思维测量方法常忽略无形的非认知因素。在课堂上，教师要善于观察，及时鼓励良好的非认知倾向。对于能力不突出而具备良好思维倾向，如提问的勇气、坚持等特征的学生，教师要给予积极反馈，激发学生高阶思维。教师还可以设计量表对学生认知概念的能力品质进行测量。例如，教师在引导学生合作推理噬菌体侵染细菌的实验进而获得“DNA是主要的遗传物质”概念时，针对过程中的同伴支持因素，制定乐于分享、交换意见、批判性的建议三个指标；针对自我效能感制定自我知觉、自我判断的指标等，再分别罗列具体的评价内容，根据结果进行总结分析高阶思维的发展潜力。过程性评价与量化评价并行能够帮助学生能够通过评价了解更全面的自己，系统有效地发展高阶思维。

4 结语

本研究以高阶思维外显的行为能力为指标，进一步细化分解思维能力要素，更易于指导教学的设计、实施与评价；将思维型课堂与概念教学相互融合，在概念的形成、理解和深化的过程中发展学生的高阶思维能力水平，多方面完善高阶思维的评价。在之后的研究中，需进一步分析生物学高阶思维的具体结构，在理论与实践的支持下建立系统的生物高阶思维评价模型。