高中生物学教学中培养学生高阶思维能力的实践

在经济与科学技术快速发展的背景下，人类社会进入信息化与智能化时代，国际社会对人才的需求发生了改变。只有具有高阶思维能力的新时代人才，才能适应时代的发展。高中生物学是我国教育中的重要组成部分，在教育教学中，教师自然要根据人才需求培养学生，站在学生的角度思考“高阶思维能力培养策略”，进一步满足社会各领域对人才的需求。

一、高阶思维能力的内涵

（一）高阶思维能力

在心理学领域，20世纪80年代的斯滕伯格，研究出了一种新的智力模型，主要是将智力测试内容与解决问题框架相结合，具体过程为获取知识能力、行为表达能力、元认知能力、自我监督能力相结合。可以说，创造性能力、解决问题的能力、决策能力、元认知能力是心理学领域中认知下的高阶思维标志。在我国，钟志贤教授对于高阶思维能力进行了深入研究，他认为，高阶思维能力属于一种独立思考能力和分析能力，这种能力可以帮助人们有效处理复杂的问题，是发生在较高认知水平层次上的心智活动或认识能力。本文将钟志贤教授对高阶思维能力的理解进行了综合，认为高阶思维能力是学习者在学习过程中将所学知识应用于一定的情境中，并通过自身及与他人合作，完成复杂的学习任务、解决各种复杂的问题所表达出来的高认知水平综合能力，具体包括解决问题的能力、决策思维能力、批判性思维能力和创造思维能力。

（二）高中生物高阶思维能力

根据上述阐释的高阶思维能力可知，高中生物学高阶思维能力应包括以下四个方面。一是解决问题的能力。在各种情境中都存在不同的问题，学习者在解决各种问题时，不仅要准确地运用生物知识，还要将解决问题的思路运用于日常生活中。二是决策思维能力。学生在学习中解决各种问题时，可以根据自己掌握的知识，围绕问题本身，提出有效的解决方案，还要在确定各种方案后进行对比与剖析，从若干个方案中选择最优方案。这种能力对于学生全面成长具有较大的促进作用。学生要想拥有这一能力，就需要在学习中培养分析与推导能力。通过分析与推导的过程，深入理解与运用生物知识，进而达到有效地解决问题的目的。三是批判性思维能力。学生在面对各种问题时，可以站在多个角度剖析问题，并在剖析后能够明确阐述自己的见解，辩证地分析他人对于这一问题的看法，进而对自己的见解进行有效的完善，这也是一种重要的能力。这种能力在生物学中体现为学生需要拥有独立思考的能力，能够运用所学知识对信息的正确性进行准确的判断，进而分析出事物内部存在的联系。同时，还要认真倾听他人的见解，并反思自己见解中存在的问题与不足，进而有效改善，达到提升自身学习水平的目的。四是创造思维能力。学生能够在原有知识的基础上，打破固有思维，并在不偏离问题重心的前提下，重新对知识进行定义，从中挖掘更多的隐藏性因素，进一步创造出全面且正确的成果，还能够围绕问题进行多角度分析提出自己的见解。这一能力在生物学中体现为学生在学习中要深入研究与探索，从而构建完整的知识框架，利用知识框架处理具有复杂性的生物学问题，并制订出有效的实验方案，保证研究的结果达到最佳。

二、高中生物学高阶思维能力培养策略

（一）思维导图

1.应用原则

生物学教师在课堂教学中培养学生高阶思维能力时，可以采取思维导图教学策略，但是在实施时需要遵循如下四个原则。第一，自主性。学生的思维发展需要其在学习中应用思维能力，也就是说学生要主动参与到课堂中。因此，生物学教师在教学中要以学生为核心，做学生的引导者与辅导者，还要在引导与辅导学生的过程中构建充满趣味的课堂，进而激发学生的学习兴趣并提升学习效果。同时，生物学教师还应在教学中，引导学生明确高阶思维的含义、特点和发展的重要性，促进学生拥有积极、主动发展自身思维能力的意识，从而显著地提升学生高阶思维能力。第二，发展性。思维导图策略的应用难以达到立竿见影的效果，任何思维的发展都是一个循序渐进的过程。生物学教师在培养学生高阶思维能力时，需要拥有持之以恒的态度，在教育教学中持续培养学生思维能力，还要帮助学生认识到增强思维能力并非一蹴而就的事。第三，启发性。促进学生高阶思维能力的有效发展，需要生物学教师在教学中以学生为核心，通过引导的方式，帮助学生明确问题、设计解决问题的策略、尝试解决问题。第四，反馈性。生物学教师在培养学生高阶思维能力时，还要重视对学生学习效果的反馈，也就是注重评价策略的实施，通过评价帮助学生了解自身的优势和存在的不足。同时，生物学教师在培养学生高阶思维能力的过程中主动发现培养策略中存在的不足与问题，并有针对性地提出改进策略，进而达到显著提升培养效果的目的。

2.应用策略

生物学教师在借助思维导图培养学生高阶思维能力时，可以采取如下3个步骤。一是借助思维导图明确教学任务。生物学教师可应用思维导图分析教学任务，包括全面分析教材，明确教学任务、课标要求及重难点；分析学生心理特点及实际能力、知识实际评价策略；根据以上内容制订高阶教学与学习目标；确定教学重难点；制订满足学生需求的教学策略。二是创设情境，激发学生高阶思维潜能。高中生物学知识与生活之间具有密切的联系，生物学教师在教学中，可根据教学内容创设出相应的情境，利用情境引发学生思考，激发学生高阶思维潜能。三是借助思维导图引导，构建高阶学习框架。系统化教学将每个知识点之间的关联性体现出来，是可以显著提升学生学习效果的重要措施。生物学教师可以借助思维导图构建高阶学习框架，利用框架引导学生进行系统化学习、了解各知识点之间的关系，在促进学生高阶思维能力快速成长的同时，提升学习质量。

例如，在学习人教版高中生物学必修1第一章《走近细胞》时，教师可以先借助思维导图明确教学任务：一是能够说明生命活动建立在细胞基础上；二是认同细胞是基本生命系统；三是能够阐述原核与真核细胞的区别与联系；四是能够对细胞学说的建立过程进行分析；五是能够运用高倍镜观察不同细胞，对比不同细胞的异同点。然后，教师可以创设相关的情境，如引入父母与孩子之间的遗传过程，让学生思考“父母与孩子之间是怎样遗传的”？之后，教师借助思维导图，帮助学生构建高阶学习框架，如可以围绕“细胞→组织→器官→系统→个体→种群→群落→生态系统→生物圈”列出框架，再根据每一个元素列出子元素，进而构建高阶学习框架。最后，教师根据列出的学习框架，带领学生学习框架中的每一个元素，并且在此过程中，要采取与问题教学法相结合的策略，利用这一策略促进学生思考，使学生通过跟随教师进行有效的学习，掌握每个元素之间的关系，从而达到提升学生高阶思维能力的目的。

（二）劣构问题求解

1.应用原则

生物学教师在教学中应用劣构问题求解，培养学生高阶思维能力时，应遵循如下原则。第一，重视情境创设与真实性。真实情境具有复杂性的特点，可以利用复杂性促进学生多样化思考。同时，真实情境可以让学生拥有良好的情感体验，进而积极投入学习与思考中，进一步促进学生高阶思维能力的发展。第二，目标性与任务性。无论哪一种策略的实施都需要有目标，并且还要在策略中为学生布置学习任务，进而让学生全身心投入任务中，并积极运用自身的思维能力及其他各项能力完成任务。因此，在应用劣构问题求解时，要遵循目标性与任务性原则。第三，社会交互性。遵循社会交互性原则，可以促进学生之间的合作互助，并在此过程中充分讨论与协作、互相评价，对于学生高阶思维能力的养成具有较好的促进作用。

2.应用策略

生物学教师在教学中应用劣构问题求解策略时，需要采取如下步骤。一是创建问题情境，提出主问题。生物学教师先创设真实、开放的问题情境，并且要保证情境满足学生实际思维水平的需求。然后，根据创设的情境与本节课的核心内容提出主问题，也就是本节课的核心问题。最后，引导学生对主问题进行初步分析，并鼓励学生大胆猜测、阐述自己的见解。二是收集并处理信息。学生在思考与分析主问题时，会在这一问题下遇到很多的子问题，此时生物学教师应积极帮助学生收集信息并有效处理，进而促进学生有效思考，并实现教学目标。三是实施合作学习模式。生物学教师在让学生根据收集到的信息，思考与分析主问题时，应引导学生采取合作学习模式，自己则参与到学生合作学习的过程中适时为其提供指导，进而提升学生的合作学习效果。

例如，在学习人教版高中生物学必修1第三章“细胞的基本结构”时，教师可以先创设真实、开放的问题情境，即利用信息技术展示玩具厂各工序并提出问题：“一件优质的玩具，是如何通过各部门、各车间配合制作并生产出来的？”然后引出本节课的主问题：“细胞也像玩具厂一样吗？分别有哪些部门与车间？各部门与车间是怎样合作的？”然后，教师根据主问题帮助学生搜集相关的材料。同时，实施小组合作学习策略，根据优势互补的原则，将学生划分成若干个小组，并让学生利用这些材料探究主问题。教师则在小组学生合作探究的过程中，走到学生身边，了解他们的探究过程，并及时引导学生思考，促进学生的有效交流。随后，教师再带领学生学习本节课的知识，这样学生就会因为自主思考和教师的引导，快速地理解教师讲述的内容，并在此过程中发展自身的高阶思维能力。

（三）深度学习模式

1.应用原则

生物学教师在教学中运用深度学习模式培养学生高阶思维能力时，应遵循如下原则。第一，准确性。生物学教师要保证自己的教学行为具有准确性，以保证教学的有效性。第二，整合性。要想实现学生高阶思维能力的发展，需要学生在解决问题的过程中，综合运用所学知识，并对问题进行分析、决策、创新、批判，这些能力是学生必须具备的，也就是生物学核心素养。因此，生物学教师在教学中要有效整合知识，实现系统化教学。第三，层次性。学生学习的过程应是循序渐进的过程，学生思维能力的养成也是如此。生物学教师在教学中，应积极找到学生最近发展区，促进学生从低阶思维有效地过渡到高阶思维。

2.应用策略

生物学教师在教学中实施深度学习模式时，可以先创设生活情境支架，让学生思考与生活相关的生物学问题，再为学生布置学习任务，利用任务完成的过程，促进学生有效地学习某节课的知识。同时，每一个任务都要对应一个问题，进而引导学生有效地完成任务。

例如，在学习人教版高中生物学“核酸是遗传信息的携带者”一课时，教师可以先创建生活情境支架，例如，刑侦人员在断案时，会先去案发现场收集存在的血液、头发等样本，通过生物措施检验其存在的DNA，并与犯罪嫌疑人的DNA实施对比，进而破案。接着，提出问题：“为什么利用DNA就可以找到犯罪嫌疑人？DNA与核酸之间具有怎样的关系？”然后，教师可以为学生布置本节课的学习任务：一是回答出核酸分为哪几类，分布在哪里；二是明确核苷酸是由哪些元素构成的，各化学组成之间表现出怎样的相连方式；三是能够构建核苷酸模型。教师可将学生划分成若干个小组，引导各小组成员有效地完成学习任务。最后，教师再针对本节课的内容进行有效教学。

三、结语

综上所述，要想实现学生高阶思维能力的发展，需要生物学教师设计出多样化的培养策略，并且要遵循一定的原则，还要站在学生的角度，突出学生的主体地位，达到显著提高学生高阶思维能力的目的。

（责任编辑：谢璐）