在初中生物學(xué)課堂中發(fā)展學(xué)生高階思維的探索

洪小玲

(福建省廈門市湖里實(shí)驗(yàn)中學(xué) 361006)

高層次思維，又稱高階思維(higher order thinking)，是發(fā)生在較高認(rèn)知水平層次上的認(rèn)知能力，在教學(xué)目標(biāo)分類中表現(xiàn)為分析、綜合、評(píng)價(jià)和創(chuàng)造[1]，是一種隱蔽的、不容易觀測的心理特質(zhì)，需要通過特殊的學(xué)習(xí)活動(dòng)加以訓(xùn)練。20世紀(jì)末至今，國外許多教育學(xué)者致力于研究高階思維，研究成果豐碩。近10年來，我國學(xué)者開始研究高階思維，并提出最有效的高階思維發(fā)展方式是融合于具體學(xué)科教學(xué)活動(dòng)中[2]?，F(xiàn)結(jié)合初中生物學(xué)課堂教學(xué)，探索發(fā)展學(xué)生高階思維的具體策略。

1 高階任務(wù)驅(qū)動(dòng)，培養(yǎng)思維習(xí)慣

以任務(wù)為教學(xué)切入點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)學(xué)生思維發(fā)展的前提。任務(wù)的布置一般采用問題串的形式開展，通過螺旋上升的幾個(gè)問題引領(lǐng)學(xué)生分析推理，逐步培養(yǎng)學(xué)生深入思考的習(xí)慣。這就要求問題的設(shè)計(jì)不能過于簡單，能從教材中直接找到答案，以及過于注重知識(shí)目標(biāo)的解決和思維加工過少的問題，不適合作為高階任務(wù)；問題的設(shè)計(jì)還要考慮學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”，問題具有過渡性、考慮學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)和能力。

以“測量某種食物中的能量”一節(jié)為例，設(shè)計(jì)問題串：①不同食物中的能量是否相同？能否用實(shí)驗(yàn)加以研究？②如何將食物中的能量釋放出來？③1 mL水每升高1℃，需要吸收4.2 J的熱量，根據(jù)什么可以比較食物中的能量？④食物應(yīng)該具有什么特點(diǎn)，能量才更好地測量？師生共同總結(jié)實(shí)驗(yàn)原理。

學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，利用已有實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)并安裝裝置。教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步思考：①在錐形瓶里放入多少水合適？②兩次水溫分別在什么時(shí)候測量？③怎么做能減少熱量的散失？實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，分小組匯報(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。教師給予充分的時(shí)間，讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)差別較大的原因進(jìn)行分析，并提出改善實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)想。

案例討論：如何測定食物中的能量是一個(gè)寬泛、難以回答的大問題。以問題鏈的形式將問題細(xì)化，逐步引導(dǎo)學(xué)生思維深入，促進(jìn)理解實(shí)驗(yàn)原理。在實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)開展上，教師再次運(yùn)用任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方式，引導(dǎo)學(xué)生思考裝置安放的不足之處，使學(xué)生從對(duì)實(shí)驗(yàn)的初步設(shè)想過渡到完整的實(shí)驗(yàn)方案。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)的反思和改進(jìn)作為思維訓(xùn)練方式，提高學(xué)生思維的嚴(yán)謹(jǐn)性、廣闊性、批判性。

2 重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，改驗(yàn)證為探究

生物學(xué)教材中的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)旨在增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，加深對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解。事實(shí)上，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)在很大程度上往往只是讓學(xué)生“按部就班”地重復(fù)成功實(shí)驗(yàn)，難以引發(fā)學(xué)生展開批判、反思、創(chuàng)新等高階思維。如果教師能對(duì)這些實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，創(chuàng)設(shè)具有一定探究意義的實(shí)驗(yàn)問題，一定程度上能引導(dǎo)學(xué)生站在科學(xué)家的角度加以思考，發(fā)展高層次的思維水平。

以“綠葉在光下制造有機(jī)物”一節(jié)實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，設(shè)計(jì)科學(xué)探究。

(1)葉片進(jìn)行光合作用需要光嗎？教師引導(dǎo)學(xué)生合作探究，完成提出問題、作出假設(shè)、制定計(jì)劃。實(shí)驗(yàn)變量是“光”，首先應(yīng)對(duì)葉片進(jìn)行遮光處理，學(xué)生設(shè)計(jì)的方案包括①各取兩株植物上的1片葉片，分別進(jìn)行遮光、曝光處理；②取一株植物的2片葉片，分別進(jìn)行遮光、曝光處理；③取一株植物的1片葉片，部分遮光。哪一種方案更加嚴(yán)謹(jǐn)呢？分析對(duì)比后學(xué)生認(rèn)同方案③。教師進(jìn)一步設(shè)疑，如何證明葉片進(jìn)行了光合作用？③方案中的葉片是否存在原先制造的有機(jī)物，該如何消除？學(xué)生提出遮光時(shí)間足夠長或暗處理一晝夜，遮光處理后檢驗(yàn)曝光處是否產(chǎn)生有機(jī)物。

(2)如何檢驗(yàn)淀粉呢？學(xué)生提出用碘液處理，葉片呈現(xiàn)深藍(lán)色即可。學(xué)生直接往葉片上滴加碘液，發(fā)現(xiàn)葉片還是綠色的。如何去除干擾的“綠色”呢？如何加快酒精溶解葉綠素的過程呢？可以直接加熱酒精嗎？教師通過設(shè)計(jì)問題鏈，步步引導(dǎo)學(xué)生，推導(dǎo)酒精隔水加熱的方法去除葉片的綠色。最后，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行排序并開展實(shí)驗(yàn)。

案例討論：改變傳統(tǒng)“依葫蘆畫瓢式”的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，采取設(shè)疑逆推式的探究式教學(xué)方式，引導(dǎo)學(xué)生理解操作原理，推導(dǎo)操作流程。這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)為學(xué)生主動(dòng)思考提供機(jī)會(huì)，減少了學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)的狀態(tài)。在發(fā)展學(xué)生知識(shí)的同時(shí)，也鍛煉了思維，較好地體現(xiàn)自主探究式學(xué)習(xí)的理念。

3 再現(xiàn)生活場景，立足概念建構(gòu)

長期以來，教學(xué)被認(rèn)為“教師教=學(xué)生會(huì)”，如何幫助學(xué)生牢固、準(zhǔn)確地記住核心概念等講授方式被廣泛采用，這樣做會(huì)使學(xué)生思維方式過于死板、單一。受西方人本主義、建構(gòu)主義等思潮的影響，學(xué)生自主獲取知識(shí)、建構(gòu)概念的學(xué)習(xí)方式被大力倡導(dǎo)。教師要改變關(guān)注知識(shí)講授、概念傳遞的方式，轉(zhuǎn)向再現(xiàn)學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)、建構(gòu)概念的教學(xué)模式，以發(fā)展學(xué)生的分析、歸納、綜合等高階思維。

以“細(xì)胞的生活需要物質(zhì)”的概念教學(xué)為例，根據(jù)目標(biāo)創(chuàng)設(shè)學(xué)生探究系列小實(shí)驗(yàn)，包括擠壓葡萄、品嘗葡萄，在紙上擠壓花生，并燃燒花生，制作面筋等，讓學(xué)生對(duì)食物細(xì)胞中的水、糖類、脂肪、無機(jī)鹽、蛋白質(zhì)等物質(zhì)產(chǎn)生感性認(rèn)識(shí)。在此基礎(chǔ)上，教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)和區(qū)分有機(jī)物和無機(jī)物的特點(diǎn)，通過填空完成兩者的概念建構(gòu)。

在“蒸騰作用”概念的教學(xué)過程中，教師演示實(shí)驗(yàn)“植物的蒸騰作用”，設(shè)置問題串：這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明了進(jìn)入植物體內(nèi)的水分去哪了？水分主要是通過植物體哪個(gè)器官散失的？水分是以什么樣的形式散失的？肉眼能看見嗎？學(xué)生通過填空完成蒸騰作用的概念建構(gòu)，即水分從活的植物體表面以水蒸氣狀態(tài)散失到大氣中的過程，叫做蒸騰作用。蒸騰作用主要是通過葉片進(jìn)行的。

案例討論：創(chuàng)設(shè)生活中的真實(shí)情境，向?qū)W生提供一些豐富且有代表性的事實(shí)，引導(dǎo)學(xué)生在具體的問題中學(xué)習(xí)概念，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生通過對(duì)具體事實(shí)的抽象、概括，構(gòu)建生物學(xué)概念，并以填空題形式加以鞏固和強(qiáng)化。無論是教學(xué)內(nèi)容的選擇，還是教學(xué)策略的運(yùn)用，都體現(xiàn)了學(xué)生主體地位，幫助學(xué)生“跳一跳”獲取感性認(rèn)識(shí)，并參與分析、歸納、綜合等理性思維建構(gòu)概念，體現(xiàn)了探究性活動(dòng)與概念教學(xué)的“無縫對(duì)接”，是實(shí)現(xiàn)學(xué)生高階思維訓(xùn)練的有效途徑。

4 還原科學(xué)史實(shí)，創(chuàng)設(shè)科學(xué)探究

生物科學(xué)史實(shí)一方面簡介了關(guān)于某生物觀點(diǎn)的科學(xué)界說、爭論焦點(diǎn)、疑惑謎團(tuán)，為學(xué)生提供一些值得探究的問題，激發(fā)學(xué)生大膽質(zhì)疑已有知識(shí)、根據(jù)己見提出批判的思維；另一方面蘊(yùn)含著科學(xué)家提出問題、作出假設(shè)、實(shí)施計(jì)劃等科學(xué)探究的學(xué)法指導(dǎo)，為學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究提供范式，是發(fā)展學(xué)生高階思維的優(yōu)質(zhì)素材。

以“光合作用吸收二氧化碳釋放氧氣”一節(jié)教學(xué)為例，教師同時(shí)提供亞里士多德認(rèn)同的觀點(diǎn)“植物生長發(fā)育所需的物質(zhì)全部來自土壤”、古代八卦中的說法“土生木，木生風(fēng)”，以及海爾蒙特的實(shí)驗(yàn)“柳樹的生長”，讓學(xué)生小組合作并思考3則資料認(rèn)為植物生長的原料是什么，提出自己贊同的觀點(diǎn)以及判斷的依據(jù)。通過教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，學(xué)生能逐一分析、獲取3則資料的信息，并贊同具有科學(xué)實(shí)驗(yàn)證據(jù)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。接著，教師呈現(xiàn)普利斯特利實(shí)驗(yàn)，在引導(dǎo)學(xué)生觀察現(xiàn)象并進(jìn)行解釋之前，告知學(xué)生當(dāng)時(shí)的學(xué)術(shù)大背景——科學(xué)家不知道空氣中的化學(xué)成分，以此讓學(xué)生站在科學(xué)家的角度，模擬親歷科學(xué)發(fā)展的過程，學(xué)生能用空氣變得污濁、清新、被凈化等詞語描述空氣中的成分變化。

案例討論：在生物科學(xué)史教學(xué)中，以學(xué)生的起始知識(shí)和能力為出發(fā)點(diǎn)還原科學(xué)史實(shí)，讓學(xué)生嘗試以科學(xué)家身份對(duì)已有實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象作出解釋，是適合學(xué)生高階思維發(fā)展的學(xué)習(xí)活動(dòng)。

5 注重過程性評(píng)價(jià)，設(shè)計(jì)開放性試題

傳統(tǒng)的課堂評(píng)價(jià)注重學(xué)生的知識(shí)掌握，看重結(jié)果的評(píng)價(jià)，思維的評(píng)價(jià)無從體現(xiàn)。在學(xué)生思維的評(píng)價(jià)中，教師的反饋語言要明確具體、有指導(dǎo)意義。例如“你能通過觀察菜豆和蕓豆的種子，對(duì)比歸納出它們共同的結(jié)構(gòu)，老師很欣賞你的分析能力和思考熱情！”同時(shí)不吝嗇表揚(yáng)學(xué)生的思考深度，鼓勵(lì)學(xué)生思考往嚴(yán)謹(jǐn)性、全面性、創(chuàng)新性發(fā)展。這就要求教師注重探究過程中思維動(dòng)態(tài)的評(píng)價(jià)，同時(shí)將指導(dǎo)性評(píng)價(jià)和鼓勵(lì)性評(píng)價(jià)相結(jié)合，發(fā)展學(xué)生思考的習(xí)慣和熱情。

在紙筆測驗(yàn)中，當(dāng)前的中考主要采用封閉式填空題形式進(jìn)行考核，題型的答案具有唯一性，在教學(xué)導(dǎo)向上不利于發(fā)展學(xué)生的發(fā)散性思維、創(chuàng)新性思維。與之不同，開放性試題的答案可以多種多樣，適合發(fā)展和評(píng)價(jià)學(xué)生的高層次思維，在教學(xué)評(píng)價(jià)上值得借鑒。當(dāng)然，不僅是試題類型需要相應(yīng)變革，測驗(yàn)后的評(píng)價(jià)反饋也需要加強(qiáng)，以此為學(xué)生彌補(bǔ)思維漏洞提供強(qiáng)化建議，為改進(jìn)教學(xué)的不足提供指導(dǎo)方向。