讓思維躍上高階的生物教學(xué)

摘?要：高階思維能力的培養(yǎng)是培養(yǎng)學(xué)生生物學(xué)科學(xué)思維的核心。文章從學(xué)習(xí)活動(dòng)過(guò)程中聚焦問(wèn)題求解、聚焦知識(shí)共享和互動(dòng)合作、以建構(gòu)主義理論為指導(dǎo)、提倡真實(shí)和多元的評(píng)價(jià)等方面論述在高中生物教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的高階思維能力。

關(guān)鍵詞：高階思維;生物教學(xué);遺傳信息

思維是可以培養(yǎng)和教授的。生物課堂教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維習(xí)慣是《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》課程目標(biāo)之一。美國(guó)教育家布魯姆及其后人按照認(rèn)知的復(fù)雜程度，將思維過(guò)程具體化由低到高包括記憶、理解、應(yīng)用、分析、評(píng)價(jià)、創(chuàng)造。其中分析、評(píng)價(jià)、創(chuàng)造，通常被稱(chēng)為高階思維。高階思維能力主要是培養(yǎng)創(chuàng)新能力、問(wèn)題解決能力和批判性思維能力的核心。因此提高學(xué)生高階思維能力是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的核心。那么，如何在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的高階思維能力呢？

一、 ?學(xué)習(xí)活動(dòng)聚焦問(wèn)題求解

高階思維能力的培養(yǎng)和發(fā)展，需要高階學(xué)習(xí)活動(dòng)予以支持。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)，學(xué)生大多是被動(dòng)地聽(tīng)，教師滿堂地灌。教師的備課注重的是“知識(shí)與技能”，教學(xué)過(guò)程基本上是以知識(shí)傳授為教學(xué)重點(diǎn)。在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，信息技術(shù)承擔(dān)了記憶性和檢索性的工作，社會(huì)更需要的是具有高階思維能力的終身學(xué)習(xí)者，他們能分析新情況、聯(lián)系已知信息、批判性地思考和創(chuàng)造性地解決問(wèn)題。通過(guò)活動(dòng)聚焦問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生的思維探索，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在繁雜的信息情景下分析、發(fā)現(xiàn)和概括知識(shí)。

（一）引入新課，聚焦問(wèn)題來(lái)創(chuàng)設(shè)情景

本節(jié)以DNA指紋技術(shù)誕生20周年紀(jì)念大會(huì)為背景，結(jié)合課本的問(wèn)題探討進(jìn)行創(chuàng)設(shè)情境，讓學(xué)生知道DNA指紋法在案件偵破中的應(yīng)用，設(shè)問(wèn)“為什么DNA能夠提供犯罪嫌疑人的信息？”讓學(xué)生找出支持結(jié)論的論據(jù)，然后教師再提供網(wǎng)上公安部答網(wǎng)民關(guān)于采集DNA數(shù)據(jù)的留言“DNA代表著遺傳特性，具有生物學(xué)唯一性”，教師再問(wèn)“DNA的中文全稱(chēng)是什么？與核酸有什么關(guān)系？”至于問(wèn)題探討中的第3個(gè)問(wèn)題，與本節(jié)的學(xué)習(xí)關(guān)系不大，應(yīng)該將時(shí)間留給后續(xù)思維能力培養(yǎng)。

對(duì)于核酸的元素組成，教師提供了學(xué)習(xí)資料“瑞士醫(yī)生米歇爾從醫(yī)院垃圾堆里的舊繃帶上分離膿細(xì)胞，進(jìn)行詳細(xì)的化學(xué)分析”的科學(xué)史，采取學(xué)生分析學(xué)習(xí)資料、找出隱藏在資料中的信息：核酸的元素組成只有C、H、O、N、P，與蛋白質(zhì)不同，不含S，在細(xì)胞核中，呈酸性，故稱(chēng)為核酸。

（二）知識(shí)傳授，聚焦問(wèn)題概括知識(shí)

教師引導(dǎo)學(xué)生分析資料，可以推測(cè)核酸是生物大分子，那它是不是和前面學(xué)習(xí)的蛋白質(zhì)類(lèi)似，也是由元素組成、基本單位到空間結(jié)構(gòu)的呢？讓學(xué)生在已有的知識(shí)基礎(chǔ)上，進(jìn)行想象、推理，然后閱讀課本而獲得有關(guān)核酸組成的基本知識(shí)，如核苷酸的組成、脫氧核糖和核糖的區(qū)別，并將獲得的知識(shí)寫(xiě)在學(xué)習(xí)資料上，限時(shí)完成。

（三）重難點(diǎn)解決，聚焦問(wèn)題掌握概念

在學(xué)生完成核酸基礎(chǔ)知識(shí)歸納后，教師展示以下問(wèn)題：①核酸有幾種？②脫氧核糖核苷酸和核糖核苷酸各有幾種？③組成脫氧核糖核苷酸和核糖核苷酸的堿基各有幾種？④DNA和RNA的異同？讓學(xué)生進(jìn)行討論交流，每個(gè)學(xué)生不同觀點(diǎn)和解釋間的差異，通過(guò)不同觀點(diǎn)的交鋒、補(bǔ)充、修正，加深對(duì)概念的理解，進(jìn)而解決重點(diǎn)和難點(diǎn)。

二、 學(xué)習(xí)活動(dòng)聚焦知識(shí)共享和互動(dòng)合作

思維活動(dòng)是課堂教學(xué)中師生的核心活動(dòng)。高階思維能力的培養(yǎng)需要基于互動(dòng)的從知識(shí)共享到知識(shí)建構(gòu)的過(guò)程。知識(shí)共享和互動(dòng)合作的學(xué)習(xí)活動(dòng)中，學(xué)生以陳述和觀察的形式進(jìn)行言語(yǔ)信息的交流，以證據(jù)運(yùn)用提問(wèn)和提出交流的議題，在相互交流和質(zhì)疑中提升思維深度，可以激發(fā)學(xué)生的思維碰撞，促進(jìn)學(xué)生的反思，形成批判性思維，嘗試進(jìn)行合理的創(chuàng)造。

關(guān)于“核酸是由核苷酸連接而成的長(zhǎng)鏈”，教師放棄傳統(tǒng)的講授方式，不采用卡紙建模，而是以思維導(dǎo)圖形式提供簡(jiǎn)圖資料，讓學(xué)生觀察課本圖2-8和圖2-9，采用模型建構(gòu)的方式用筆畫(huà)出連接五碳糖、堿基、磷酸間的化學(xué)鍵，然后再讓學(xué)生畫(huà)出兩個(gè)核苷酸之間化學(xué)鍵（連接方式）。（見(jiàn)下圖）

由于學(xué)生缺乏有機(jī)化學(xué)的知識(shí)，需要花費(fèi)大量時(shí)間去理解小分子間連接、化學(xué)結(jié)構(gòu)等知識(shí)。常見(jiàn)的卡紙建模會(huì)浪費(fèi)時(shí)間，且不易讓學(xué)生從整體上理解把握核酸是如何由核苷酸連接而成的長(zhǎng)鏈。同時(shí)學(xué)生完成后，也可以讓學(xué)生從反向觀察，核酸是大分子，在酶的作用下會(huì)水解，水解會(huì)得到什么？培養(yǎng)學(xué)生的逆向思維，對(duì)于必修2和選修教材的學(xué)習(xí)也奠定了基礎(chǔ)。從系統(tǒng)的角度進(jìn)行學(xué)習(xí)，系統(tǒng)分析法是科學(xué)研究的重要方法之一，領(lǐng)悟系統(tǒng)分析的思想有利于學(xué)生站在系統(tǒng)的角度看待和解釋生命現(xiàn)象，更深刻地理解生命的本質(zhì)。

關(guān)于DNA和RNA在化學(xué)組成上的區(qū)別，教師以課本P29頁(yè)的圖2-10引入情景，讓學(xué)生觀察、獨(dú)立探索、討論，教師啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生找出圖中的共同部分和不同部分，讓學(xué)生嘗試寫(xiě)出4種脫氧核苷酸和核糖核苷酸的名稱(chēng)，再用模型建構(gòu)中的簡(jiǎn)圖畫(huà)出。小組分析和討論、思維共享，對(duì)所學(xué)概念比較全面、科學(xué)的理解，最終由知識(shí)到思維的飛躍提升。

三、 學(xué)習(xí)活動(dòng)以建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論為指導(dǎo)

課堂中是否能有效培養(yǎng)學(xué)生的高階思維能力，最重要的是教學(xué)形式的構(gòu)建是否以建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論為指導(dǎo)。

建構(gòu)主義認(rèn)為，學(xué)習(xí)不是信息簡(jiǎn)單地從外到內(nèi)的單向輸入，而是通過(guò)新信息與學(xué)習(xí)者原有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)雙向的互動(dòng)作用而實(shí)現(xiàn)的。例如關(guān)于核酸的功能“核酸在蛋白質(zhì)的生物合成中具有極其重要的作用”，平時(shí)教師講半天，學(xué)生都不知所云，但教師呈現(xiàn)下圖蛋白質(zhì)合成的思維導(dǎo)圖，讓學(xué)生觀察、分析，再適當(dāng)點(diǎn)撥，學(xué)生很容易得出結(jié)論。

至于“核苷酸的排列順序與遺傳信息有什么關(guān)系”這一難點(diǎn)，教師采用回應(yīng)最初創(chuàng)設(shè)情景“公安部關(guān)于DNA指紋上信息是唯一的”引出問(wèn)題“組成DNA的脫氧核苷酸只有四種，但是如果數(shù)量不限，在組成長(zhǎng)鏈時(shí)，其排列順序會(huì)如何？”以數(shù)學(xué)問(wèn)題的形式4個(gè)排列順序，5個(gè)排列順序……讓學(xué)生在簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)推理中領(lǐng)悟不同的排列順序，得到DNA的特異性和多樣性。

通過(guò)活動(dòng)和真實(shí)情景去感受、去體驗(yàn)并感悟，在此過(guò)程中運(yùn)用比較、分析和判斷，最終完成對(duì)事件或問(wèn)題的解釋?zhuān)欣趯W(xué)生思維能力的發(fā)展。

本節(jié)課分成2個(gè)課時(shí)，但平時(shí)教學(xué)中大多數(shù)教師都是用一節(jié)課完成，用講實(shí)驗(yàn)來(lái)代替做實(shí)驗(yàn)，把生物上成“死物”。心理學(xué)研究表明，人的思維活動(dòng)是在感性材料的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，感性材料是思維活動(dòng)的源泉和依據(jù)。教師應(yīng)在教學(xué)過(guò)程中加強(qiáng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)失敗的分析，聯(lián)系生物知識(shí)、規(guī)律，在分析中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的高階思維能力。例如：實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中看到細(xì)胞核呈綠色，證明有DNA的存在，是不是只有細(xì)胞核才有DNA呢？以此讓學(xué)生理解甲基綠吡羅紅試劑的作用原理。如果實(shí)驗(yàn)中失敗了，可能的原因會(huì)有哪些？讓學(xué)生開(kāi)展討論，從而理解實(shí)驗(yàn)步驟操作的準(zhǔn)確性和嚴(yán)謹(jǐn)性。

四、 學(xué)習(xí)活動(dòng)提倡真實(shí)的、多元的評(píng)價(jià)

評(píng)價(jià)可以引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中進(jìn)行自由探索和自主學(xué)習(xí)，也能督促學(xué)生之間相互協(xié)作。要解脫學(xué)生對(duì)思維的束縛，發(fā)展高階思維，就應(yīng)該徹底變革學(xué)生學(xué)習(xí)受到嚴(yán)格控制與支配的評(píng)價(jià)。例如，課堂的討論必需是開(kāi)放的，倡導(dǎo)人人參加;所提供的學(xué)習(xí)方式是多種的，有閱讀、視頻、實(shí)驗(yàn)、試題等。學(xué)生所處的評(píng)價(jià)越真實(shí)，需要解決的問(wèn)題越現(xiàn)實(shí)，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性越高，學(xué)習(xí)過(guò)程也就越生動(dòng)、有效，高階思維能力的培養(yǎng)也就越有可操作的載體。

例如：關(guān)于核酸的組成元素，通過(guò)科學(xué)家真實(shí)的研究過(guò)程去探索;對(duì)于核酸是由核苷酸鏈接成長(zhǎng)鏈的，完成模型建構(gòu)后，采用以下評(píng)價(jià)，從而為課堂教學(xué)中促進(jìn)學(xué)生以高階思維能力為核心的智力的發(fā)展提供了科學(xué)的理論和有效的操作方法。

如圖所示的分子結(jié)構(gòu)式為某種核苷酸，已知分子結(jié)構(gòu)式的左上角基團(tuán)為堿基——腺嘌呤。請(qǐng)仔細(xì)觀察后回答下列問(wèn)題：

（1）該核苷酸的生物學(xué)名稱(chēng)是腺嘌呤核糖核苷酸。

（2）該核苷酸是構(gòu)成哪一種核酸的原料RNA。

反饋練習(xí)：如圖是某核苷酸鏈?zhǔn)疽鈭D，據(jù)圖回答問(wèn)題：

（1）1、2、3的名稱(chēng)分別是磷酸、脫氧核糖、胞嘧啶。

（2）4、5分別表示胞嘧啶脫氧核苷酸、脫氧核苷酸鏈。

（3）此結(jié)構(gòu)中特有的堿基名稱(chēng)是胸腺嘧啶。

（4）通常由兩條圖示的核苷酸鏈構(gòu)成一個(gè)DNA分子，真核細(xì)胞中分布在細(xì)胞核、線粒體和葉綠體中。

知識(shí)傳授和思維培養(yǎng)是教學(xué)質(zhì)量命運(yùn)的共同體，但思維才是知識(shí)和課堂的靈魂和核心。高階思維能力的培養(yǎng)吹起了新一輪教學(xué)改革的號(hào)角，為思維而教，為未來(lái)而教，課堂教學(xué)的重要任務(wù)就是要培養(yǎng)學(xué)生的高階思維能力。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：余英，廣東省廣州市，廣州市西關(guān)培英中學(xué)。