高階思維培育視角下的“體液調(diào)節(jié)”單元學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)

摘 要 以“體液調(diào)節(jié)”單元學(xué)習(xí)為例，構(gòu)建培養(yǎng)學(xué)生高階思維的單元學(xué)習(xí)活動(dòng)模型。 探討在組織單元學(xué)習(xí)活動(dòng)中，通過闡明機(jī)理、系統(tǒng)分析;質(zhì)疑評(píng)價(jià)、審視評(píng)論;創(chuàng)新方案、問題解決等策略，培養(yǎng)學(xué)生分析、評(píng)價(jià)、批判性思維和創(chuàng)造性思維等高階思維能力。

關(guān)鍵詞 高階思維 ?單元學(xué)習(xí) ?體液調(diào)節(jié) ?生物學(xué)教學(xué)

中圖分類號(hào) G633.91 ???????????????????文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

高階思維是指發(fā)生在較高認(rèn)知水平層次上的心智活動(dòng)或認(rèn)知能力。布魯姆教育目標(biāo)分類理論中的分析、評(píng)價(jià)和創(chuàng)造屬于高階思維。單元學(xué)習(xí)活動(dòng)是依據(jù)學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律和學(xué)科知識(shí)邏輯，在任務(wù)驅(qū)動(dòng)下對(duì)教學(xué)內(nèi)容重組及教學(xué)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，以引領(lǐng)學(xué)生通過分析推理、論證評(píng)價(jià)和批判創(chuàng)新思維，主動(dòng)參與基于真實(shí)情境中問題解決的深度學(xué)習(xí)活動(dòng)。如何在單元學(xué)習(xí)活動(dòng)中發(fā)展學(xué)生高階思維？以2019年版人教版生物學(xué)《選擇性必修1·穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)》中“體液調(diào)節(jié)”單元教學(xué)實(shí)踐為例，加以分析。

1 ?構(gòu)建高階思維視角下的單元學(xué)習(xí)活動(dòng)模型

高階思維培育視角下的課堂教學(xué)是對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)的結(jié)構(gòu)性變革，是由以知識(shí)本位轉(zhuǎn)向以素養(yǎng)與思維本位。教師可以單元學(xué)習(xí)活動(dòng)為載體，使學(xué)生“沉浸”在學(xué)習(xí)中，在參與復(fù)雜問題解決過程為主線的思維活動(dòng)中培養(yǎng)思維、提升能力，從而培養(yǎng)生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

在“體液調(diào)節(jié)”單元學(xué)習(xí)中，教師梳理單元知識(shí)脈絡(luò)，以整體視角重組及提煉單元學(xué)習(xí)內(nèi)容，根據(jù)課標(biāo)和學(xué)情確定具有引領(lǐng)性的單元學(xué)習(xí)主題，再明確指向素養(yǎng)的單元學(xué)習(xí)目標(biāo)，設(shè)計(jì)具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)任務(wù)，組織多樣化的單元學(xué)習(xí)活動(dòng)和持續(xù)性的評(píng)價(jià)，促進(jìn)學(xué)生提升高階思維。其教學(xué)模型如圖1所示。

2 ?單元學(xué)習(xí)活動(dòng)中培養(yǎng)學(xué)生高階思維的路徑思維是由“疑問”引發(fā)。高階思維培育視角下的單元學(xué)習(xí)活動(dòng)應(yīng)該以單元主題為統(tǒng)領(lǐng)，圍繞目標(biāo)，以激發(fā)學(xué)生思維和學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)為起點(diǎn)，通過真實(shí)情境的問題驅(qū)動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生情境生疑、問題質(zhì)疑和探究釋疑，達(dá)成變式遷移，培養(yǎng)學(xué)生分析、評(píng)價(jià)和創(chuàng)新的能力，提升學(xué)生的思維品質(zhì)。

2.1 組織單元學(xué)習(xí)活動(dòng)，提高學(xué)生分析能力

2.1.1 深入分析，闡明機(jī)理

分析是解決問題的基礎(chǔ)。在單元學(xué)習(xí)活動(dòng)中，教師基于教學(xué)的重點(diǎn)、難點(diǎn)適度拓展，引導(dǎo)學(xué)生深入挖掘分析核心知識(shí)和關(guān)鍵問題，理解其生物學(xué)機(jī)理，使學(xué)生知其然、更知其所以然，從而透切理解單元重要概念，提高學(xué)生的分析能力。

在血糖平衡調(diào)節(jié)的學(xué)習(xí)中，學(xué)生閱讀資料，分析血糖平衡的調(diào)控機(jī)制，建立基于胰島素和胰高血糖素作用的血糖調(diào)節(jié)模型。教師提出問題：為什么人體升血糖的激素有多種，而只發(fā)現(xiàn)了胰島素這一種降血糖的激素？為什么胰高血糖素增多能促進(jìn)胰島素增多，反之不行？基于機(jī)體代償性調(diào)節(jié)，教師引導(dǎo)學(xué)生分析胰島素抵抗與胰島素的聯(lián)系，使學(xué)生理解：治療糖尿病藥物的意義是由調(diào)節(jié)血糖平衡轉(zhuǎn)為調(diào)節(jié)細(xì)胞代謝為目的，增加細(xì)胞對(duì)胰島素的敏感性，從而通過調(diào)節(jié)細(xì)胞代謝，讓機(jī)體重新建立血糖平衡。

胰島素是血糖平衡調(diào)節(jié)的關(guān)鍵激素。學(xué)生除了需要掌握胰島素怎么降血糖，還應(yīng)深入分析其能降血糖的原因。教師借助人教版選擇性必修1教師用書第128頁的圖示，引導(dǎo)學(xué)生思考分析胰島素降低血糖作用的機(jī)理。教師創(chuàng)設(shè)問題情境：胰島素受高血糖刺激后，它如何找到組織細(xì)胞？受體活化后，細(xì)胞內(nèi)發(fā)生哪些物質(zhì)變化以體現(xiàn)胰島素促進(jìn)細(xì)胞合成糖原及血糖轉(zhuǎn)化？葡萄糖如何進(jìn)入組織細(xì)胞？信息分子對(duì)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的分泌及其數(shù)量有什么具體影響？怎樣根據(jù)圖示解釋胰島素促進(jìn)細(xì)胞攝取、利用和儲(chǔ)存葡萄糖從而降低血糖？

抗利尿激素是水平衡調(diào)節(jié)的關(guān)鍵激素。在單元學(xué)習(xí)活動(dòng)中，教師引導(dǎo)學(xué)生借助圖示，分析抗利尿激素促進(jìn)腎小管和集合管重吸收水的作用機(jī)理。教師創(chuàng)設(shè)問題情境：抗利尿激素受什么刺激被激活？它如何找到組織細(xì)胞？它作用于腎小管上皮細(xì)胞后導(dǎo)致其細(xì)胞膜上水通道數(shù)量發(fā)生什么變化？為什么？通 過分析圖示，學(xué)生認(rèn)識(shí)到：抗利尿激素促進(jìn)含水通道蛋白的囊泡移向細(xì)胞膜，水分通過協(xié)助擴(kuò)散被重吸收入腎小管上皮細(xì)胞。

此外，學(xué)生難以精準(zhǔn)判斷反饋調(diào)節(jié)與分級(jí)調(diào)節(jié)、體液調(diào)節(jié)與神經(jīng)-體液調(diào)節(jié)。教師在課堂上組織學(xué)生討論分析臨床疾病情況，構(gòu)建甲狀腺激素和性激素的分級(jí)調(diào)節(jié)及反饋調(diào)節(jié)機(jī)制，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合實(shí)例進(jìn)行概念辨析，捕捉關(guān)鍵信息加以判斷，培養(yǎng)學(xué)生思辨能力和綜合分析能力;引導(dǎo)學(xué)生比較和辨析易混淆概念，培養(yǎng)學(xué)生思維的廣闊性和靈活性，突破教學(xué)難點(diǎn)。

2.1.2 系統(tǒng)分析，整合信息

正確的分析方法是分析生物學(xué)知識(shí)各要素本質(zhì)，理解各個(gè)要素之間的內(nèi)在聯(lián)系，系統(tǒng)分析、整合信息，揭示單元整體知識(shí)的本質(zhì)和規(guī)律。

在單元學(xué)習(xí)活動(dòng)中，教師按照“一種激素調(diào)節(jié)→多種激素相互關(guān)系→神經(jīng)-體液協(xié)調(diào)共同維持穩(wěn)態(tài)”的研究方法，引導(dǎo)學(xué)生綜合分析體液調(diào)節(jié)各實(shí)例，找 ?出其共性，統(tǒng)一以天平兩側(cè)平衡為模型：分析血糖來 ?源和去路的平衡調(diào)節(jié);分析產(chǎn)熱量和散熱量的平衡調(diào) ?節(jié);分析通過調(diào)節(jié)飲水和排尿，調(diào)節(jié)水鹽平衡。教師 ?引導(dǎo)學(xué)生從整體分析體液調(diào)節(jié)與神經(jīng)調(diào)節(jié)在參與生 ?命活動(dòng)過程中的協(xié)調(diào)平衡，找出它們生命活動(dòng)的規(guī) ?律，整體構(gòu)建單元知識(shí)中的穩(wěn)態(tài)與平衡的調(diào)節(jié)機(jī)制 ?（圖2），從而達(dá)成單元大概念知識(shí)結(jié)構(gòu)的整體認(rèn)知。此外，考慮到下丘腦是內(nèi)分泌的樞紐，教師還可以引 ?導(dǎo)學(xué)生將與下丘腦相關(guān)的知識(shí)整合串聯(lián)，聚點(diǎn)成線、連線成網(wǎng)，組成完整的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。

在單元學(xué)習(xí)活動(dòng)中，教師組織學(xué)生運(yùn)用穩(wěn)態(tài)與平衡觀、信息觀和系統(tǒng)觀，深入分析、透徹理解核心知識(shí)的內(nèi)在機(jī)理。同時(shí)，教師應(yīng)注重系統(tǒng)分析，將知識(shí)整體化、結(jié)構(gòu)化，促使學(xué)生構(gòu)建具有生長(zhǎng)力的認(rèn)知體系，從不同角度提升學(xué)生分析能力。

2.2 組織單元學(xué)習(xí)活動(dòng)，發(fā)展學(xué)生的評(píng)價(jià)能力

2.2.1 基于經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，設(shè)疑評(píng)價(jià)

經(jīng)典實(shí)驗(yàn)蘊(yùn)含了豐富的生物科學(xué)方法和思維品質(zhì)，是優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源。經(jīng)典實(shí)驗(yàn)發(fā)展過程中充滿了質(zhì)疑和批判思想。質(zhì)疑是思維的起點(diǎn)，是學(xué)習(xí)的動(dòng)力。批判性思維要求會(huì)質(zhì)疑、重實(shí)證、講邏輯，是將知識(shí)的表象和本質(zhì)區(qū)分開來的能力。質(zhì)疑評(píng)價(jià)促進(jìn)了學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。

在單元學(xué)習(xí)活動(dòng)中，針對(duì)促胰液素的發(fā)現(xiàn)，教師以問題串形式，組織課堂評(píng)價(jià)活動(dòng)：①?十二指腸和胰腺位于內(nèi)臟，受自主神經(jīng)支配。你是否支持“胃酸刺激小腸的神經(jīng)，胰液的分泌是神經(jīng)調(diào)節(jié)”的觀點(diǎn)？說明評(píng)價(jià)理由。②除了神經(jīng)調(diào)節(jié)，沃泰默還考慮到胃酸刺激的信息通過血液循環(huán)途徑傳遞到胰腺的可能。針對(duì)沃泰默設(shè)計(jì)的三組實(shí)驗(yàn)結(jié)果，你是否支持沃泰默認(rèn)為小腸上的神經(jīng)是難以切干凈的觀點(diǎn)？③?斯他林和貝利斯對(duì)沃泰默實(shí)驗(yàn)大膽質(zhì)疑的理由是什么？他 們?nèi)绾翁岢黾僭O(shè)并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)？你同意他們的解釋嗎？闡明評(píng)價(jià)依據(jù)。④如何排除稀鹽酸和小腸黏膜本身成分對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾？請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)補(bǔ)充。⑤斯他林和貝利斯實(shí)驗(yàn)的巧妙之處在哪里？

2.2.2 組織學(xué)生討論，闡明觀點(diǎn)

評(píng)價(jià)是基于標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的評(píng)判，是批判性思維的核心。教師引導(dǎo)學(xué)生深度學(xué)習(xí)、審視評(píng)論，使學(xué)生在參與“重思強(qiáng)辯”的課堂評(píng)價(jià)中外顯在解決問題過程中的思維痕跡，并使之成為課堂生成的教學(xué)資源。

教師組織學(xué)生討論：為探究雄性激素與動(dòng)物性行為的關(guān)系，某實(shí)驗(yàn)小組用未成熟的仔公雞為材料，摘除其睪丸。仔公雞長(zhǎng)大后，不啼鳴和無求偶行為，說明雄激素能促進(jìn)和維持公雞第二性征和求偶行為。請(qǐng)對(duì)該實(shí)驗(yàn)不嚴(yán)謹(jǐn)之處加以補(bǔ)充。第一、二小組補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)，學(xué)生各抒己見提出不同方案：①再移植睪丸;②再移植睪丸，觀察公雞的第二性征和求偶行為;③?飼喂含雄性激素的飼料;④?飼喂含雄性激素的飼料后，觀察公雞的第二性征和求偶行為。第三、四小組對(duì)第一、二組的觀點(diǎn)審視評(píng)論，明確方案①和②不能確定公雞第二性征和求偶行為是雄性激素導(dǎo)致，方案③缺少因變量的檢測(cè)。最終，學(xué)生認(rèn)可方案④才是最嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計(jì)。

在單元學(xué)習(xí)活動(dòng)中，教師引導(dǎo)學(xué)生針對(duì)經(jīng)典實(shí)驗(yàn) ?的假設(shè)、設(shè)計(jì)及結(jié)果作出評(píng)價(jià)，解釋完善實(shí)驗(yàn)方案;針 ?對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，質(zhì)疑評(píng)價(jià)、審視評(píng)論，探討實(shí)驗(yàn)是否 ?達(dá)成目標(biāo)，培養(yǎng)思維的深刻性、嚴(yán)謹(jǐn)性。教師通過課 ?堂評(píng)價(jià)促進(jìn)課堂生成，激發(fā)學(xué)生的反思性學(xué)習(xí)和知識(shí) ?遷移運(yùn)用，發(fā)展學(xué)生的評(píng)價(jià)能力，達(dá)成“教-學(xué)-評(píng)”一致的教學(xué)理念。

2.3 組織單元學(xué)習(xí)活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維

2.3.1 引導(dǎo)假設(shè)論證，探討創(chuàng)新方案

學(xué)習(xí)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)中的新發(fā)現(xiàn)可以培養(yǎng)和提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和科學(xué)素養(yǎng)。學(xué)生在圖3所示的探索“胰島素的發(fā)現(xiàn)”過程中，經(jīng)歷了“生物學(xué)事實(shí)→假說論證→新問題→新方案論證→新設(shè)想”的螺旋上升式思維推理過程，在跟隨科學(xué)家探究未知，獲得新知的科學(xué)探究過程中，培養(yǎng)了創(chuàng)新思維。

2.3.2 啟發(fā)思維碰撞，促進(jìn)問題解決

教師聯(lián)系學(xué)生的生活實(shí)際，創(chuàng)設(shè)開放性問題情境，激發(fā)學(xué)生發(fā)散性思維，讓學(xué)生通過思維對(duì)話、交流互動(dòng)、質(zhì)疑評(píng)價(jià)等多元思維碰撞，提升思維品質(zhì);促進(jìn)學(xué)生用創(chuàng)造性思維解決實(shí)際問題，發(fā)展髙階思維。

教師組織單元學(xué)習(xí)活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生思考討論：①?糖尿病都可以通過注射胰島素的方式進(jìn)行治療嗎？為什么？若要為Ⅰ型糖尿病患者設(shè)計(jì)一個(gè)隨身攜帶的“人工胰島”，要解決什么問題？請(qǐng)說說你的設(shè)計(jì)思路。為什么有些糖尿病人存在高血糖和高胰島素、糖尿病和肥胖同時(shí)出現(xiàn)的現(xiàn)象？你怎樣理解美國學(xué)者提出的“是胰島素本身導(dǎo)致了胰島素抵抗”？如 何防治Ⅱ型糖尿?。竣?假如抗體與甲狀腺細(xì)胞膜上的促甲狀腺激素TSH 受體結(jié)合，那么，甲狀腺激素的分泌量將如何變化？治療此患者其藥物作用的原理是什么？③?研究表明，體內(nèi)過量酒精會(huì)抑制下丘腦調(diào)節(jié)水鹽平衡的功能。過量飲酒后，人體會(huì)出現(xiàn)尿頻和口渴現(xiàn)象，其原因可能是什么？④?日常生活用品或食品中若含有過量激素對(duì)身體健康有什么影響？

在單元學(xué)習(xí)活動(dòng)中，學(xué)生學(xué)習(xí)和借鑒經(jīng)典實(shí)驗(yàn)中體現(xiàn)的科學(xué)思維方法，提出假設(shè)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并將體液調(diào)節(jié)與與生活實(shí)際問題相結(jié)合，通過知識(shí)遷移運(yùn)用，解決問題，發(fā)展創(chuàng)新思維。

總之，在高階思維培育視角下的單元學(xué)習(xí)活動(dòng)，教師應(yīng)該將教材整體邏輯轉(zhuǎn)化為學(xué)生學(xué)習(xí)邏輯。通過問題驅(qū)動(dòng)，組織學(xué)生參與分析與綜合、審視與評(píng)價(jià)、批判與創(chuàng)新等單元學(xué)習(xí)思維活動(dòng)，深度學(xué)習(xí)，用生命觀念解釋、評(píng)價(jià)有關(guān)生物學(xué)現(xiàn)象，養(yǎng)成健康文明的生活方式，使學(xué)生在解決真實(shí)問題過程中發(fā)展髙階思維。

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