在初中生物学课堂中发展学生高阶思维的探索

洪小玲

(福建省厦门市湖里实验中学 361006)

高层次思维，又称高阶思维(higher order thinking)，是发生在较高认知水平层次上的认知能力，在教学目标分类中表现为分析、综合、评价和创造[1]，是一种隐蔽的、不容易观测的心理特质，需要通过特殊的学习活动加以训练。20世纪末至今，国外许多教育学者致力于研究高阶思维，研究成果丰硕。近10年来，我国学者开始研究高阶思维，并提出最有效的高阶思维发展方式是融合于具体学科教学活动中[2]。现结合初中生物学课堂教学，探索发展学生高阶思维的具体策略。

1 高阶任务驱动，培养思维习惯

以任务为教学切入点是驱动学生思维发展的前提。任务的布置一般采用问题串的形式开展，通过螺旋上升的几个问题引领学生分析推理，逐步培养学生深入思考的习惯。这就要求问题的设计不能过于简单，能从教材中直接找到答案，以及过于注重知识目标的解决和思维加工过少的问题，不适合作为高阶任务；问题的设计还要考虑学生的“最近发展区”，问题具有过渡性、考虑学生基础知识和能力。

以“测量某种食物中的能量”一节为例，设计问题串：①不同食物中的能量是否相同？能否用实验加以研究？②如何将食物中的能量释放出来？③1 mL水每升高1℃，需要吸收4.2 J的热量，根据什么可以比较食物中的能量？④食物应该具有什么特点，能量才更好地测量？师生共同总结实验原理。

学生根据实验原理，利用已有实验器材，设计并安装装置。教师引导学生进一步思考：①在锥形瓶里放入多少水合适？②两次水温分别在什么时候测量？③怎么做能减少热量的散失？实验结束后，分小组汇报实验结果，得出实验结论。教师给予充分的时间，让学生对实验数据差别较大的原因进行分析，并提出改善实验装置的设想。

案例讨论：如何测定食物中的能量是一个宽泛、难以回答的大问题。以问题链的形式将问题细化，逐步引导学生思维深入，促进理解实验原理。在实验装置的设计与实验开展上，教师再次运用任务驱动的方式，引导学生思考装置安放的不足之处，使学生从对实验的初步设想过渡到完整的实验方案。实验结束后，通过对实验的反思和改进作为思维训练方式，提高学生思维的严谨性、广阔性、批判性。

2 重视实验教学，改验证为探究

生物学教材中的验证性实验旨在增强学生的感性认识，加深对实验原理的理解。事实上，验证性实验在很大程度上往往只是让学生“按部就班”地重复成功实验，难以引发学生展开批判、反思、创新等高阶思维。如果教师能对这些实验进行改进，创设具有一定探究意义的实验问题，一定程度上能引导学生站在科学家的角度加以思考，发展高层次的思维水平。

以“绿叶在光下制造有机物”一节实验教学为例，设计科学探究。

(1)叶片进行光合作用需要光吗？教师引导学生合作探究，完成提出问题、作出假设、制定计划。实验变量是“光”，首先应对叶片进行遮光处理，学生设计的方案包括①各取两株植物上的1片叶片，分别进行遮光、曝光处理；②取一株植物的2片叶片，分别进行遮光、曝光处理；③取一株植物的1片叶片，部分遮光。哪一种方案更加严谨呢？分析对比后学生认同方案③。教师进一步设疑，如何证明叶片进行了光合作用？③方案中的叶片是否存在原先制造的有机物，该如何消除？学生提出遮光时间足够长或暗处理一昼夜，遮光处理后检验曝光处是否产生有机物。

(2)如何检验淀粉呢？学生提出用碘液处理，叶片呈现深蓝色即可。学生直接往叶片上滴加碘液，发现叶片还是绿色的。如何去除干扰的“绿色”呢？如何加快酒精溶解叶绿素的过程呢？可以直接加热酒精吗？教师通过设计问题链，步步引导学生，推导酒精隔水加热的方法去除叶片的绿色。最后，学生对实验步骤进行排序并开展实验。

案例讨论：改变传统“依葫芦画瓢式”的验证性实验，采取设疑逆推式的探究式教学方式，引导学生理解操作原理，推导操作流程。这样的教学设计为学生主动思考提供机会，减少了学生被动接受知识的状态。在发展学生知识的同时，也锻炼了思维，较好地体现自主探究式学习的理念。

3 再现生活场景，立足概念建构

长期以来，教学被认为“教师教=学生会”，如何帮助学生牢固、准确地记住核心概念等讲授方式被广泛采用，这样做会使学生思维方式过于死板、单一。受西方人本主义、建构主义等思潮的影响，学生自主获取知识、建构概念的学习方式被大力倡导。教师要改变关注知识讲授、概念传递的方式，转向再现学习经验、建构概念的教学模式，以发展学生的分析、归纳、综合等高阶思维。

以“细胞的生活需要物质”的概念教学为例，根据目标创设学生探究系列小实验，包括挤压葡萄、品尝葡萄，在纸上挤压花生，并燃烧花生，制作面筋等，让学生对食物细胞中的水、糖类、脂肪、无机盐、蛋白质等物质产生感性认识。在此基础上，教师引导学生总结和区分有机物和无机物的特点，通过填空完成两者的概念建构。

在“蒸腾作用”概念的教学过程中，教师演示实验“植物的蒸腾作用”，设置问题串：这个实验说明了进入植物体内的水分去哪了？水分主要是通过植物体哪个器官散失的？水分是以什么样的形式散失的？肉眼能看见吗？学生通过填空完成蒸腾作用的概念建构，即水分从活的植物体表面以水蒸气状态散失到大气中的过程，叫做蒸腾作用。蒸腾作用主要是通过叶片进行的。

案例讨论：创设生活中的真实情境，向学生提供一些丰富且有代表性的事实，引导学生在具体的问题中学习概念，进而引导学生通过对具体事实的抽象、概括，构建生物学概念，并以填空题形式加以巩固和强化。无论是教学内容的选择，还是教学策略的运用，都体现了学生主体地位，帮助学生“跳一跳”获取感性认识，并参与分析、归纳、综合等理性思维建构概念，体现了探究性活动与概念教学的“无缝对接”，是实现学生高阶思维训练的有效途径。

4 还原科学史实，创设科学探究

生物科学史实一方面简介了关于某生物观点的科学界说、争论焦点、疑惑谜团，为学生提供一些值得探究的问题，激发学生大胆质疑已有知识、根据己见提出批判的思维；另一方面蕴含着科学家提出问题、作出假设、实施计划等科学探究的学法指导，为学生进行科学探究提供范式，是发展学生高阶思维的优质素材。

以“光合作用吸收二氧化碳释放氧气”一节教学为例，教师同时提供亚里士多德认同的观点“植物生长发育所需的物质全部来自土壤”、古代八卦中的说法“土生木，木生风”，以及海尔蒙特的实验“柳树的生长”，让学生小组合作并思考3则资料认为植物生长的原料是什么，提出自己赞同的观点以及判断的依据。通过教学实践发现，学生能逐一分析、获取3则资料的信息，并赞同具有科学实验证据的实验结论。接着，教师呈现普利斯特利实验，在引导学生观察现象并进行解释之前，告知学生当时的学术大背景——科学家不知道空气中的化学成分，以此让学生站在科学家的角度，模拟亲历科学发展的过程，学生能用空气变得污浊、清新、被净化等词语描述空气中的成分变化。

案例讨论：在生物科学史教学中，以学生的起始知识和能力为出发点还原科学史实，让学生尝试以科学家身份对已有实验现象作出解释，是适合学生高阶思维发展的学习活动。

5 注重过程性评价，设计开放性试题

传统的课堂评价注重学生的知识掌握，看重结果的评价，思维的评价无从体现。在学生思维的评价中，教师的反馈语言要明确具体、有指导意义。例如“你能通过观察菜豆和芸豆的种子，对比归纳出它们共同的结构，老师很欣赏你的分析能力和思考热情！”同时不吝啬表扬学生的思考深度，鼓励学生思考往严谨性、全面性、创新性发展。这就要求教师注重探究过程中思维动态的评价，同时将指导性评价和鼓励性评价相结合，发展学生思考的习惯和热情。

在纸笔测验中，当前的中考主要采用封闭式填空题形式进行考核，题型的答案具有唯一性，在教学导向上不利于发展学生的发散性思维、创新性思维。与之不同，开放性试题的答案可以多种多样，适合发展和评价学生的高层次思维，在教学评价上值得借鉴。当然，不仅是试题类型需要相应变革，测验后的评价反馈也需要加强，以此为学生弥补思维漏洞提供强化建议，为改进教学的不足提供指导方向。