指向高阶思维的高考试题分析与教学建议——以2020年高考全国Ⅰ卷生物第31题为例

陈 蕾 曹承和

（安徽省芜湖市第一中学 安徽芜湖 241000）

2020年高考全国Ⅰ卷生物试题注重必备知识、关键能力和学科素养的考查，其中部分试题对学生的高阶思维能力有较高要求。高阶思维是学习者在较高认知水平上的心智活动，是一种能够加以实践运用，并具有反思性、批判性、创造性和整合性的思维质态。高阶思维是在复杂的情景活动中发生，需要学生将新信息和相关概念、原理进行关联，并找出内在逻辑，运用创新的思维方式解决问题。下面以2020年高考全国I卷生物第31题为例说明。

1 原题呈现

某研究人员用药物W进行了如下实验：给甲组大鼠注射药物W，乙组大鼠注射等量生理盐水，饲养一段时间后，测定两组大鼠的相关生理指标。实验结果表明：乙组大鼠无显著变化；与乙组大鼠相比，甲组大鼠的血糖浓度升高，尿中葡萄糖含量增加，进食量增加，体重下降。回答下列问题：

（1）由上述实验结果可推测，药物W破坏了胰腺中的_________细胞，使细胞失去功能，从而导致血糖浓度升高。

（2）由上述实验结果还可推测，甲组大鼠肾小管液中的的葡萄糖含量增加，导致肾小管液的渗透压比正常时的___________________，从而使该组大鼠的排尿量______________________________________。

（3）实验中测量到甲组大鼠体重下降，推测体重下降的原因是________________________________。

（4）若上述推测都成立，那么该实验的研究意义是____________________________（答出1点即可）。

2 试题特点分析

2.1 问题情境和设问角度新颖

该题创设的情境源于真实的研究过程，即以建立人类糖尿病动物模型作为研究工具，开展病理学、药理学等方面的研究。该情境新颖，但情境活动复杂。试题要求学生能依据动物模型建立过程中大鼠各项指标的变化，启动所学知识开展智力活动，运用创新的思维方式解决较复杂的问题。其中第（4）题要求学生能基于各项“推测都成立”，思考实验的研究意义，设问角度新颖，且具有一定的开放性。

2.2 突出对高阶思维能力的考查

该题对学生思维认知能力的考查较为全面，尤其是高阶思维能力的考查。依据发展的布鲁姆认知领域教育目标分类，人的思维认知能力由低到高分为记忆、理解、应用、分析、评价和创造。其中，分析、评价和创造属于高阶思维能力，包含低层次的认知能力，是一种更深刻、更综合、更创新的思维能力。

“分析”是该题主要考查的思维认知能力，多指向论证和归因，即确定信息背后的观点、价值或意图等。第（1）、（2）、（3）题均要求学生能从题干中获取有效信息，结合所学知识，通过分析、评价形成各种推测。由于试题情境涉及的生理过程复杂，加上题干提供的信息量大，分析难度较大。第（4）题要求学生整合相关信息，对药物W的作用进行判断，进而思考获得该模型的研究意义，考查的是评价和创造两种思维能力。

3 学生答题存在的主要问题

结合对部分学生答题情况的访谈，笔者将他们在第31题中典型的错误表述及思维认知水平表现整理成表1，问题主要集中在（3）、（4）两题，暴露出学生在面对陌生情境时高阶思维能力不足，具体表现为缺乏反思性、整体性以及有效方法指导。

表1 学生第31题典型错误表述及思维认知水平分析

3.1 思维缺乏反思性

基于生活经验，学生通常认为药物是用来预防、治疗及诊断疾病的物质。当面对题干中“药物W会造成大鼠生理损害”的事实，学生需要通过自我反思对“药物”的内涵重新解读，即凡能影响机体器官生理功能及细胞代谢活动的化学物质都属于药物范畴。思维缺乏自我反思，学生就不能客观评价药物W的作用，导致回答第（4）题实验研究意义时，思考方向发生偏差，如表述成“W可指导减肥”“W可治疗低血糖”“研究W的副作用”等错误观点。

3.2 思维缺乏整体性

高阶思维常常是在联系、发展和对立统一中去认识事物，具有整体性。具备整体认知的学生，会基于“若上述推测都成立”的大前提，做出对药物W作用的合理判断，即获得糖尿病大鼠模型，进而才能运用发散思维联想该模型的研究价值，如研究人类糖尿病的发生、发展规律及其防治措施，研究环境或遗传因素对疾病发生、发展的影响，全面认识疾病本质等。思维缺乏整体性，学生就会从局部看待事物，形成“探究W对生物体血糖浓度的影响”“探究W是否破坏胰岛B细胞”等片面认识，无法从整体上把握实验的研究意义。

3.3 思维缺乏有效的指导

血糖平衡调节是个体水平的复杂生理变化，面对这种复杂情境中的众多信息，学生需要创造性地运用各种思维方式，如正向思维或逆向思维、线性思维或非线性思维等，筛选出关键信息进行分析和推理。缺乏有效思维方法的指导，学生无法清晰地梳理题干中各信息之间的逻辑关系，甚至不知从何角度来分析大鼠体重下降原因，造成表述不清或逻辑混乱，如“大量消耗糖类物质，减少体内血糖浓度”“胰高血糖素分泌增加，促进肝糖原分解”等错误表述。

4 对生物学教学的启示

4.1 巧用课程资源，创设利于学生高阶思维发生的问题情境

相对陌生的问题情境是高阶思维发生的重要条件。教师可从各类课程资源中挖掘贴近学生认知水平，且能体现素养导向的真实情境，如将生命科学史、科学研究、学生实验等作为情境素材。以“DNA分子的结构”教学为例，教师需事先对相关生命科学史的事件进行挖掘和梳理，以必要事件相对完整为原则选取情境素材，并对其中新旧知识的有效联系、情境内涵的准确理解、思维创新的巧妙引领进行平衡，设计出适切的情境及问题。例如，以费伯斯·列文提出的“四核苷酸假说”及其对学术界的影响为情境，引导学生以“遗传物质能蕴藏大量遗传信息”为依据，分析和评价该假说是否支持核酸作为遗传物质，并做出合理的解释，从而感悟科学思维在揭示生命本质中的重要性。教师还可以在课堂中组织学生基于科学事实和证据构建DNA模型，激发他们的创造能力。合适的情境创设有助于学生在课堂上成为主动参与的研究者，并在情景化学习中促进高阶思维能力的萌芽和生长。

4.2 构建思维分析导图，让高阶思维的思维过程可视化

生物学课堂教学中，教师可引导学生基于复杂的问题情境，将思维过程绘制成思维分析导图，推动高阶思维能力的形成和发展。以2020年高考全国I卷生物第31题为例，教师先引导学生基于题干信息找出所需的必备知识，再指导他们运用“执果导因”或“由因导果”思维方法进行分析和推理，用箭头将题干信息（实验结果）和必备知识进行关联，构建思维分析导图（图1），使高阶思维的思维过程可视化，并在师生的交流中完善思维路径。

图1 第31题的思维分析导图

构建思维分析导图，有助于教师发现学生思维方法和思维逻辑中存在的问题，进而引导他们学会有效提取情境信息，梳理解题所需的生物学原理、概念，灵活运用科学的思维方法，在相关要素之间建立合理的逻辑关系，形成清晰的解题思路，促进学生高阶思维能力逐步形成。

4.3 以生命观念为指导，推动学生高阶思维能力的发展

生命观念是指对观察到的生命现象及其相互关系或特性进行解释后的抽象，是能够理解或解释生物学相关事件或现象的意识、观念和思想方法。生命观念只有在较好地理解生物学概念基础上形成，才能有效推动高阶思维能力的发展。如第31题（3）的解题关键是能否深入到细胞能量代谢层面解释体重下降的原因，这可以运用物质和能量观、系统观来指导思维的深入。在这些观念的指导下，学生会对细胞中各类能源物质的利用进行变通，意识到细胞因缺乏葡萄糖供能不足时，会通过利用其他能源物质，如增加脂肪和蛋白质的分解，来保证细胞的能量供应，进而有效解决问题。因此，教师关注学生的生命观念的形成和理解，有利于学生解决复杂情境中的劣构问题，推动他们高阶思维的发展。