高阶思维培育视角下的“体液调节”单元学习活动设计

摘 要 以“体液调节”单元学习为例，构建培养学生高阶思维的单元学习活动模型。 探讨在组织单元学习活动中，通过阐明机理、系统分析;质疑评价、审视评论;创新方案、问题解决等策略，培养学生分析、评价、批判性思维和创造性思维等高阶思维能力。

关键词 高阶思维  单元学习  体液调节  生物学教学

中图分类号 G633.91                    文献标志码 B

高阶思维是指发生在较高认知水平层次上的心智活动或认知能力。布鲁姆教育目标分类理论中的分析、评价和创造属于高阶思维。单元学习活动是依据学生认知发展规律和学科知识逻辑，在任务驱动下对教学内容重组及教学结构优化，以引领学生通过分析推理、论证评价和批判创新思维，主动参与基于真实情境中问题解决的深度学习活动。如何在单元学习活动中发展学生高阶思维？以2019年版人教版生物学《选择性必修1·稳态与调节》中“体液调节”单元教学实践为例，加以分析。

1  构建高阶思维视角下的单元学习活动模型

高阶思维培育视角下的课堂教学是对传统教学的结构性变革，是由以知识本位转向以素养与思维本位。教师可以单元学习活动为载体，使学生“沉浸”在学习中，在参与复杂问题解决过程为主线的思维活动中培养思维、提升能力，从而培养生物学学科核心素养。

在“体液调节”单元学习中，教师梳理单元知识脉络，以整体视角重组及提炼单元学习内容，根据课标和学情确定具有引领性的单元学习主题，再明确指向素养的单元学习目标，设计具有挑战性的学习任务，组织多样化的单元学习活动和持续性的评价，促进学生提升高阶思维。其教学模型如图1所示。

2  单元学习活动中培养学生高阶思维的路径思维是由“疑问”引发。高阶思维培育视角下的单元学习活动应该以单元主题为统领，围绕目标，以激发学生思维和学习动机为起点，通过真实情境的问题驱动，引导学生情境生疑、问题质疑和探究释疑，达成变式迁移，培养学生分析、评价和创新的能力，提升学生的思维品质。

2.1 组织单元学习活动，提高学生分析能力

2.1.1 深入分析，阐明机理

分析是解决问题的基础。在单元学习活动中，教师基于教学的重点、难点适度拓展，引导学生深入挖掘分析核心知识和关键问题，理解其生物学机理，使学生知其然、更知其所以然，从而透切理解单元重要概念，提高学生的分析能力。

在血糖平衡调节的学习中，学生阅读资料，分析血糖平衡的调控机制，建立基于胰岛素和胰高血糖素作用的血糖调节模型。教师提出问题：为什么人体升血糖的激素有多种，而只发现了胰岛素这一种降血糖的激素？为什么胰高血糖素增多能促进胰岛素增多，反之不行？基于机体代偿性调节，教师引导学生分析胰岛素抵抗与胰岛素的联系，使学生理解：治疗糖尿病药物的意义是由调节血糖平衡转为调节细胞代谢为目的，增加细胞对胰岛素的敏感性，从而通过调节细胞代谢，让机体重新建立血糖平衡。

胰岛素是血糖平衡调节的关键激素。学生除了需要掌握胰岛素怎么降血糖，还应深入分析其能降血糖的原因。教师借助人教版选择性必修1教师用书第128页的图示，引导学生思考分析胰岛素降低血糖作用的機理。教师创设问题情境：胰岛素受高血糖刺激后，它如何找到组织细胞？受体活化后，细胞内发生哪些物质变化以体现胰岛素促进细胞合成糖原及血糖转化？葡萄糖如何进入组织细胞？信息分子对葡萄糖转运蛋白的分泌及其数量有什么具体影响？怎样根据图示解释胰岛素促进细胞摄取、利用和储存葡萄糖从而降低血糖？

抗利尿激素是水平衡调节的关键激素。在单元学习活动中，教师引导学生借助图示，分析抗利尿激素促进肾小管和集合管重吸收水的作用机理。教师创设问题情境：抗利尿激素受什么刺激被激活？它如何找到组织细胞？它作用于肾小管上皮细胞后导致其细胞膜上水通道数量发生什么变化？为什么？通 过分析图示，学生认识到：抗利尿激素促进含水通道蛋白的囊泡移向细胞膜，水分通过协助扩散被重吸收入肾小管上皮细胞。

此外，学生难以精准判断反馈调节与分级调节、体液调节与神经-体液调节。教师在课堂上组织学生讨论分析临床疾病情况，构建甲状腺激素和性激素的分级调节及反馈调节机制，引导学生结合实例进行概念辨析，捕捉关键信息加以判断，培养学生思辨能力和综合分析能力;引导学生比较和辨析易混淆概念，培养学生思维的广阔性和灵活性，突破教学难点。

2.1.2 系统分析，整合信息

正确的分析方法是分析生物学知识各要素本质，理解各个要素之间的内在联系，系统分析、整合信息，揭示单元整体知识的本质和规律。

在单元学习活动中，教师按照“一种激素调节→多种激素相互关系→神经-体液协调共同维持稳态”的研究方法，引导学生综合分析体液调节各实例，找  出其共性，统一以天平两侧平衡为模型：分析血糖来  源和去路的平衡调节;分析产热量和散热量的平衡调  节;分析通过调节饮水和排尿，调节水盐平衡。教师  引导学生从整体分析体液调节与神经调节在参与生  命活动过程中的协调平衡，找出它们生命活动的规  律，整体构建单元知识中的稳态与平衡的调节机制  （图2），从而达成单元大概念知识结构的整体认知。此外，考虑到下丘脑是内分泌的枢纽，教师还可以引  导学生将与下丘脑相关的知识整合串联，聚点成线、连线成网，组成完整的知识网络。

在单元学习活动中，教师组织学生运用稳态与平衡观、信息观和系统观，深入分析、透彻理解核心知识的内在机理。同时，教师应注重系统分析，将知识整体化、结构化，促使学生构建具有生长力的认知体系，从不同角度提升学生分析能力。

2.2 组织单元学习活动，发展学生的评价能力

2.2.1 基于经典实验，设疑评价

经典实验蕴含了丰富的生物科学方法和思维品质，是优质的教学资源。经典实验发展过程中充满了质疑和批判思想。质疑是思维的起点，是学习的动力。批判性思维要求会质疑、重实证、讲逻辑，是将知识的表象和本质区分开来的能力。质疑评价促进了学生的深度学习。

在单元学习活动中，针对促胰液素的发现，教师以问题串形式，组织课堂评价活动：① 十二指肠和胰腺位于内脏，受自主神经支配。你是否支持“胃酸刺激小肠的神经，胰液的分泌是神经调节”的观点？说明评价理由。②除了神经调节，沃泰默还考虑到胃酸刺激的信息通过血液循环途径传递到胰腺的可能。针对沃泰默设计的三组实验结果，你是否支持沃泰默认为小肠上的神经是难以切干净的观点？③ 斯他林和贝利斯对沃泰默实验大胆质疑的理由是什么？他 们如何提出假设并设计实验？你同意他们的解释吗？阐明评价依据。④如何排除稀盐酸和小肠黏膜本身成分对实验结果的干扰？请设计实验补充。⑤斯他林和贝利斯实验的巧妙之处在哪里？

2.2.2 组织学生讨论，阐明观点

评价是基于标准进行的评判，是批判性思维的核心。教师引导学生深度学习、审视评论，使学生在参与“重思强辩”的课堂评价中外显在解决问题过程中的思维痕迹，并使之成为课堂生成的教学资源。

教师组织学生讨论：为探究雄性激素与动物性行为的关系，某实验小组用未成熟的仔公鸡为材料，摘除其睾丸。仔公鸡长大后，不啼鸣和无求偶行为，说明雄激素能促进和维持公鸡第二性征和求偶行为。请对该实验不严谨之处加以补充。第一、二小组补充实验，学生各抒己见提出不同方案：①再移植睾丸;②再移植睾丸，观察公鸡的第二性征和求偶行为;③ 饲喂含雄性激素的饲料;④ 饲喂含雄性激素的饲料后，观察公鸡的第二性征和求偶行为。第三、四小组对第一、二组的观点审视评论，明确方案①和②不能确定公鸡第二性征和求偶行为是雄性激素导致，方案③缺少因变量的检测。最终，学生认可方案④才是最严谨的设计。

在单元学习活动中，教师引导学生针对经典实验  的假设、设计及结果作出评价，解释完善实验方案;针  对实验设计方案，质疑评价、审视评论，探讨实验是否  达成目标，培养思维的深刻性、严谨性。教师通过课  堂评价促进课堂生成，激发学生的反思性学习和知识  迁移运用，发展学生的评价能力，达成“教-学-评”一致的教学理念。

2.3 组织单元学习活动，培养学生的创新思维

2.3.1 引导假设论证，探讨创新方案

学习经典实验中的新发现可以培养和提高学生的创新意识和科学素养。学生在图3所示的探索“胰岛素的发现”过程中，经历了“生物学事实→假说论证→新问题→新方案论证→新设想”的螺旋上升式思维推理过程，在跟随科学家探究未知，获得新知的科学探究过程中，培养了创新思维。

2.3.2 啟发思维碰撞，促进问题解决

教师联系学生的生活实际，创设开放性问题情境，激发学生发散性思维，让学生通过思维对话、交流互动、质疑评价等多元思维碰撞，提升思维品质;促进学生用创造性思维解决实际问题，发展髙阶思维。

教师组织单元学习活动，引导学生思考讨论：① 糖尿病都可以通过注射胰岛素的方式进行治疗吗？为什么？若要为Ⅰ型糖尿病患者设计一个随身携带的“人工胰岛”，要解决什么问题？请说说你的设计思路。为什么有些糖尿病人存在高血糖和高胰岛素、糖尿病和肥胖同时出现的现象？你怎样理解美国学者提出的“是胰岛素本身导致了胰岛素抵抗”？如 何防治Ⅱ型糖尿病？② 假如抗体与甲状腺细胞膜上的促甲状腺激素TSH 受体结合，那么，甲状腺激素的分泌量将如何变化？治疗此患者其药物作用的原理是什么？③ 研究表明，体内过量酒精会抑制下丘脑调节水盐平衡的功能。过量饮酒后，人体会出现尿频和口渴现象，其原因可能是什么？④ 日常生活用品或食品中若含有过量激素对身体健康有什么影响？

在单元学习活动中，学生学习和借鉴经典实验中体现的科学思维方法，提出假设、创新设计实验，并将体液调节与与生活实际问题相结合，通过知识迁移运用，解决问题，发展创新思维。

总之，在高阶思维培育视角下的单元学习活动，教师应该将教材整体逻辑转化为学生学习逻辑。通过问题驱动，组织学生参与分析与综合、审视与评价、批判与创新等单元学习思维活动，深度学习，用生命观念解释、评价有关生物学现象，养成健康文明的生活方式，使学生在解决真实问题过程中发展髙阶思维。

参考文献：

[1] 洛林·W.安德森等.蒋小平，张琴美，罗晶晶.布鲁姆教育目标分类学修订版[M].北京：外语教学与研究出版社，2009：60-66.

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[3] 江钐.基于科学思维的深度探究[J].中学生物教学.2018，（5）：13-15.