基于技术思维： 生物课堂“做中学”的进阶教学

朱魏

[摘要] 技术思维是在STS教育中衍化出的生物学科素养之一。在高中生物教学中渗透技术思维，使学生在面对生物学相关问题时，能应用技术与工程思维方法展开讨论、实施、审视与验证，从而将科学概念、探究与实践技能、科学思维和社会责任等方面的素养融会贯通，进而发展为永久的、综合的科学素养。基于情境性、活动性、进阶性开展“做中学”课堂活动，有效渗透生物学科技术思维。

[关键词] 技术思维;做中学;进阶教学

一、技术思维的价值意蕴

科学与工程学实践中，引导学生提出问题、确立并实施研究方案、运用证据进行辩论与评估并交流信息，促进学生在面对真实情境问题时联系学科相关知识，从探索与设计中获得学习体验。其中，技术思维属于关键能力范畴。依据《普通高中生物学课程标准（2017年版）》编排的选择性必修三《生物技术与工程》中也要求，学生能够面对日常生活或社会热点中与生物技术与工程有关的话题，基于证据运用生物学基本概念和原理进行分析论证，举例说明生物技术的原理与社会之间的关系。例如，对日常生活中发酵食品的生产原理、安全性等状况做出合理的判断，能对生物技术的原理、目的、步骤开展分析、讨论和评价。因此，技术思维在高中生物学科素养中处于重要地位。

STS教育的主要思想是引导学生把对自然界的理解、改造世界的手段和日常生产生活联系起来，使学生更多地关注社会实际，培养学生的决策能力，将科学、技术、社会有机结合，最终形成正确的科学价值观，因而技术思维在现代教育中占有重要地位。

二、基于技术思维的进阶教学案例

技术思维在高中生物教学中尤为突出。以人教版高中生物选择性必修三《生物技术与工程》为例，探讨教学活动中让学生进阶思考，培育技术思维的策略。

（一）情境性：从技术到工程

依据指向核心素养的教学方式，教师应从学生的经验出发，创设基于真实情境的关键问题，将关键问题转化为进阶型的任务群，并通过活动单、流程图或概念图等方式呈现，让学生在真实情境中学习，更能够明确生物学概念与社会生活的联系，并理解其意义。

在“传统发酵技术的应用”一课中，以中国传统的黄酒酿造技术、家庭果酒酿造技术到现代产业化啤酒酿造工程的真实情境贯穿课堂，设置关键问题：发酵技术与发酵工程的区别与联系是什么？进而采用“任务—情境—反馈”式的课堂活动方式，通过感知传统发酵工艺，概括发酵概念、设计实验方案，总结实验原理、改进实验装置，果酒进阶果醋等一系列的课堂互动，以动静结合的方式体验科学技术历程。这样的设计让学生模拟改进装置的过程，让学生从技术操作上升到工程思想，符合人类探索科学的历程，最终升华到科学、技术与工程有机融合的教育。

（二）活动性：从实践到创新

“做中學”的教学模式响应了新课改要求，在做中直观感知、在做中深度学习、在做中建构概念、在做中创新设计，这些都是学科素养中技术思维能力的体现。“做”的辅助工具是活动任务，活动任务中设置的启发性问题，有利于学生发散性思维的培养;教师引导学生通过多维的角度进行思考和理解，积极参与课堂讨论和展示评价，让技术思维体现在科学术语汇报中，更是将技术思维渗透到生物学课堂的各个方面。

在“传统发酵技术的应用”一课中，设置了下列活动，从实践到创新层层进阶，从经验、原理到创新，让技术思维渗透在课堂活动过程中。

活动1是小组合作、设计方案。小组依据生活经验，通过下表所示的实验流程单（如表1所示）进行实验方案的设计，以启发性问题串联学生的发散性思维。在教师指引下，学生相互配合进行实验方案的交流，通过讨论、交流和互动深入体验设计的过程，从而让学生在设计实验方案的过程中理解果酒发酵的原理，进而引入到对酵母菌发酵原理的理解。

活动2是动手操作、果酒装瓶。小组合作利用实验材料完成果酒的装瓶，通过亲身实践以理解果酒制作过程中需要注意的问题，丰富学生的感性认知。

活动3是改进装置、进阶果醋。通过呈现一份精心设计的先行组织者材料，让学生在阅读材料时，深刻体会果酒发酵与果醋发酵的区别与联系，然后利用课堂上模拟果酒装置及果醋装置的构建，不仅学会根据实验原理搭建装置，还能够在构建装置的过程中培育技术思维。

整个课堂活动流程板块清晰、目的明确，让学生在动手做的过程中，深刻理解核心概念，培育技术思维。

（三）进阶性：从知识到思维

建构主义学习理论认为，学习是引导学生从原有知识经验出发，自主建构新的经验，探究式学习是个人建构主义学习理论在教学中的具体应用。“做中学”强调的是学生主动地去体验生物学情境，多角度、多层面地去对材料进行选择、加工和处理，师生共同讨论和质疑，实现新旧知识的冲突，从而能够系统化地构建知识体系，进一步形成思维能力。在这一过程中，学生的认知能力产生从知识到思维的跃进。

三、问题与展望

在做中学的课堂中，技术思维经常被等同于实验流程或技术方法，这样就偏离了技术思想，所以在实践教学中渗透技术思维时要注意规避一些误区。

一是技术思维模式化。在教材中会呈现许多典型的实验方案，如果在教学中只是停留于识记实验方案的过程与原理，却缺少合作探究的过程并通过实验方案理解其中的原理，就会出现技术思维模式化的问题。基于技术思维的生物学教学应注重学生已有的知识背景、科学探究的基本思路和方法，设计出独特、科学、合理的实验方案。在高中生物教学过程中，可以进行搜集生物学资料、构建初始实验流程单、填写汇报单等课前准备活动，以形式上的多样化促进学生主动开展头脑风暴，形成更有创意的实验方案。

二是技术思维偏离化。做中学模式突破教与学的割裂，让学生带着饱满的热情参与课堂，使生物课堂生动活泼。但是，在高中生物教学中活动的多样化容易产生课堂取向的偏差，这就容易使课堂偏向模型建构或者实验设计，造成技术思维培育缺失。

新课改、新高考已然来临，学生的生物学科素养应跟上时代发展的需要，这就需要教师利用“做中学”教学模式提升学生的技术思维，在教学中设置多种形式的活动，一改枯燥的课堂氛围，打造优质生物课堂，提高学生的生物学科素养。