（南京師范大學附屬中學 江蘇南京 210003）

知識時代對人才的素質要求偏重于九大能力：創(chuàng)新、決策、批判性思維、信息素養(yǎng)、團隊協(xié)作、兼容、獲取隱性知識、自我管理和可持續(xù)發(fā)展能力。這九大能力被稱之為高階能力。高階能力是以高階思維為核心，解決劣構問題或復雜任務，具體指問題求解、決策制定、批判性思維和創(chuàng)造性思維能力，是綜合運用分析性、創(chuàng)造性和實踐性思維的能力。所謂高階思維是發(fā)生在較高認知水平層次上的心智活動或較高層次的認知能力。例如，其在教學目標分類中表現(xiàn)為較高認知水平層次的能力，具體表現(xiàn)為分析、綜合、評價。促進學習者高階能力發(fā)展是面向知識時代教學設計研究與實踐的宗旨，因此，探討促進學習者高階思維發(fā)展的教學問題設計，是當代教學設計研究最為重要的課題之一。生物學作為一門基于實驗的自然科學，在培養(yǎng)學生高階思維能力方面可以起到示范性作用。因而，探索高中生物課堂任務設計方案，培養(yǎng)學生的高階思維能力很有必要。

1 比較類比，自主構建系統(tǒng)概念

教師在課前布置學習任務：你所了解的系統(tǒng)有哪些？請通過推薦材料和網絡搜索材料的學習，了解系統(tǒng)有哪些特點？課前學習任務使學生了解到系統(tǒng)有兩大基本特征：有多個元素組成；元素之間有相互聯(lián)系。教師提出問題，引導學生討論，使學生深刻理解系統(tǒng)的概念和明確生態(tài)系統(tǒng)的組成、結構和功能：細胞是不是一個系統(tǒng)？神經系統(tǒng)是不是系統(tǒng)？生態(tài)系統(tǒng)是不是也符合系統(tǒng)的兩大特征？

這個設計很好地闡釋了概念構建在培養(yǎng)學生高階思維能力方面的作用，尤其是類比和歸納能力。這樣一方面可以讓學生深刻了解系統(tǒng)的基本特征；另一方面，學生通過結合之前所學知識感受到生態(tài)系統(tǒng)這一名詞并不是孤立的，對更好地體會知識之間的聯(lián)系起到了不可估量的作用。學生的認識水平在類比歸納中得到了提升，提高了思維水平。

2 文史自然，理論與實踐相結合

教師引導學生分析宋代詩人楊萬里的一首“小池”——“泉眼無聲惜細流，樹陰照水愛晴柔。小荷才露尖尖角，早有蜻蜓立上頭?！边@首小詩使學生體會到楊萬里描寫的就是一個池塘生態(tài)系統(tǒng)，既包含了池邊綠樹和新發(fā)荷葉等生產者、駐足蜻蜓等消費者、小池泉水中的分解者，也有明媚陽光輕柔微風等無機環(huán)境。接著，教師引導學生討論各成分之間的關系，學生不僅能說出“小荷、綠樹光合作用，池水、空氣中微生物分解有機物，陽光、空氣為生物成分提供物質和能量”，還能補充詩中“沒有的蜻蜓捕食蚊子等昆蟲，蚊子等昆蟲吸食植物汁液、花蜜”等。

學習自然科學，和文學并不對立，相反兩者可以很好地結合。本課的這項設計不僅讓學生有耳目一新之感，激發(fā)了學生的學習興趣、理性與感性相結合，更重要的是讓學生以此為例，理論聯(lián)系生活實際，深刻體會生態(tài)系統(tǒng)的四個組成成分及其相互關系。

3 通過實例，找出一般規(guī)律原理

教師提供有關熱帶雨林和苔原的圖片和文字資料，引導學生關注苔原生態(tài)系統(tǒng)和熱帶雨林生態(tài)系統(tǒng)的差異，并提出以下問題：生活在苔原和熱帶雨林生態(tài)系統(tǒng)中的動植物種類和數(shù)量有何差異？當受到外界干擾時，哪種生態(tài)系統(tǒng)更容易遭到破壞？當遭到破壞時，哪種生態(tài)系統(tǒng)更容易恢復？學生一致贊同熱帶雨林的動植物種類和數(shù)量明顯比苔原多，也基本一致認為苔原更容易遭到破壞。教師要求學生闡述理由。在闡述理由的過程中，學生自發(fā)得出一般規(guī)律：生態(tài)系統(tǒng)的物種多樣性程度越高，抵抗力穩(wěn)定性越強，而恢復力穩(wěn)定性一般就越弱。

這段學習任務的設計很好地體現(xiàn)了“教師為主導，學生為主體”的教學理念。教師的作用體現(xiàn)在設計案例并布置任務。學生在完成對問題的思考和討論過程中自主總結出一般規(guī)律及原理，這不僅有助于對生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的理解，也有助于提高分析歸納的高階思維能力。

4 構建模型，直觀體現(xiàn)抽象思維

教師提出問題：千萬年間地球上的自然生態(tài)系統(tǒng)經常遭受洪澇、火燒、蟲害，也遭受人類的砍伐與放牧等活動的干擾，卻依然維系生態(tài)系統(tǒng)的正常功能。為什么這些生態(tài)系統(tǒng)在受到干擾后仍能保持相對穩(wěn)定呢？這是一個非常復雜的問題，教師可以先將復雜的問題簡單化。例如，教師提供生態(tài)系統(tǒng)中旅鼠數(shù)量變化的資料，引導學生用文字、箭頭構建一個旅鼠和北極狐之間負反饋調節(jié)的模型。通過模型的構建（圖1），學生可以看出生態(tài)系統(tǒng)可以通過自我調節(jié)來維持自身的穩(wěn)態(tài)，而負反饋調節(jié)機制是生態(tài)系統(tǒng)自我調節(jié)的基礎。

當然上述模型對學生思維的要求比較高，學生初學時可能會有畏難情緒。此時，教師可借助系統(tǒng)思考的STELLA軟件，構建動態(tài)模型（圖2），使學生直觀地看出旅鼠和北極狐的動態(tài)變化，呈周期性波動，并且是捕食者（北極狐）隨著被捕食者（旅鼠）的變化而變化。這一任務的設計對學生理解這個負反饋調節(jié)過程和提升形象思維轉向抽象思維能力大有好處。

5 基于項目，面對真實問題情景

學生的學習不僅限于課堂教學活動，基于學校的“系統(tǒng)思考學習項目”——“守護秦淮河”課題，設計一系列與課堂學習有關的以學生為主體的動態(tài)教學活動。教師引導學生利用系統(tǒng)思考分析軟件STELLA，構建基于秦淮河治理的動態(tài)模型。學生通過模型的運行，可以看出沒有人為干擾，系統(tǒng)的各個組成成分保持穩(wěn)態(tài)；在一定干擾范圍內，系統(tǒng)也可以通過自我調節(jié)保持相對穩(wěn)態(tài)；但是在干擾程度超過河流的自我調節(jié)能力時，系統(tǒng)就會崩潰（魚類幾乎全部死亡）（圖3）。這種直觀的沖擊對學生培養(yǎng)保護環(huán)境意識也有很大的幫助。

此項學習任務是具體而開放的，可以激發(fā)學生的學習積極性，讓學生得以面對真實的問題情境實現(xiàn)知識的意義化建構，經歷更優(yōu)質、科學的學習過程，進而較大程度地激發(fā)學生的學習潛能，促進高階思維能力的提升。當然，這項任務也面臨一些困難，就是目前模型的構建偏于簡單，很多因素（比如空間）都被忽略了。另外，模型中的數(shù)據(jù)并不完全真實，所以只能模擬各組分的變化趨勢。如果長期研究，教師可以讓學生真實取樣記錄，這樣的結果會更加具有說服力。

6 表達觀點，提升辯證思維能力

通過本節(jié)課課堂任務的討論，學生可以了解種群通過捕食者與被捕食者之間的相互關系，也就是通過系統(tǒng)的負反饋調節(jié)而達到數(shù)量的相對穩(wěn)定。

另外，教師可給學生補充“旅鼠如何調節(jié)種群數(shù)量”的視頻，視頻中除了介紹旅鼠通過改變毛色和性情等來調節(jié)被捕食量以調節(jié)種群數(shù)量以外，還介紹了“當旅鼠種群數(shù)量增大時，旅鼠選擇集體跳海自殺”。請對此談談看法，旅鼠真的會自殺嗎？

這項任務的設計，一方面是對本節(jié)課內容的補充，使學生對生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)調節(jié)的認識更加全面深刻；另一方面旨在引導學生在學習基礎上，提出自己的觀點并說出論據(jù)，敢于質疑，并深入思考、科學嚴謹?shù)靥岢鲋С只蚍磳σ罁?jù)，從而培養(yǎng)其質疑能力和辯證思維的能力。