周 瑾

（南京航空航天大學附屬初級中學 江蘇南京 210001）

高階思維是指發(fā)生在較高認知水平層次上的心智活動或認知能力，在教學目標分類中表現(xiàn)為分析、評價和創(chuàng)造。探究實驗是培養(yǎng)學生高階思維的重要途徑，科學史上的經(jīng)典實驗更是培養(yǎng)學生高階思維的重要載體。在教學過程中，教師不能簡單講述實驗過程，而要依托科學家實驗的步驟，對實驗進行剖析，將問題逐一呈現(xiàn)給學生，尤其需注重引導學生理解提出推論的過程，推理實驗現(xiàn)象與結(jié)論之間的邏輯關(guān)系，從而幫助學生發(fā)展思維能力，加深學生對概念的理解。

蘇教版生物學八年級下冊第二十二章第一節(jié)“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”中選用了德國科學家的經(jīng)典實驗，引導學生討論：傘藻移接實驗說明了什么？這個實驗要解決的問題是：生物的性狀是由細胞核控制還是細胞質(zhì)控制的？實驗說明傘藻細胞核中具有控制性狀的遺傳信息?？茖W史上的經(jīng)典實驗結(jié)論已經(jīng)深入人心，學生往往不愿意再去分析和思考實驗設(shè)計和過程，更傾向于直接尋找結(jié)論。科學發(fā)現(xiàn)的歷程中承載和表達了科學家們科學思維，學生僅憑實驗結(jié)論是無法感知這些的。故在教學中，教師應(yīng)依托教材，適度拓展相關(guān)科學史實，引導學生體驗探究，發(fā)展高階思維。

1 情境創(chuàng)設(shè)

德國藻類學家黑默林用傘藻作了一系列有關(guān)細胞核和細胞質(zhì)關(guān)系的實驗研究。傘藻是學生比較陌生的植物，教材中使用的背景資料較少，教師應(yīng)該依托這個背景創(chuàng)設(shè)情境，通過科學家開展研究的事例，激發(fā)學生的好奇，喚起學生探索知識的欲望，引導學生由初級的“有趣”上升為樂于探索的“樂趣”。

教師播放傘藻視頻，讓學生了解傘藻的分布、外形和生活場景，激發(fā)他們的探究興趣。接著，教師提問：傘藻作為移接實驗材料的優(yōu)勢是什么？并用問題串進行引導：①傘藻的結(jié)構(gòu)有幾個部分？②每個部分內(nèi)有什么結(jié)構(gòu)？③實驗一的兩組實驗切除了什么結(jié)構(gòu)？留下什么結(jié)構(gòu)？④長出的傘帽是否與原來一樣？

在本環(huán)節(jié)中，學生思路一直在圍繞傘藻的結(jié)構(gòu)。教師引導學生從科學家的選材、設(shè)計思路、證據(jù)的可靠性等方面進行比較、分析、判斷、解釋。學生通過思考，明確了傘藻的基本結(jié)構(gòu)、細胞質(zhì)和細胞核的位置，對于傘藻傘帽能夠再生也有了清晰的認識。學生順應(yīng)科學家的思路去發(fā)現(xiàn)問題，體會科學家的思維方式，有利于激發(fā)高階思維和進一步的探究。

2 任務(wù)驅(qū)動

學生在初一已有前概念：細胞核內(nèi)有遺傳物質(zhì)，能夠傳遞遺傳信息。在討論這個探究實驗時，學生容易將前概念帶入，或直接尋找教材中的結(jié)論。這樣的學習方式對學生的理性思維能力的培養(yǎng)是極為不利的。教師應(yīng)在教材提供的實驗過程的基礎(chǔ)上，對實驗內(nèi)容進行重新建構(gòu)，圍繞科學探究實驗的要求，針對不同的實驗變量，引導學生重新設(shè)計實驗。對科學問題而言，實驗變量的控制非常重要。教師通過引導學生分析變量和設(shè)計實驗，獲知學生對于教材中科學家實驗的理解程度，有利于激發(fā)學生探究興趣，激活思維。

教師將學生分組，每組提供2種傘藻模型。模型分為傘帽、傘柄、假根3段，均可拆開拼接，方便學生實驗。之后，教師通過任務(wù)驅(qū)動的方式，讓學生自主探究，在探究中發(fā)現(xiàn)問題、尋找問題的答案，啟發(fā)學生對證據(jù)、推理和結(jié)論等進行反思評估，最終歸納提煉原理、規(guī)律，從而加深學生理解，提升科學思維。

任務(wù)（1）依據(jù)教材的實驗一，分析：切掉傘帽后，重新長出的傘帽的性狀是與假根有關(guān)還是與柄有關(guān)？

任務(wù)（2）模擬科學家實驗場景設(shè)計對照實驗。在教材的實驗的基礎(chǔ)上，教師要求學生將模型進行兩兩組合，根據(jù)不同變量設(shè)計對照實驗。教師根據(jù)科學史探究實驗的步驟，提供探究的方向，引導學生。對照實驗要求除了對實驗所要求研究因素或操作處理外，其他因素都保持一致。學生比較實驗結(jié)果，明確傘藻的假根還是傘柄對傘帽的影響和處理效應(yīng)或意義。圖1為在變量分別為傘柄和假根的情況下的實驗設(shè)計。

圖1 變量為傘柄和假根的實驗設(shè)計

任務(wù)（3）學生進一步探究：如何使移接體長出菊花型傘帽？在前面實驗的基礎(chǔ)上，學生接著設(shè)計出實驗④并明確其對照實驗（圖2），再次明確假根的作用。

圖2 使移接體長出菊花型傘帽的實驗設(shè)計及其對照實驗

本環(huán)節(jié)注重教學重心的轉(zhuǎn)換與內(nèi)容再構(gòu)的變化，關(guān)注重點從知識結(jié)果的傳遞和掌握轉(zhuǎn)變?yōu)閷W習過程和意義的理解。學生通過對科學家實驗的分析，以教材上的4組實驗重新組合，兩兩對照，在一個實驗中可以挖掘出與對照實驗相關(guān)的多種思路。學生解釋發(fā)表觀點，將知識整合到新的任務(wù)中，在思考中得到樂趣，在思考中開拓思路，在思考中提高素養(yǎng)。

以學生為中心參與課堂是影響高階思維技能培養(yǎng)的一個關(guān)鍵因素，教學的重點應(yīng)該是教會學生推理、教會學生思考上。通過任務(wù)驅(qū)動，學生領(lǐng)悟到科學家的經(jīng)典實驗，看似簡單，實際上每一步實驗都是科學家經(jīng)過思考，反復(fù)實驗，才能得出結(jié)論。學生通過科學史的學習，潛移默化中提高科學探究能力，培養(yǎng)創(chuàng)新意識和不畏艱難的探索精神。

3 遷移運用

雖然教材上的探究任務(wù)已經(jīng)完成，但此時學生的思維已經(jīng)很活躍，教師及時引導學生遷移、深化知識，發(fā)展分析、評價、創(chuàng)造等高階思維能力。

教師再次提問：實驗中兩種傘藻的假根處有沒有細胞質(zhì)？學生討論、分析，發(fā)現(xiàn)：假根處也有細胞質(zhì)的存在，因此長出的傘帽無法準確判斷是細胞核還是細胞質(zhì)起的作用。

教師據(jù)此引入傘藻核移植的拓展實驗：將菊花形帽的傘藻的核移入到去核并去帽的傘形帽傘藻的假根中去，得到與菊花形帽傘藻一樣的菊花形帽。

學生討論傘藻核移植實驗的現(xiàn)象，從而明確細胞核的決定作用，強化傘藻細胞核中具有控制性狀的遺傳信息這一概念。

教師展示克隆羊?qū)嶒?，進一步拓展學生思維：培育多莉羊的過程中，科學家采用了克隆技術(shù)。從一只成年母羊身上提取體細胞，把這個體細胞的細胞核注入另一只母羊的卵細胞之中，而這個卵細胞已經(jīng)抽去了細胞核，最終新合成的卵細胞在第三只母羊的子宮內(nèi)發(fā)育形成了多莉羊。多莉的性狀應(yīng)該和哪只母羊基本相同？學生討論回答出“與提供細胞核的母羊基本相同”。

教師將教學內(nèi)容與真實生活情境相聯(lián)系，解決問題、拓展應(yīng)用，使學生能夠串聯(lián)起新舊知識，并展開反思、批判、創(chuàng)新的思維活動。

4 激勵評價

評價是課堂教學中至關(guān)重要的一部分，課堂教學過程及時的評價對學生有很強的激勵作用。尤其是在任務(wù)環(huán)節(jié)，教師應(yīng)及時進行評價，引導學生在評價他人與被評價的過程中進一步改正缺點、發(fā)揮優(yōu)勢，促進學生理解科學知識，發(fā)展高階思維能力。

在本次教學中，學生需要通過思考辨別傘藻的基本結(jié)構(gòu)、細胞質(zhì)和細胞核的位置以及2種不同傘藻的區(qū)別。這要求學生閱讀教材、分析資料，有助于促進學生養(yǎng)成比較分析的習慣。在探究過程中設(shè)計實驗方案，需要學生對教材上的實驗進行分析重構(gòu)，對學生的判斷、檢驗等思維能力培養(yǎng)有很大幫助。最后，教師通過情境的創(chuàng)設(shè)，任務(wù)的驅(qū)動，激活學生思維，幫助其進一步內(nèi)化知識。

對學生表現(xiàn)出來的高階思維能力進行全過程的評價，并通過評價得到的信息，了解學生高階思維能力的水平以及高階思維教學存在的問題，能夠幫助教師改進教學設(shè)計與教學行為，形成教、學、評一致性。

“傘藻移接實驗”是初高中教材中的經(jīng)典實驗，教師深入挖掘教材中的科學史資源，以科學家經(jīng)典實驗為依托，引導學生體驗科學家思維，使學生認識到生物學概念的形成需要在實驗探索中不斷發(fā)展和完善，逐步鍛煉高階思維和解決問題的能力。