王岳瓊

（北京中學(xué) 北京 100018）

高中生物學(xué)教學(xué)關(guān)注學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，而思維是銜接不同維度核心素養(yǎng)的關(guān)鍵，多維素養(yǎng)的發(fā)展需要以思維的發(fā)展為基礎(chǔ)。因此，生物學(xué)教學(xué)應(yīng)以思維培養(yǎng)為核心目標，輻射其他素養(yǎng)的發(fā)展，以此來整合多維素養(yǎng)的協(xié)同發(fā)展。

安德森將認知過程分為識記、理解、應(yīng)用、分析、評價、創(chuàng)造。其中后三項為高階思維，教師應(yīng)給予更多關(guān)注。我國學(xué)者陳皓兮先生早在20世紀80年代提出了思維能力是生物學(xué)教育培養(yǎng)學(xué)生能力的核心所在，具體來說包括分析、比較、綜合、抽象、概括、判斷與推理等多種思維工具或方式。生物學(xué)科能力測評突出強調(diào)對實際問題進行綜合分析、批判性思考以及提出創(chuàng)新性解決方案等高階思維能力。學(xué)者們對高階思維的表述雖然不同，但對概括與分析、判斷與推理、評價與創(chuàng)新尤為關(guān)注。

高三復(fù)習(xí)不囿于某一節(jié)課的知識內(nèi)容，教師可以將知識內(nèi)容重新編排，按照新的體系或者角度進行知識內(nèi)容的重組，引導(dǎo)學(xué)生利用已學(xué)知識從新的視角分析和解決問題，以此為契機，培養(yǎng)學(xué)生的高階思維。

1 創(chuàng)設(shè)真實的問題情境，提高歸納和總結(jié)的能力，增強對已學(xué)概念的理解

經(jīng)過新課的學(xué)習(xí)，學(xué)生清楚了基本生物學(xué)概念，在高三復(fù)習(xí)課中，教師可以根據(jù)概念學(xué)習(xí)、建構(gòu)知識結(jié)構(gòu)的需要，選用問題情境促進學(xué)生深入理解概念的內(nèi)涵和外延，并構(gòu)建概念之間的有機聯(lián)系。復(fù)習(xí)課上，教師結(jié)合已學(xué)知識和真實的問題情境，開展學(xué)習(xí)活動，基于新的情境促進學(xué)生加深對已學(xué)知識的理解，明晰已學(xué)知識的內(nèi)在聯(lián)系，再引導(dǎo)學(xué)生歸納和總結(jié)，加深學(xué)生對概念內(nèi)涵和外延的理解。

例如，在以“從細胞、分子水平看環(huán)境對生物的影響”為主題的細胞膜結(jié)構(gòu)與功能的復(fù)習(xí)課中，教師可以將細胞膜的組成成分、組成成分的合成過程、細胞膜的功能、細胞膜與細胞內(nèi)外的聯(lián)系這些內(nèi)容組合在一個問題情境下進行復(fù)習(xí)，并構(gòu)建彼此的聯(lián)系。在細胞膜這部分內(nèi)容的新課學(xué)習(xí)中，學(xué)生主要關(guān)注細胞膜的組成和功能相關(guān)實驗，結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系，以及對相關(guān)生物學(xué)現(xiàn)象的分析。復(fù)習(xí)課與新課相比，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了細胞膜的基本結(jié)構(gòu)和功能，以及基因表達、基因與蛋白質(zhì)的關(guān)系等內(nèi)容。教師在復(fù)習(xí)課時需要幫助學(xué)生將細胞膜的知識與基因、環(huán)境等內(nèi)容構(gòu)建聯(lián)系。教師引入鹽脅迫條件對植物細胞膜結(jié)構(gòu)和功能的影響，提供實驗數(shù)據(jù)，引導(dǎo)學(xué)生分析鹽脅迫前后植物細胞膜的成分和功能的改變，如細胞膜上的飽和脂肪酸的比例在鹽脅迫條件下的提高，流動性降低，膜上Na+/H+逆向轉(zhuǎn)運蛋白含量的提高。結(jié)合膜結(jié)構(gòu)的這些改變，教師引導(dǎo)學(xué)生分析細胞膜結(jié)構(gòu)的改變與細胞內(nèi)部的各個結(jié)構(gòu)的功能以及與外部的環(huán)境條件的關(guān)聯(lián)，從而使學(xué)生建立認識：外部環(huán)境通過細胞膜影響細胞內(nèi)部的基因表達，繼而影響細胞內(nèi)部的物質(zhì)合成，實現(xiàn)對細胞膜結(jié)構(gòu)的改造，從而使植物細胞適應(yīng)外部環(huán)境的變化，增強抵抗逆境的能力。分析這一主題學(xué)習(xí)資料的過程中，學(xué)生復(fù)習(xí)已學(xué)的細胞膜的基礎(chǔ)知識，利用基礎(chǔ)知識解決“鹽脅迫條件下膜結(jié)構(gòu)和功能改變”這一現(xiàn)象的分子機制，從分子與細胞的水平，深入認識細胞與外部環(huán)境的相互作用關(guān)系，從細胞與外界環(huán)境的相互作用的角度，歸納和總結(jié)細胞膜的結(jié)構(gòu)與功能，從細胞膜的分子組成和結(jié)構(gòu)的動態(tài)變化中，理解生命的物質(zhì)性和細胞中物質(zhì)、能量、信息變化的統(tǒng)一性，進而加深對“細胞是生命活動的基本單位”這一概念的理解。

2 在已學(xué)知識的基礎(chǔ)上，通過具體問題的分析，增強邏輯推理能力

新課學(xué)習(xí)的重點在于建立生物學(xué)的基本概念，而復(fù)習(xí)課建立在學(xué)生已有基礎(chǔ)知識的基礎(chǔ)上，以復(fù)習(xí)課為契機，教師提供新的學(xué)習(xí)資源，促進學(xué)生在新的情境中，運用生物學(xué)知識進行推理，從而得出相應(yīng)研究的結(jié)果或結(jié)論。在此過程中，學(xué)生將基礎(chǔ)生物學(xué)知識運用到解決實際問題中去，增強了邏輯推理能力。

例如，將細胞癌變、基因表達及調(diào)控、基因工程的內(nèi)容進行綜合復(fù)習(xí)，教師乳腺癌細胞的研究為情境。學(xué)生已學(xué)習(xí)了癌細胞、基因表達、基因工程的基礎(chǔ)知識，有基因表達受到細胞內(nèi)外因素影響的基本認識。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生對比正常乳腺細胞和乳腺癌細胞，回顧癌細胞的特征。之后，教師引入長鏈非編碼RNA和miRNA及其作用過程、利用相應(yīng)基因工程技術(shù)開展對比實驗等新信息，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建長鏈非編碼RNA和miRNA對基因表達的影響、基因表達改變對細胞的結(jié)構(gòu)和功能的影響之間的邏輯關(guān)系。抑癌基因是學(xué)生已知的調(diào)控細胞增殖基因，通過此問題情景，學(xué)生進一步了解了抑癌基因受細胞內(nèi)信號（如長鏈非編碼RNA和miRNA）調(diào)控的方式，深入了解了信號調(diào)控因子對抑癌基因的促進或抑制作用、抑癌基因與細胞增殖和細胞凋亡的關(guān)系，之后將二者之間構(gòu)建邏輯聯(lián)系，從分子和細胞的水平揭示乳腺癌細胞的發(fā)生和特征。教師將細胞與影響細胞代謝的因素具體化，設(shè)置影響細胞基因表達的具體因素的問題情境，并利用概念圖的形式將邏輯推理過程外顯化，促進學(xué)生提高邏輯推理能力。

3 利用復(fù)習(xí)課，促進學(xué)生從感性思維向理性思維的發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生的批判思維

黑爾認為批判思維是對于已信服的理由加以適切反省的一種思考。現(xiàn)代批判性思維的代表人物杜威，提出了“反省性思維”。反省性思維是“對任何信念或被假定的知識形式，根據(jù)其支持理由以及它所指向的進一步的結(jié)論，予以能動、持續(xù)和細致地思考”。學(xué)者對批判思維的理解，可應(yīng)用于教學(xué)中。學(xué)生在學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識的同時需明確科學(xué)結(jié)論得出的一般原則。在復(fù)習(xí)課中，教師要引導(dǎo)學(xué)生通過細致梳理、分析已有結(jié)論的得出過程，找出已有結(jié)論得出的理由、依據(jù)、推論等，構(gòu)建出從問題分析起點到結(jié)論之間的邏輯環(huán)節(jié)，針對已有的結(jié)論，提出自己的見解。

例如，教師以“纖維素酶的改造”為主題，引領(lǐng)蛋白質(zhì)工程、基因工程、基因表達、生物進化等相關(guān)內(nèi)容的復(fù)習(xí)。教師為學(xué)生提供纖維素酶改造的各種研究方案的學(xué)習(xí)材料：①理性蛋白質(zhì)設(shè)計方案，依據(jù)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)找出產(chǎn)物抑制纖維素酶的原因，采用定點突變的方法改造纖維素酶的基因進而改造纖維素酶。②蛋白質(zhì)定向進化方案，以自然選擇為理論依據(jù)，利用易錯PCR、重組等方法獲得變異的菌體，之后進行篩選，得到符合要求的纖維素酶。③基于結(jié)構(gòu)生物信息學(xué)的纖維素酶結(jié)構(gòu)理性設(shè)計，通過一定的計算模擬與預(yù)測、結(jié)合基因工程指導(dǎo)纖維素酶的改造。學(xué)生結(jié)合已學(xué)的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、蛋白質(zhì)與基因的關(guān)系、基因工程的相關(guān)知識，逐個分析每一種纖維素酶改造方案的具體過程，在梳理纖維素酶改造方案的細節(jié)方法的過程中，形成自己的判斷。教師利用問題引導(dǎo)學(xué)生對每一種改造方案的優(yōu)缺點進行評價。例如，第一種方案的優(yōu)點是利用此法可通過改造基因，精確地改造蛋白質(zhì)。但蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性使得目前未精確了解蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，即進行定點突變的方案設(shè)計，難度較大，成功率不高。第二種方案在對要改造的蛋白分子結(jié)構(gòu)信息并不清楚的條件下，定向進化技術(shù)為蛋白質(zhì)改造提供了可能性。但這一方法的操作具有明顯的“盲目性”，這使得篩選有效突變體的工作強度非常大，同時極大降低了其改造的有效性。第三種方案結(jié)合了兩種方案的優(yōu)勢，同時隨著科技的發(fā)展，利用人工智能進行蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的預(yù)測，大大加速了蛋白質(zhì)的研究。學(xué)生在進行評價的過程中，能夠更深入的理解基因表達與蛋白質(zhì)的關(guān)系、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系、生物變異與環(huán)境的關(guān)系等內(nèi)容，并能關(guān)注生物學(xué)基本規(guī)律在生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用，使自己的思維更加理性，辯證地看待問題。在復(fù)習(xí)課中，教師應(yīng)綜合各種知識和研究方法，通過問題的引領(lǐng)，培養(yǎng)學(xué)生的批判思維。

4 利用復(fù)習(xí)課，設(shè)置適宜的開放性問題，引導(dǎo)學(xué)生提出解決問題的創(chuàng)新思路

科學(xué)本身就是探索未知世界的活動，探索未知世界的過程中創(chuàng)造性的活動貫穿始終。在復(fù)習(xí)課中，教師重在通過提供情境化的、多樣的學(xué)習(xí)資源，促進學(xué)生個性化學(xué)習(xí)與合作學(xué)習(xí)，在發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、尋找證據(jù)、建立聯(lián)系等學(xué)習(xí)活動過程中，體驗科學(xué)探究的過程、掌握分析問題的思路和方法，發(fā)展高階思維能力，將生物學(xué)現(xiàn)象與生物學(xué)基礎(chǔ)知識建立有機聯(lián)系，由表及里深入理解生命現(xiàn)象背后的規(guī)律，創(chuàng)造性的應(yīng)用知識。

例如，學(xué)生已經(jīng)在新授課中學(xué)習(xí)了生態(tài)系統(tǒng)的組成、生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和生態(tài)系統(tǒng)的功能。在復(fù)習(xí)這一單元的內(nèi)容時，教師可以用“稻蝦共作”為問題情境，為學(xué)生提供水稻的生長周期及習(xí)性、小龍蝦的生活史及生活習(xí)性的資料，請學(xué)生設(shè)計一個“稻蝦共作”的人工生態(tài)系統(tǒng)。作為開放性的問題，這一任務(wù)沒有固定的答案。學(xué)生在設(shè)計這一人工生態(tài)系統(tǒng)的過程中，要利用生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識分析二者共作較水稻單作的優(yōu)勢，如可以更合理的利用光能，小龍蝦取食稻田雜草既可以收獲小龍蝦，也省去人工除草的成本等。再結(jié)合水稻和小龍蝦的具體生活習(xí)性，設(shè)計水稻田的改造方案和投放小龍蝦的時間等。學(xué)生通過利用生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識解決“稻蝦共作”問題，提出設(shè)計方案，培養(yǎng)創(chuàng)新思維。

復(fù)習(xí)課是在學(xué)生有一定的知識基礎(chǔ)上開展的，復(fù)習(xí)課的優(yōu)勢是可以通過較復(fù)雜的問題情境，引領(lǐng)學(xué)生完善知識結(jié)構(gòu)、提高素養(yǎng)和認知能力，將基礎(chǔ)知識復(fù)習(xí)、構(gòu)建知識結(jié)構(gòu)、高階思維培養(yǎng)融合為一體。