鄭夢清　趙晨霞　李曉蘭　江會鵬　邵美霞

摘 要：高中生物課程標準要求培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，為國家培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，多元且開放的思維應是創(chuàng)新型人才所具備基本條件。將多種思維形式組合在一起的多元思維結(jié)構(gòu)，具有連貫性、整體性和靈活性等特征。在教學中，培養(yǎng)學生的多元思維能力需要教師和學生的共同努力，教師應采用適合開發(fā)思維的教學方法和教學策略，進而調(diào)動學生勤思考的積極性，為創(chuàng)新型多元思維的形成奠定基礎。高中生物學是一門與其他學科知識交叉密切的學科，通過跨學科多層面學習生物、創(chuàng)情境多維度體現(xiàn)生物教學、圖表化多途徑梳理生物知識、一題多解拓展思維等，并以此帶動學生思維能力的提高，從而最大化地發(fā)揮高中生物的教育意義。

關鍵詞：生物教學；多元思維；跨學科；圖表化

中圖分類號：G633.91? 文獻標識碼：A? 文章編號：1673-260X（2023）03-0114-05

1 引言

《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》要求學生要養(yǎng)成科學思維的習慣和創(chuàng)新實踐能力[1]。生物學是在不斷地實驗和探索匯總尋找創(chuàng)新的一門科學，科學思維的培養(yǎng)是高中生學習生物應具備的基本技能，在高中生物教育中應予以重視?？茖W思維的養(yǎng)成過程對其他思維的發(fā)展起到至關重要的作用。人在成長的過程中，通過不斷學習文化知識，經(jīng)歷著多種思維的組合過程，如形象思維、批判性思維、逆向思維、發(fā)散思維等。多元且開放的思維應當是創(chuàng)新型人才所具備的，在高中教育階段強化對學生多元思維的培養(yǎng)，引導學生從不同視角、層次，提出新奇獨特的、有社會價值的問題，而且能夠分析并解決問題，從而幫助學生突破習慣性思維[2]。

2 多元思維的內(nèi)涵和特征

多元思維是指多種思維形式組合在一起的思維結(jié)構(gòu)，如批判性思維、創(chuàng)新思維、發(fā)散思維、逆向思維等[3]。多元思維具有連貫性、整體性和靈活性，連貫性表現(xiàn)在思維主體分析和解決問題時，能夠運用自身具備的多種思維連貫地分析問題的本質(zhì)；整體性是指思維主體自己擁有的多種多樣的思維形式；靈活性是指當思維主體遇到問題時，可以克服思維定勢，在此思路不通的情況下，調(diào)動其他的思維去解決問題[2]。

3 高中生物教學中多元思維的培養(yǎng)策略

3.1 跨學科多層面學習生物

普通高中生物學課標中明確提到要跨學科學習，Ivanitskaya等學者也提到跨學科學習可以有效促進問題解決、決策制定、批判性思維和創(chuàng)造性思維能力及學生綜合能力的發(fā)展[4]。

自然科學包括數(shù)學、物理、化學、生物、地理等學科，這些學科的思維方法、基本原理、研究內(nèi)容在不同學科間存在一定的相似性或相關性，生物學與其他學科結(jié)合形成的新學科如表1所示。

生物與化學的結(jié)合是非常緊密的，如生物學中“細胞中的水”一節(jié)中，水能作為細胞中良好的溶劑取決于水的分子結(jié)構(gòu)，這就涉及了水分子的化學性質(zhì)、空間結(jié)構(gòu)、電子分布、氫鍵存在及其對水所具性質(zhì)等化學相關的內(nèi)容；由于水分子含有氫鍵，導致水具有較高的比熱容，比熱容是物理學上的重要概念；生物與地理的結(jié)合，如“群落的主要類型”一節(jié)中，由于地理分布的差異引起水分、溫度的變化，而形成了不同的群落類型。

生物學和數(shù)學是相互滲透、共同發(fā)展的。高中生物涉及大量的數(shù)學圖形、數(shù)量關系和數(shù)學運算等，生物學和數(shù)學的結(jié)合形成了生物數(shù)學這門學科，多年來兩學科相互結(jié)合的內(nèi)容，比如脫水縮合、孟德爾的遺傳定律等計算題。生物學和數(shù)學的發(fā)展是相輔相成的，運用數(shù)學的思維去解釋生物現(xiàn)象，可以促進學生對生命觀念的理解。

生物學不但與其他自然學科相關聯(lián)，與人文社會科學也有相關聯(lián)內(nèi)容。在高中生物教學中，需要將人文思維與人文精神相結(jié)合，實現(xiàn)培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才的需求。生物與語文的結(jié)合，經(jīng)常使用的就是將古詩詞融入生物課堂教學中，古人的詩詞中蘊含許多大自然的生物奧秘或現(xiàn)象。如在學習“細胞的能量‘貨幣ATP”一節(jié)中，引入唐代詩人杜牧《秋夕》這首詩，既能讓學生欣賞古代詩詞的意境美，提高文學素養(yǎng)，還能激發(fā)學生對詩中生物現(xiàn)象的好奇心；生物與歷史的結(jié)合，生物學的發(fā)展，本身就是一部科學史，應重視利用科學史進行教學?？茖W是一個不斷發(fā)現(xiàn)、論證、改正和發(fā)展的過程，而對生物科學史的研究有助于學生理解科學家們探究生物界的經(jīng)歷，在這個過程中，有助于學生了解科學的本質(zhì)，學習科學研究的思路和方法，進而讓學生深刻認識并學習到科學家的刻苦努力、實事求是、無私奉獻等科學精神，這對學生的生物學科核心素養(yǎng)的提升有很大的幫助[5]；生物與政治的結(jié)合，課程思政是目前的研究熱點之一，教師應當積極挖掘教材中隱含的課程思政元素，可從科學史、生態(tài)文明、生物安全、社會熱點和生產(chǎn)實踐五個方面去挖掘思政元素并在教學中應用[6]。例如人教版高中生物選擇性必修1中包含很多與生態(tài)相關的知識，在學習過程中，教師可引導學生理解人與生態(tài)系統(tǒng)的關系，樹立人與自然和諧共生的觀念，踐行“綠水青山就是金山銀山”的理念，培養(yǎng)學生的生態(tài)意識，提倡綠色低碳生活。

在教學過程中，跨越學科邊界，穿插不同學科的知識和內(nèi)容，不僅有利于學生從橫向去學習知識，從而拓寬知識面，整合知識點，還可以幫助學生擺脫原有的習慣性思維，拓寬視野，從其他學科的角度看待和分析問題，實現(xiàn)對問題的創(chuàng)造性解決和突破[4]。

3.2 創(chuàng)情境多維度體現(xiàn)生物教學

真實情境可以培養(yǎng)和考查學生的核心素養(yǎng)。關鍵能力必須在真實情境中通過學生的思考、分析和探究等活動才能得到發(fā)展。知識和教學情境猶如湯和鹽，湯里不放鹽就會食之無味，如果學習知識不和生活聯(lián)系起來，就會使學生喪失學習的興趣和快樂。

根據(jù)情境的作用分類，可將情境分為激發(fā)型情境、解釋型情境和探究型情境。激發(fā)型情境指創(chuàng)設的情境以激發(fā)興趣為目的，可以是一個模型、一個故事、一段視頻等。

圖1的問題探討材料中提到的某些科幻電影中恐龍復活的場景，在現(xiàn)實生活中不可能出現(xiàn)，但場景的描述或展現(xiàn)能給學生們一個猜想：滅絕的生物能否利用它們的DNA復活？DNA是如何工作的？大膽的想象力不僅符合本節(jié)的主題，也激發(fā)了學生的學習興趣。因此，上述材料可作為激發(fā)型情境運用到教學中。

解釋性情境是一種幫助學生更好地理解所學知識并幫助學生更好地實現(xiàn)學習目標的情境，可以是一個模型、一個類比或者是一個實驗等。例如，在講授細胞中的能量時，可以將ATP比喻成零花錢，相當于隨身口袋中的錢，隨用隨?。涣姿峒∷岜扔鳛榧抑信R時存放的現(xiàn)金，用于轉(zhuǎn)移和支取；糖類看作是活期存款，需要用到時，隨時支取；脂肪比喻為定期存款，儲備用，輕易不取。

探究型情境是指創(chuàng)設的情境可以引導學生開展探究活動，可以是生活中的一個具體現(xiàn)象、一個探究實驗或者是一個科學研究故事等。比如，在學習“酶的特性”一節(jié)，可以詢問學生為什么加酶洗衣粉用溫水洗的效果更好，而且水的溫度不能超過50℃？從而讓學生去進行影響酶活性的條件的探究實驗。

除了上述情境類型外，教師還可以從日常生活、社會問題、科學家故事、科學史、科學實驗、學生認知沖突等方面來創(chuàng)設情境。各種不同情景的交錯使用可能會激發(fā)思維的改變，學生根據(jù)老師所設定的具體環(huán)境，更好地探索所學知識，在理解和辨析中發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，將思維過程的結(jié)果轉(zhuǎn)化為知識，完成知識傳遞、升華至應用的過程，從而增強思維、推動學生的多元思維的發(fā)展[7]。

3.3 圖表化多途徑梳理生物知識

在生物教學中，圖表化通常包括概念圖、思維導圖、生物圖表等形式[8]。圖表既可作為組織課程內(nèi)容的培訓工具，又可作為學生整理筆記和組織學習內(nèi)容的工具，從而促進對知識的鞏固；它還可以作為一種評估工具，用于評估學生的學習效果，并為教師或?qū)W生提供反饋[9]。但這三種圖表化形式容易混淆，教師在使用時應該提前熟悉它們的制作原理、側(cè)重點和和使用方法等，從共性和個性、優(yōu)勢和劣勢等多方面應用于教學中。

3.3.1 概念圖

美國心理學家諾瓦克（Joseph D. Novak）創(chuàng)造了概念圖，它是一種組織和表征知識的工具，其包含許多概念以及概念和命題之間的關系[10]。概念圖尤其特有的特征：概念圖中最廣泛和最一般的概念位于頂部，較詳細、較不廣泛的概念位于下部，形成概念間的層次結(jié)構(gòu)；概念圖中概念與概念之間的關系可以是直接的，也可以是交叉的；概念圖中有許多具體的例子，列舉的概念越多，就越有意義，對完整內(nèi)容的理解就越好；對于同一知識領域的不同人制作的概念圖因人而異，因為每個人對同一事物的理解可能不同，所以他們也會制作出不同的概念圖。

圖2給出了組成細胞的分析的概念圖，從圖中可以看出，該概念圖的優(yōu)點在于它比較清晰地表述了概念與概念間的邏輯關系，層次清晰。創(chuàng)建一個良好的概念圖的過程就是一種非常有創(chuàng)造性的活動，學生創(chuàng)建概念圖時必須事先了解概念之間的邏輯關系，尤其是新舊概念間的關系更加重要，用舊概念引出新概念，新概念反饋舊概念，創(chuàng)造出概念間合理的層次結(jié)構(gòu)，形成更有意義的學習活動[8]。

3.3.2 思維導圖

思維導圖可表達發(fā)散思維[11]，由東尼·博贊（Tony Bozan）提出并創(chuàng)建的一種簡單但有效的思維工具；通過各種圖形、圖形技能、文本等方式代表各級主題之間的關系。層次圖是相互關聯(lián)的，并將主題中的關鍵字詞與圖像、顏色等有機組合在一起，由一個個不同的小層次圖組合成一個大層次圖的思維導圖。圖中每一個關節(jié)點都與中心主題有聯(lián)系，且每個關節(jié)點也可成為另一個中心主題，眾多關節(jié)點向外分散形成思維導圖。思維導圖可以根據(jù)個人的想法來繪制，就如同個人創(chuàng)作的作品一般，十分有趣。

圖3以組成細胞的分子為例，從該圖框架結(jié)構(gòu)可以看出，運用并列式和遞進式將主要內(nèi)容關聯(lián)在一起，明晰地體現(xiàn)了各關節(jié)點之間的關系以及與各主題之間的聯(lián)系。思維導圖對于記憶、學習和思考等來說，是一種良好有效的思維方式，因為它可以利用三者的規(guī)律使人們在科學與藝術、邏輯與想象之間均衡發(fā)展，這有利于激發(fā)人腦的潛力[12]。思維導圖能夠促進多元思維的發(fā)展，無論是思維的深度和廣度，還是思維質(zhì)量[8]。由于制作思維導圖像畫畫一樣，沒有限制、靈活開放，很容易被學生接受、把握和應用，也提高了學生的創(chuàng)新思維。

3.3.3 生物圖表

生物圖表包括圖解和表解，圖解可利用圖形、文字和文圖結(jié)合等形式呈現(xiàn)，圖形與文字的有效結(jié)合能清晰地表現(xiàn)知識點與生物體組織或器官等之間的緊密關系，如圖4的光合作用光反應和暗反應的圖解。

表解容易形成清晰的對比關系。如表2，用表解形式總結(jié)光合作用的過程，從光合作用條件、時間、反應場所、物質(zhì)變化、能量變化和完成標志等幾個方面清晰地表明光反應階段和暗反應階段的差異，但二者之間也有相關性，所以又說明了兩者之間的關系。

圖表是信息的重要載體和工具。圖表可以更好地創(chuàng)建新的情景，提供新的材料，它不僅可以反映生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理過程等，而且可以對厚重的知識進行總結(jié)，反映知識之間的關系和區(qū)別。在教學中合理應用圖表來創(chuàng)造問題情境，可以生動形象地激勵學生，有效克服困難，突出重點，讓學者更直觀地理解知識的本質(zhì)，更好地認識，更好地記憶；通過繪制生物圖表，學生可以將復雜的知識直觀、綜合和結(jié)構(gòu)化地表達出來，便于學生理解和鞏固。對于學生來說，有兩大好處，一是可以增加學習方式，二是通過這種學習方式，學生可以將不同的圖表運用到知識的學習和整理中，這不僅可以培養(yǎng)了良好的思維習慣，還能提高用不同表達方式來表達同一知識點的能力[13]。

概念圖、思維導圖和圖表皆有利于提高學生的理解、記憶和思維能力，以促進知識的整合、鞏固、傳播和創(chuàng)新。同一主題的概念圖、思維圖和生物圖表取決于作者的知識結(jié)構(gòu)、思維方式、理解水平和經(jīng)驗。他們創(chuàng)造了完全不同的形式，展示思維的多樣性、層次性和發(fā)展性，有利于培養(yǎng)學生的多元思維。

3.4 一題多解拓展思維

“一題多解”是一種思維過程，從不同的角度和方向考慮和分析同一問題中的數(shù)量關系，并使用不同的解決方案來實現(xiàn)相同的結(jié)果。通過以不同的方式解決相同的問題，學生可以學會從不同的角度分析和解決問題，從而開拓他們的思維。下面我們來看看如何通過一道典型題培養(yǎng)學生的思維能力。

例：基因型為HhkkMm（無連鎖）的個體自交，求后代表現(xiàn)型與親本不同的比例為多少？

3.4.1 類推法

孟德爾的遺傳定律中的分離定律或自由組合定律的共同點就是可以用類推法進行實例解題。如例題中基因型為HhkkMm的個體有3對基因，在高中生物學教科書中未提到3對基因自交的解題方法，其實對例題中HhkkMm中的3對基因進行仔細分析，自交后的后代其實是2對等位基因，因為1對基因是純合體kk，kk自交產(chǎn)生的后代，基因型都是一樣的，所以不考慮kk自交，剩下的就是HhMm這2對等位基因進行自交，我們發(fā)現(xiàn)它是符合孟德爾的自由組合定律的，教科書上2對等位基因自交產(chǎn)生的后代中，不同表現(xiàn)型所占的比例是9：3：3：1，9是雙顯性狀、3是單隱性狀、1是雙隱性狀，而基因型為HhMm的個體是雙顯性狀，因此，其自交的產(chǎn)生的后代中非雙顯性狀的比例是（3+3+1）/（9+3+3+1）=7/16。

3.4.2 直接法

直接法就是將基因型為HhkkMm的個體的3對基因拆開來看，然后再進行組合。首先是第1對基因Hh，Hh和Hh自交，其后代的基因型及其比例是HH：Hh：hh=1：2：1，由于HH和Hh的表現(xiàn)型相同，因此可寫為H_：hh=3：1；然后再看kk自交，其產(chǎn)生的后代都是kk，皆為隱性性狀；最后再看Mm自交，和Hh自交一樣，同理可得，其后代的表現(xiàn)性比例為M_：mm=3∶1。將其組合，后代與親代不同的有H_kkmm占3/4×1×1/4=3/16；hhkkM_占1/4×1×3/4=3/16；hhkkmm占1/4×1×1/4=1/16；共有3/16+3/16+1/16=7/16。

3.4.3 間接法

間接法就是使用逆向思維，可以先求出后代與親本表現(xiàn)型相同的比例，再求不同的比例。后代與親代表現(xiàn)型相同，即求H_kkM_所占的比例為3/4×1×3/4=9/16；后代與親代表現(xiàn)型不同的比例為1-9/16=7/16。

3.4.4 棋盤法

基因型為HhkkMm的個體自交，即父本和母本是相同的基因型，母本和父本都可以產(chǎn)生4種配子，即HkM、Hkm、hkM和hkm，結(jié)合方式有4×4＝16種，再判斷其表現(xiàn)型，后代與親代表現(xiàn)型不同的有7種，所占的比例為7/16（字體加粗的基因型），如表3所示。

“一題多解”提高了學生解決問題的能力。通過幫助學生理解問題本身的規(guī)律，側(cè)面擴展了學生的思維，讓學生在解決問題時從橫向和縱向一起考慮，這重點體現(xiàn)了教師培養(yǎng)學生的多種思維方式，提高思維質(zhì)量[14]。

“一題多解”能夠激發(fā)學生學習興趣?！耙活}多解”可以使學生的學習內(nèi)容更加有組織、有序和完整。學生在學習期間熟練地使用基本技能，不斷增加知識儲備，提高解決問題的技能，使學生的思維更加廣泛和靈活。

“一題多解”有利于學生透過表面看本質(zhì)。通過“一題多解”，幫助學生透過表面揭示本質(zhì)，培養(yǎng)學生綜合思考問題的學習能力，快速識別主次問題，對具體問題進行具體分析；在解決問題的過程中，逐步總結(jié)不同類型問題與相關類型問題之間的關系，并結(jié)合基本解決方案和技能，以提高學生的綜合能力。

4 總結(jié)

現(xiàn)今，為國家培養(yǎng)創(chuàng)新型人才是教育的重中之重，多元思維應是創(chuàng)新型人才所具備的能力，學生多元思維能力的培養(yǎng)并非一蹴而就，除了跨學科學習、情境創(chuàng)設、圖表化學習和一題多解的方法外，還有其他的教學策略和方法有待教育者們用心探索，使用正確的方法培養(yǎng)學生的多元思維能力，使課堂教學更有趣和高效，讓學生愛上生物課堂，提升生物課堂教學質(zhì)量。

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參考文獻：

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收稿日期：2023-01-05

通訊作者：李曉蘭（1977-），內(nèi)蒙赤峰人，教授，主要從事生物教育、生態(tài)學相關研究。E-mail：lixiaolan97@163.com；趙晨霞（1967-），內(nèi)蒙赤峰人，正高級教師，主要從事高中生物教育研究。E-mail：zcx666793@163.com。

基金項目：內(nèi)蒙古自治區(qū)教育科學“十四五”規(guī)劃項目（2021JGH380）；赤峰學院一流學科建設項目（CFXYYLXKB202102）；內(nèi)蒙古自治區(qū)高等學?！扒嗄昕萍加⒉拧表椖浚∟JYT22118）；國家自然科學基金（31860137）