基于高考題對(duì)生物教學(xué)中的創(chuàng)新思維能力進(jìn)行培養(yǎng)

【摘

要】高考題考查創(chuàng)新思維是試卷體現(xiàn)區(qū)分度的重要特征，創(chuàng)新思維是社會(huì)向前發(fā)展的動(dòng)力。創(chuàng)新思維是高階思維能力，本文通過分析考查創(chuàng)新思維的高考題，提出堅(jiān)實(shí)的學(xué)科基礎(chǔ)、尊重學(xué)生的好奇心和想象力，發(fā)展多種基礎(chǔ)科學(xué)思維方式培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維?！娟P(guān)鍵詞】生物高考題;創(chuàng)新思維;科學(xué)思維《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》在“課程理念——教學(xué)過程重實(shí)踐”和“學(xué)科核心素養(yǎng)——科學(xué)思維”兩部分內(nèi)容闡釋中，提出“培養(yǎng)創(chuàng)新精神”和“運(yùn)用創(chuàng)造性思維”的觀點(diǎn)。在新課程理念下發(fā)展學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)是教學(xué)的中心，是實(shí)現(xiàn)立德樹人這一教育根本任務(wù)的關(guān)鍵。創(chuàng)新思維屬于思維中的高階思維，在教學(xué)中培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力存在一定的難度，但只要掌握創(chuàng)新思維的本質(zhì)和發(fā)展規(guī)律，在教學(xué)實(shí)踐中是能做到抓得住、見實(shí)效的。以下通過高考題對(duì)創(chuàng)新能力的考查，淺析創(chuàng)新思維發(fā)展的途徑和要素。一、新高考與創(chuàng)新思維新高考指的是在2017版課程標(biāo)準(zhǔn)和與之對(duì)應(yīng)的新教材背景下，進(jìn)行選課走班教學(xué)后的高考形式，由于除語數(shù)外三科外，其余學(xué)科根據(jù)學(xué)生不同的選擇進(jìn)行學(xué)科等級(jí)賦分，同時(shí)結(jié)合綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)作為錄取的重要參考，也稱為等級(jí)性考試。創(chuàng)新思維是指以新穎獨(dú)創(chuàng)的方法解決問題的思維過程，通過這種思維能突破常規(guī)思維的局限，從超常規(guī)甚至反常規(guī)的方法、視角去思考問題，提出與眾不同的解決方案，從而產(chǎn)生新穎的、獨(dú)到的、有社會(huì)意義的思維成果。自2019年起，北京高考生物試卷將考試能力體系調(diào)整為新的四個(gè)維度，分別是理解、應(yīng)用、思辨和創(chuàng)新。能力體系的調(diào)整與新課標(biāo)、新高考理念保持一致。孫鵬、臧鐵軍等人在發(fā)表于2019年第四期《課程·教材·教法》的文章《構(gòu)建基于核心素養(yǎng)的生物學(xué)科能力測(cè)評(píng)框架》中提出，高考的四層能力可劃分為9個(gè)要素，其中創(chuàng)新能力包括假設(shè)和設(shè)計(jì)兩個(gè)要素：“假設(shè)”要素的內(nèi)涵是“在對(duì)生物學(xué)現(xiàn)象或已有研究結(jié)果進(jìn)行分析與綜合的基礎(chǔ)上，結(jié)合所學(xué)科學(xué)知識(shí)，提出科學(xué)問題或作出科學(xué)假設(shè)?！比纾海}略）“科研人員可在另一組實(shí)驗(yàn)中進(jìn)一步證實(shí)該假設(shè)。若酶b的蘋果酸結(jié)合位點(diǎn)的精氨酸替換為甘氨酸，請(qǐng)?jiān)趫D中用虛線補(bǔ)充證實(shí)該假設(shè)的預(yù)期結(jié)果曲線”;“設(shè)計(jì)”要素的內(nèi)涵是“提出或完善用于回答科學(xué)問題或檢驗(yàn)科學(xué)假設(shè)的研究方案，預(yù)期研究結(jié)果;提出解決實(shí)際問題的合理設(shè)想”。如：（題略）“在產(chǎn)量低的甲品系水稻中發(fā)現(xiàn)了A、B基因的等位基因A3、B3（廣親和基因），含有廣親和基因的雜合子，雌雄配子均可育。請(qǐng)寫出利用甲品系培育出育性正常的秈-粳雜交稻的流程__________。（用文字或圖示作答均可）?！倍?、創(chuàng)新思維需要堅(jiān)實(shí)的學(xué)科基礎(chǔ)2020年高考生物北京卷第21題考查了我國科學(xué)家對(duì)雜交水稻育種的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，其中最后一個(gè)小題的問題是：“請(qǐng)寫出利用甲品系培育出育性正常的秈-粳雜交稻的流程。（用文字或圖示作答均可）”。這個(gè)小題的設(shè)問正是對(duì)創(chuàng)新能力要素“設(shè)計(jì)”的考查，從設(shè)問要求和標(biāo)準(zhǔn)答案分析可知，學(xué)生用文字或圖示寫出正確的育種流程，至少需要掌握以下知識(shí)塊：“遺傳圖解的正確書寫”“育種的種類及各種育種的過程和方法”“雜交、回交、自交等概念的理解應(yīng)用”和“雜種優(yōu)勢(shì)”。同時(shí)還需要掌握以下能力：“題干中從已知圖解獲取關(guān)鍵信息”“根據(jù)已有條件進(jìn)行推理過程”和“遺傳學(xué)知識(shí)在具體情境中的遷移應(yīng)用”。學(xué)生擁有上述知識(shí)塊和能力才能提出1個(gè)或2個(gè)合理的育種方案，可見，創(chuàng)新思維的發(fā)展或創(chuàng)新的實(shí)現(xiàn)必須具備堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，否則思維都跳不出解決問題的正常范圍，更談不上進(jìn)行創(chuàng)新了。作物育種設(shè)計(jì)所需學(xué)科基礎(chǔ)見圖1。扎實(shí)的學(xué)科知識(shí)基礎(chǔ)是生成能力的必要條件，否則，能力發(fā)展就是無本之源。對(duì)于高階思維而言，只有擁有了扎實(shí)基礎(chǔ)和系統(tǒng)的低階思維，具備了解決問題的全部基礎(chǔ)要素后，才能得到發(fā)展和應(yīng)用。否則，離開基礎(chǔ)談創(chuàng)新就是空談?？梢院?jiǎn)單概括為：結(jié)構(gòu)化的學(xué)科知識(shí)在解決情境中的問題時(shí)，發(fā)展低階能力。在復(fù)雜情境中，經(jīng)過知識(shí)和低階思維能力的遷移應(yīng)用，發(fā)展出高階的設(shè)計(jì)、假設(shè)、論證、思辨和創(chuàng)新能力。三、高考復(fù)習(xí)過程中尊重學(xué)生的好奇心和想象力高考復(fù)習(xí)離不開適量的習(xí)題訓(xùn)練，并且需要重復(fù)遞進(jìn)式的訓(xùn)練。高強(qiáng)度的習(xí)題過程枯燥又有壓力感，在面對(duì)高階思維能力訓(xùn)練時(shí)，機(jī)械式的刷題作用有限，在真實(shí)科研情境的高考題中，缺乏解決問題的原動(dòng)力和元認(rèn)知。不妨嘗試在科研情境高考題訓(xùn)練中，給予課堂一定的寬裕度，將學(xué)生的思維帶入真實(shí)的情境中，在枯燥和乏味中激發(fā)學(xué)生的好奇心和想象力，通過具身認(rèn)知，發(fā)展創(chuàng)新思維。例如，就本文列舉的生物育種問題，在教學(xué)實(shí)踐中筆者就遇到過這樣的情況，在誘變育種的教學(xué)中，需要學(xué)習(xí)射線處理種子或幼苗導(dǎo)致基因突變而改變性狀的知識(shí)。課堂中就有學(xué)生特別好奇，提出了“能不能用實(shí)驗(yàn)室超凈臺(tái)紫外線照一下小麥種子，然后觀察小麥發(fā)芽和幼苗生長(zhǎng)情況”的想法。對(duì)于學(xué)生的這種好奇心，課堂必須給予鼓勵(lì)和支持。學(xué)生在充分準(zhǔn)備了小麥種子、培養(yǎng)盤后，設(shè)計(jì)了紫外線照射種子和幼苗的實(shí)驗(yàn)，教師帶領(lǐng)學(xué)生在確保安全的前提下，將四盤小麥浸泡種子分別用紫外燈照射24h、48h、72h，另一組進(jìn)行常態(tài)培養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果令全班同學(xué)驚奇，三天后所有實(shí)驗(yàn)組別都放在常態(tài)下進(jìn)行培養(yǎng)。結(jié)果顯示，小麥的發(fā)芽率、幼苗的長(zhǎng)勢(shì)、葉片顏色、根的生長(zhǎng)情況都差別非常明顯。受實(shí)驗(yàn)室條件限制，雖然不能進(jìn)一步探究遺傳物質(zhì)發(fā)生了什么樣的變化，但實(shí)驗(yàn)過程已經(jīng)取得了巨大的成功。實(shí)驗(yàn)滿足了學(xué)生強(qiáng)烈的好奇心，而且這種教師“給予”的滿足播種了更多的好奇心，也收獲了學(xué)生想繼續(xù)進(jìn)行科學(xué)探究的種子。好奇心和興趣是學(xué)生思維放飛的源泉和動(dòng)力，也是學(xué)生進(jìn)行自主探索和實(shí)踐的內(nèi)驅(qū)力。這一點(diǎn)對(duì)于小學(xué)生、初中生適用，對(duì)于高中生同樣適用。在好奇心和興趣的驅(qū)動(dòng)下，學(xué)生可能會(huì)進(jìn)行自主閱讀，參與很多實(shí)踐互動(dòng)，會(huì)關(guān)注跨學(xué)科知識(shí)和冷門知識(shí)，學(xué)生的思維也因此更加發(fā)散。能自主支配自己學(xué)習(xí)和興趣的學(xué)生，還會(huì)接觸到各類藝術(shù)作品或者課程?？鐚W(xué)科的綜合知識(shí)、來自藝術(shù)的熏陶和身心放松，往往會(huì)給學(xué)生帶來思考問題和解決問題的靈感。當(dāng)然，學(xué)生有好奇心、想象力和靈感不代表就有創(chuàng)新思維能力，還需要尋找問題、思考問題和解決問題的動(dòng)機(jī)和能力，需要有與身心相適應(yīng)的社會(huì)責(zé)任感。四、在復(fù)習(xí)教學(xué)中發(fā)展多種科學(xué)思維創(chuàng)新不是想象力，而是一種高階科學(xué)思維方式，是一種基于多種基礎(chǔ)思維形式的綜合思維方式。制約創(chuàng)新思維發(fā)展的主要障礙是思維定式，思維定式的慣性使人的思維進(jìn)入死胡同，鉆入牛角尖，深不可拔。那么，在真實(shí)情境中要?jiǎng)?chuàng)造性地解決復(fù)雜問題，打破思維定式就是一種必然，這需要擁有求異思維。就如生活中遇到難題，我們常常要另辟蹊徑。在本文列舉的高考題中，根據(jù)題中的圖解信息和題干信息，利用甲品系得到育性正常的秈-粳雜交稻，很容易得出雜交育種的思路，這就是思維定式。采用雜交育種的方法解決這個(gè)問題是合適的，但是思路復(fù)雜，容易因?qū)懖蝗鞒潭鴣G分。如果從求異思維角度出發(fā)，根據(jù)題中的信息還可以抓住“甲品系擁有A、B廣親和基因”這句話，通過轉(zhuǎn)基因方法結(jié)合題中的秈粳雜交稻育種圖解最終解決育種問題，轉(zhuǎn)基因育種的角度簡(jiǎn)化了解決這個(gè)難題的過程。對(duì)于內(nèi)涵相近的概念可以通過比較分類的方法進(jìn)行教學(xué)和學(xué)習(xí)。例如，育種的方式通常有雜交育種、誘變育種、單倍體育種、多倍體育種、基因工程育種和細(xì)胞工程育種六種方式，這就需要對(duì)這些育種方式在育種原理、育種過程、優(yōu)缺點(diǎn)方面進(jìn)行比較分類，從而形成結(jié)構(gòu)化的知識(shí)塊，具體知識(shí)比較見表1。在具體情境中，根據(jù)目標(biāo)和要求，就能精準(zhǔn)確定采用哪種育種方式解決具體問題了。上述實(shí)例中，既有比較思維的訓(xùn)練，又有逆向思維的應(yīng)用。如果在一個(gè)未知的、復(fù)雜的情境中選擇育種方式，可以根據(jù)情境中的信息，利用發(fā)散思維的方式提出各種育種方式，再加以比較分析，提出最優(yōu)育種方式。每種育種方式都有固有的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，當(dāng)需要選擇最優(yōu)的育種方案時(shí)，還需要用批判性思維看待問題，在批判中選擇最優(yōu)的育種方式。綜上分析，一道育種方面的情境題尚且如此，其實(shí)在生物學(xué)科中，有諸多類似的知識(shí)群，同樣可以采取多種思維方式進(jìn)行訓(xùn)練發(fā)展，為創(chuàng)造思維發(fā)展打好基礎(chǔ)。例如，“種群密度的調(diào)查”“遺傳系譜的分析”“變異的種類”等。五、總結(jié)和反思總之，高考中考查創(chuàng)新思維能力已是試卷體現(xiàn)區(qū)分度的重要特征，在日常教學(xué)和復(fù)習(xí)備考中，以創(chuàng)新能力的兩個(gè)要素“假設(shè)”與“設(shè)計(jì)”為抓手，根據(jù)以上策略，科學(xué)發(fā)展創(chuàng)新思維能力。高階的思維能力發(fā)展存在一定的難度，不能一蹴而就，也不能望而生畏，需要較長(zhǎng)時(shí)間的反復(fù)訓(xùn)練，更需要堅(jiān)定的方向引領(lǐng)和科學(xué)的訓(xùn)練方法。發(fā)展創(chuàng)新思維首先要尊重學(xué)生的好奇心和想象力，讓他們有不斷思考和探索的