【摘要】项目化学习作为一种探究型教学模式，非常重视学生在学习过程中的实践操作，强化以探究活动为核心的主动式学习，对学生生物学高阶思维能力的形成具有重要的作用和意义。本文通过分析驱动性问题的设计和实施，用典型的课堂实例来展示项目化学习中驱动性问题对高阶思维形成的意义，为一线教师的教学实践提供参考。

【关键词】驱动性问题  高阶思维  项目化学习

高阶思维（High Order Thinking Skill）又称作高层次思维，它起源于布鲁姆的教育目标分类学说。项目化学习是为了解决某个问题，通过建构真实的生活情境，引导学生整理素材、制定计划、实施计划、解决问题、形成作品、评价反馈的过程。基于高阶思维的高中生物项目化学习，则是基于高中生物学科核心素养的育人目标，通过科学设计契合学科特点的项目化学习的实施步骤，培养批判性思维、创造性思维等高阶思维能力的学习方式。

一、内涵价值

1．是提升学生生物学科素养的需要

在《生物课程标准（2017版2020年修订）》中提到，为了学生适应未来社会发展和个人生活的需要，从生命观念、科学思维、科学探究和社会责任等方面发展学生学科核心素养，充分体现本课程的学科特点和育人价值，是生物学课程的设计宗旨和基本要求。课标强调，学生应在学习过程中逐步发展科学思维，培养基于生物学事实和证据运用归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维、创造性思维等方法，这些能力即是高阶思维能力的体现。

2.是符合基础教育课程改革的需要

项目学化习作为一种探究型教学模式，学生通过在真实的情境中自主设计方案、解决问题、做出评价，在这一过程中可以提高学生的问题解决能力、创新能力和批判性思维能力，这些能力都属于高阶思维能力。同时，《课程标准》指出，生物学课程要高度关注学生学习过程中的实践经历，组织以探究为特点的主动式学习模式是落实生物学核心素养的关键。因此，项目学习的实施符合基础教育课程改革的需要。

3．是落实高素质人才培养的需要

要想提升学生的综合素养，培养高阶思维能力，必须在学校教育中贯彻人才教育目标。现如今的基础教育人才培养的模式依然侧重于基础知识和技能的培养，而对高阶思维能力的培养还略显不足。在学校教育的诸多课程中，高中生物集理论性、综合性及探究性为一体。因此，在先进的教育思想和理念下，项目化学习的模式，能促进学生的深度学习，满足高阶思维发展需求。

二、驱动性问题的设计和应用

无论是什么样的项目化学习，都会涉及如何引发学生的主动学习和高阶思维，怎样实现知识的理论实践，是设计者要考虑的问题，而设计驱动性问题则是实施的关键。从素养目标来看，完整的项目化学习设计需要将本质核心知识转化为驱动性问题，以激发学生主动投入学习过程中。

1.驱动性问题的来源

真实情境与学校之间的联系并不紧密，驱动性问题的设计重心应是汲取让情境变得真实的关键信息，项目化学习凸显了思维的真实性，使其能够在常态课中展开。而驱动性问题的来源可以包括：

基于真实生活的情境。这情境来源于真实生活中的情境，需要符合事实的解决方案，比如治理污染、开发农业等。学生可以通过这些项目积累学习实践的相关经验，但项目实施所需要的资源不是所有学校都可以提供的。有条件的学校，可以结合学校的课程基地、社会实践、社区服务等活动，给学生提供解决真实问题的机会。

具有学科特征的情境。这种情境直接指向生物学科中的核心概念和关键问题。通过将现有的课程教材转化为问题式的情境，促成了学生对课堂知识的内化，如豌豆杂交实验的情境、基因工程设计流程的情境。学生和教师相对而言比较适应此类情境，这样的项目也能较大发挥学生协作配合的能力。

构建虚拟角色的情境。这种项目中的情境虽然是虚拟的，但是学生的角色扮演是真实的角色，并赋予他们角色的要求和功能定位。学生可以模拟真实世界中的若干人物角色，如扮演生物遗传学专家、育种工作者、环境检测员等。学生需要充分将自己当做真实世界中的某个人物，发展必要的知识和技能，从而产生真正的身份代入感。

2.驱动性问题的设计

驱动性问题可以吸引学生的注意力，激活主观能动性，使其全身心投入项目实施过程。设计良好的驱动性问题能够提供给多维度的探索空间，既能激发学习者的学习激情，也能统领全局指明高阶思维的探究方向。那么，在项目化学习中，如何设计驱动性问题呢？

（1）将驱动性问题设计和核心概念相互匹配

大多数教师擅长的教学，设计的是具体内容问题。比如关于细胞的癌变，教师会问：细胞癌变的特征是哪些？

此类问题因为太过具象化而难以让学生迁移，显得单板没有新意。设计合理的驱动性问题一定要将陈述事实的知识问题，转化为更直指核心的概念问题，如将上述问题转换为：

黑人女性海拉的癌细胞已经存活70多年了，这是不是意味着癌细胞是永生不死的细胞？

这个问题会让学生用全新的视角来重新审视"细胞癌变"这个概念，驱动性问题就会成为一个概念的问题串，引导学生对细胞癌变的具体内容进行讨论、比较和整合。

（2）将驱动性问题设计和学生经验建立联系

有些问题设计需要放到具体情境中，要结合学生的知识特点、个人经验进行迁移，找到学生感兴趣的情境，但同时也要考虑问题的难度等级。越是抽象、越是难以理解的的概念，越需要设计有学生感兴趣的情境，并要关注驱动性问题的结构化。如关于减数分裂的过程，学生普遍难以理解。教师在创设情境时，就应该利用适当的教具出发，通过观摩减数分裂的模拟动画短片，以一系列问题驱动学生自主搭建并完成减数分裂的物理模型。之后，再通过设计问题引导学生进行模型的二次创作，如提出问题：唐氏综合征的患儿致病原因是因为精子或卵细胞中多了一条21号染色体，你觉得是减数分裂的那个过程出了问题，请小组讨论并构建减数分裂异常模型，在全班进行展示。这个驱动性问题从一般情况上升到了特殊类型，显著提升了学习的难度和层次。

（3）将驱动性问题和探究活动进行融合

驱动性问题的好坏要看问题的实质，以及后续的处理方式，而不仅仅看问题的表面。比如，对"细胞中有哪些糖类和脂质？其结构和功能有哪些特点？"这个问题，如果只是期待学生利用书本知识给出一个现成的搜索答案，那么这就不适合作为驱动性问题。但是，如果将这个问题看作一个探索的契机，引导学生利用网络或下发的资料，分析不同细胞中含有的不同糖类和脂质的结构特点和异同，分析不同生物体内糖类和脂肪含量及作用的区别、与人体健康之间的关系等，分小组形成不同的研究报告并进行交流，这就是一个全新的驱动性问题，而在此过程中，学生的知识就可以从事实上升为概念了。

3.问题驱动高阶思维的方法

怎么才能让学生在学习过程中持续探索驱动性问题呢？怎么才能表明项目化学习的过程中学生产生了低阶学习和高阶学习的有机融合呢？

马扎诺（2015）的学习维度框架中，列举了六个方面的高阶思维认知策略：问题解决、创见、决策、实验、调研和系统分析。我们来看一个项目化学习的案例。在高中生物必修2《遗传与进化模块》第6章第2节，对应重要概念“适应是自然选择的结果”，对本节的项目化学习可看如下策略：

项目化学习活动：我是物种学家

过程设计：

查阅资料，了解拉马克和达尔文对进化的理论解释。

列表比较，分析进化学说的核心理论和优缺点。

小组讨论，运用自然选择选择学说解释生物进化的成因。

资料分析，理解适应的普遍性和相对性。

思维导图，展示交流所学知识。

看起来，这个设计似乎非常符合项目化学习的典型教学特征，但上述项目化学习的问题在于，这些活动中没有高阶思维的认知策略。如何将策略进行改进提升呢？

我们来看这样的设计。

首先展示长颈鹿始祖和现代长颈鹿的图片或视频，让学生分组讨论导致其进化的原因。

根据学生的回答，进行总结。将学生的答案和拉马克及达尔文的学说进行辨析区分。最后列表比较两者之间的异同。教师展示达尔问学说的核心观点，并引导学生用这个观点来解释耐药菌的形成原因，加以迁移应用。

但这些问题也仅仅停留在低级思维的层次，涉及到的高级思维较少。

接下去，教师要提出真正的驱动性问题：

如果你是一位生态学家，你在某个地方发现了一种未曾被发现过得蝴蝶，请画出这个蝴蝶的形态颜色，并描述其栖息地的特点。

教师将小组绘制的蝴蝶图片汇集在一起，让学生分析这些蝴蝶是否会出现在同一片自然区域，并请学生以生态学家的角度写一篇学术报告，在其中分析这种蝴蝶的形态特征和环境之间的关系，并阐述适应的普遍性和相对性。

由上述分析可见，在第一种设计中，项目化学习主要运用的认知策略是信息的收集和简单展示。虽然教学形式和步骤都很像项目化学习，但学生基本没有愚弄高阶认知策略，也没有对概念产生本质理解。而在第二种设计中，学生运用了调研、创见这两类高阶认知策略，学生对概念在新情境中进行推衍和应用，同时给出不同类型的论证观点，符合高阶思维认知的特点。

三、典例分析

下面以制作DNA双螺旋结构模型为例来解释如何利用驱动性问题完成高阶思维的下高中生物项目化学习设计过程。教师的设计是先从DNA身份鉴定的情境出发，提出驱动性问题：为什么小小的DNA能够帮助英烈找到亲人？为什么无声的DNA却可以让证物开口指认真凶？然后引导学生进行活动。

第一个问题驱动环节要求是利用脱氧核苷酸的化学组成，画出一个脱氧核苷酸的结构简图。根据核苷酸的分子结构式拼接好图形之后，再引入活动二，绘制DNA分子平面结构图，利用四种脱氧核苷酸画出两个碱基对的DNA分子平面结构图，这里面涉及到几个问题，第一个是脱氧核苷酸的分子结构，第二个是脱氧核苷酸是如何连接成链的，教师通过其分子结构式让学生理解了磷酸二酯键的形成过程。

第二个问题驱动环节是关于DNA双链是如何组合的，那在这里面通过不同的组合方式形成了同向和反向两种组合类型，而每种组合类型又可分为碱基与磷酸相连，碱基与碱基相连，磷酸与磷酸相连的不同情况。

那DNA双链究竟是如何组合的？下面通过三个提示来确定其组合的方式，提示一：回忆磷脂双分子层结构中清水头部和疏水尾部是如何排列的？我们都知道是清水的头部在两侧，疏水的尾部在中间，而在提示二中就说明脱氧核糖和磷酸具有亲水性，碱基是疏水性，通过类比推理，对于脱氧核糖核苷酸而言，它的排布方式也应该是碱基在内侧，亲水性的脱氧核糖和磷酸在外侧，然后根据提示三：DNA首尾两端的X射线衍射图谱是相同的，得出脱氧核苷酸DNA是反向平行的结构。

第三个问题驱动环节是构建DNA双螺旋结构模型。根据资料分析的相关内容，然后计算搭建十个碱基DNA分子所需要的元件种类及数目，继而完善搭建DNA双螺旋结构模型的方案，其中分为三个小问题，分别用哪几种材料代表组成DNA的磷酸脱氧核糖和碱基，如何将它们正确连接？怎样将脱氧核苷酸正确连接起来？在模型中如何体现DNA的两条链反向平行？又怎样体现两条链的碱之间互补配对？

在学生完成模型之后，教师通过模型之间对比，提出以下问题，问题一：DNA只含有四种脱氧核苷酸，它为什么能够储存足够量的遗传信息？问题二：为什么每个DNA模型都与众不同？不同生物的DNA是否也不同？每个DNA中碱基的排列顺序都是特定的么？问题三：DNA是如何维系它的遗传稳定性？这三个问题分别从DNA的多样性、特异性和稳定性角度引导学生归纳DNA的特点。

从设计维度上来看，本节课符合项目化学习设计过程，并在一定程度上体现了学生的高阶思维过程。设计者借助情境设计问题，通过问题驱动教学，最终完成核心概念的解读和理解，并帮助学生培养与这些核心概念相关的基础知识和技能，以此达到知识与素养的兼得。

综上所述，通过对教学内容的研究，将核心知识转化为驱动性问题，激发学生主动投入。驱动性问题则通过富有逻辑、层次的教学步骤，逐步引导学生去分析问题、围绕证据推理结论、结合生物学科原理解释生物现象，形成了生物学概念。