数智循证视域下高中生物课堂高阶思维培养模式研究

前言：

当前高中生物教学面临从知识传授向能力培养转型的关键期，教育部颁布的《普通高中生物学课程标准》明确将科学思维列为学科核心素养。传统教学模式下，教师难以精准把握学生思维发展状况，教学决策多依赖主观经验。数智技术的教育应用为破解这一困境提供新的可能，其数据采集的全面性、分析的科学性和反馈的即时性特征，为循证教学实践奠定技术基础。本文立足于课堂实践，探索如何借助数智技术构建生物学科思维培养的闭环系统，实现教学从经验型向实证型的范式转换。

一、多维度采集课堂数据证据，动态优化精准教学路径

现代测量教学论主张教学决策须以证据链为支撑。数字化、网络化的课堂数据收集是“多维、真实、自然”的全过程记录学生概念建构、问题解决、实验操作的过程及产物，诸如课堂师生双向互动次数、学习管理系统自动跟踪评测作业完成准确度、实验操作视频通过机器识读产生操作规范性评级等。将相应的结构化数据通过学习分析技术分析生成学生思维进化的多维度诊断画像，这些客观的数据为教师控速、改策提供切实依据。数据指导下的路径优化是实现由面向全体的课堂调速到个性课堂的真性矫偏。

例如，在开展“内环境稳态”教学时，教师采集学生概念学习过程中有关负反馈概念的讨论发言记录，语义分析发现学生仅能描述负反馈的过程，对正反馈的生物学意义内涵不理解；分析实验操作视频发现学生实验操作中未设置对照组。结合上述数据证据，教师对该实验进一步补充正反馈的实例，重新设计评价量表，并根据实验结果情况，课后通过作业系统有针对性地推送相应“概念对比练”和“实验评图练”给相应学生。“概念对比练”和“实验评图练”再次检验了基于数据证据分析得出的学习存在问题的诊断，学生对于内环境稳态及稳态调节的理解更加深入。

二、依托思维可视化分析工具，设计情境化思辨实践任务

知识表征是思想的物化，知识表征的物化是思维可视化的科学依据，也是思维可视化助力高阶学习的关键。知识结构的构建如知识图谱等，能更直接地反映出学生知识结构建构的优劣，问题导图的构建与展示则能反映出学生的论证思路的质量，分析、评价、创新思维的逻辑思维的计算值等[1]，学生知识结构和推理思维的这些可视化，都为诊断学生的分析、评价、创造等思维层面上的发展水平或能力，以及找到学生发展的短板起到了助益的作用。在此基础上，教师借助整合的学科资源创设问题情境，设置富有挑战的分析和反思的问题，使学生通过应用生物学原理，尝试解决实际问题，从而使他们将知识从其记忆中调用出来进而达成学以致用目的。情境的实践最终能帮助促进学生知识的应用，也能有效支持学生分析和设计问题及方案、解释说明结果和结论，有效锻炼和

培养学生批判性思维与创造性思维能力。

在学习“体液调节和神经调节的关系”这一内容时，笔者让学生利用概念图软件整理体液调节和神经调节的特点，发现学生仅对二者差异进行了梳理，且未涉及协同的整合，进而提出了情境任务——结合数字实验平台探究“马拉松比赛中运动员机体如何调节血糖、体温等”。要求学生利用数字实验平台进行模拟，根据模拟的结果写出分析报告，阐释神经-体液调节协同机制。有的学生还别出心裁，提出了“调节层模型”，用三维空间的坐标系表示不同时间段中处于主导地位的调节方式。

三、建立数智循证教研共同体，促进教师研究能力转型

数学数智循证教学离不开教师的专业化发展，跨年级的、跨学科的教师教研共同体能够整合多方视角进行基于教学实证的协同教研，在线教研平台则能够使教研过程中的课程数据、案例分析、建议讨论能够在线共享，形成数据驱动教师专业成长的闭环。教研组在定期教学分析活动中能够通过视频分析技术分析课堂教学中师生互动的质量，帮助教师开发出相应的课堂分析能力及干预诊断能力[2]。这样的协作性、实证性的教研使教师逐渐从经验型走向了数据型教师，从一名教学者走向了一名研究人员。

在开展“植物生长调节剂的使用”教学活动时，教研组借助智能录播系统记录部分老师的课堂实况。统计显示，学生对“浓度效应关系”的掌握并不好，教研组共同讨论后，设计出“微实验-数据分析-建立模型”的教学模式，指导学生小组开展一系列不同浓度的NAA 对插条生根影响的实验，通过图像识别自动获得生根数目，再用统计软件制作剂量效应曲线；教研平台能对学生学习达标率的数据跟踪显示表明，在开展这种全新的教学模式后，学生科学探究和模型建构两个维度学习达标率有较大幅度的提升。

总结：

本文构建的数智循证视域下高中生物课堂高阶思维培养模式，实现了技术创新与教学改革的深度融合。多维度数据采集为精准教学提供科学依据，思维可视化工具助力高阶思维发展，教研共同体建设促进教师专业转型。实践表明，该模式在提升学生科学思维品质、优化课堂教学效能方面具有显著优势。

参考文献：

[1]郭彦彦,李妞妞.高中生物学课堂培养学生高阶思维的途径[J].甘肃教育研究,2025,(09):113-115.

[2] 徐艳玲. 高中生物数智化教学探究：优势、问题与对策[J]. 基础教育论坛,2024,(14):101-103.