基于中學(xué)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生批判性思維

◎福建師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 張 苑 黃 鍵 ◎漳州第五中學(xué) 賴偉欽

基于中學(xué)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生批判性思維

◎福建師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 張 苑 黃 鍵 ◎漳州第五中學(xué) 賴偉欽

批判性思維是學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中完成知識(shí)建構(gòu)所需的一種重要的思維品質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維具有重要意義。筆者探索在生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)中，從設(shè)置巧妙的問題情境，開展探究教學(xué)；引導(dǎo)學(xué)生自主制定實(shí)驗(yàn)方案；大膽質(zhì)疑和分析評價(jià)他人的實(shí)驗(yàn)方案；營造民主課堂，建立平等親密的師生關(guān)系等方面培養(yǎng)學(xué)生批判性思維。

批判性思維；生物實(shí)驗(yàn)課；問題情境；民主課堂

“批判性思維”是critical thinking的直譯。在英語中，critical thinking有懷疑的、辨析的、推斷的、敏捷的意思，是一種不可或缺的思維品質(zhì)和能力。批判性思維利用邏輯系統(tǒng)地檢查問題、證據(jù)及解決方案，并對結(jié)論進(jìn)行評估。建構(gòu)主義學(xué)者認(rèn)為，課本知識(shí)只是一種對于各種現(xiàn)象的較為可靠的假設(shè)，學(xué)生對知識(shí)的接受只能靠他自己的建構(gòu)來完成，用其自己的經(jīng)驗(yàn)、信念來分析知識(shí)的合理性。因此，學(xué)生的學(xué)習(xí)過程是對新知識(shí)的分析、推斷和檢驗(yàn)，以達(dá)到建構(gòu)、理解和接受的過程。而批判性思維是學(xué)生完成這種建構(gòu)學(xué)習(xí)過程不可或缺的思維品質(zhì)。學(xué)生如果具備了這種思維品質(zhì)，就會(huì)對問題進(jìn)行科學(xué)分析和系統(tǒng)檢測，使思維策略更趨合理；如果具備了這種思維品質(zhì)，就會(huì)敢于質(zhì)疑，提出新的見解，利于提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力，提高生物科學(xué)素養(yǎng)。高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程重在引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究。由于科學(xué)探究活動(dòng)所設(shè)置的問題是開放式的，沒有現(xiàn)成的答案，使得生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課非常有利于進(jìn)行批判性思維培養(yǎng)。如果教師能根據(jù)高中學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)、能力發(fā)展水平以及身心發(fā)展?fàn)顩r等有目的、有計(jì)劃地在生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂上進(jìn)行自主而積極的批判性思維培養(yǎng)，就能使學(xué)生在整個(gè)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)探究過程中體驗(yàn)科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度和辯證思維，并潛移默化地提高學(xué)生批判性思維的能力。

一、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)問題情境，開展探究教學(xué)

立足實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，設(shè)置問題情境，是培養(yǎng)批判性思維的必要條件。英國科學(xué)哲學(xué)家K·R·波普爾（Karl Raimund Pop-per）曾提出科學(xué)認(rèn)識(shí)的程序是：問題—試探性假說—批判與檢驗(yàn)。從這一程序中可知，科學(xué)認(rèn)識(shí)的過程是從問題開始的。在實(shí)驗(yàn)問題情境中，不同的學(xué)生能就同一問題產(chǎn)生不同的想法，再通過交流討論，思維的碰撞能擦出新的火花。學(xué)生在這個(gè)過程中能體驗(yàn)到辯證思考的樂趣并充分訓(xùn)練批判性思維技能。因此，教師如果能在生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，深入分析教材，設(shè)計(jì)生動(dòng)的問題情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，就能使學(xué)生如科學(xué)家那樣進(jìn)行科學(xué)探究。這種活躍的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂氣氛可以潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維。例如在“探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式”這一實(shí)驗(yàn)之前，教師可以先提出問題：“為什么饅頭是松軟多孔的，是什么氣體造成的？釀酒時(shí)為什么要先通風(fēng)，不通風(fēng)行不行？”這樣貼近學(xué)生生活的問題，以引起學(xué)生的興趣并啟發(fā)思考，從而引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)已學(xué)過的細(xì)胞呼吸的原理進(jìn)行討論，進(jìn)而遷移到酵母菌的呼吸作用方式的新知識(shí)點(diǎn)上，合理做出實(shí)驗(yàn)預(yù)測，達(dá)到鍛煉批判性思維的目的。不僅在實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入部分可以設(shè)置問題情境，在實(shí)驗(yàn)的過程中也可以巧妙設(shè)置問題引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探討，如在“探究葉片氣孔分布實(shí)驗(yàn)”中，可以提問：“實(shí)驗(yàn)葉片為什么要放在冷開水中浸泡？如果直接放在自來水中浸泡會(huì)怎樣？”“通過什么現(xiàn)象判斷葉片表面氣孔的分布情況？為什么？”實(shí)驗(yàn)操作過程中的問題情境，能引導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的條件和影響因素進(jìn)行反思和分析，以達(dá)到對實(shí)驗(yàn)原理的深刻理解，而不是死記硬背。利用這樣的方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以使學(xué)生逐步形成批判性思維的思維習(xí)慣。

二、引導(dǎo)學(xué)生自主制定實(shí)驗(yàn)方案

引導(dǎo)學(xué)生自主制定實(shí)驗(yàn)方案是培養(yǎng)批判性思維的重要途徑。批判性思維不但是一種思維品質(zhì)，也是一種思維技能。批判性思維技能可以分為定義和明確問題、判斷相關(guān)信息以及解決問題三個(gè)方面。教師可引導(dǎo)學(xué)生將批判性思維技能運(yùn)用在選擇實(shí)驗(yàn)器材、條件、材料以及自主制定實(shí)驗(yàn)方案。例如在“影響酶活性的條件”這一實(shí)驗(yàn)課上，教師可以事先提供唾液淀粉酶、肝臟研磨液（過氧化氫酶）等幾種常見的材料酶及其它實(shí)驗(yàn)材料、用具等，引導(dǎo)學(xué)生自主制定驗(yàn)方案，以達(dá)到鍛煉學(xué)生批判性思維技能的目的。在“定義和明確目的”的思維技能方面，讓學(xué)生明確探究的目的是了解環(huán)境條件的改變會(huì)不會(huì)影響細(xì)胞內(nèi)酶的活性。教材提供的研究背景顯示溫度和PH是影響酶活性的重要因素，但教學(xué)中要引導(dǎo)學(xué)生明白環(huán)境因素是多種多樣的，不僅課本所提出的溫度和PH值的改變會(huì)對酶活性產(chǎn)生影響，還存在其它的環(huán)境因素可能會(huì)影響到酶的活性，并說明由于溫度和PH值這兩個(gè)因素容易控制，所以選擇它們來探究酶活性的影響因素，請學(xué)生課后思考除溫度、PH外，還有哪些環(huán)境條件的改變可能會(huì)影響酶的活性，感興趣的學(xué)生還可在課后嘗試進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。在“判斷相關(guān)信息”思維技能培養(yǎng)方面，教師可以提出問題：“唾液淀粉酶分解淀粉溶液和過氧化氫酶分解過氧化氫溶液這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，哪個(gè)實(shí)驗(yàn)用來探究溫度對酶活性的影響更合適？”并提示學(xué)生對兩種實(shí)驗(yàn)材料的特性進(jìn)行分析比較，得出“利用唾液淀粉酶分解淀粉的實(shí)驗(yàn)比較合適”的結(jié)論，因?yàn)檫^氧化氫受熱易分解，不適合作為底物探究溫度對過氧化氫酶活性的影響。在“解決問題”這一批判性思維技能培養(yǎng)方面，實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的過程本身就是一個(gè)發(fā)現(xiàn)問題，解決問題的過程，學(xué)生通過對具體實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)和修改這一能動(dòng)過程中，可以極大地提高批判性思維能力并充分運(yùn)用批判性思維技能。

三、評價(jià)實(shí)驗(yàn)方案，鼓勵(lì)學(xué)生大膽質(zhì)疑

大膽質(zhì)疑是批判性思維的重要特質(zhì)。通過對已有實(shí)驗(yàn)方案的評價(jià)，鼓勵(lì)學(xué)生大膽質(zhì)疑，是培養(yǎng)批判性思維的有效方法。例如早期很多科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)往往不夠嚴(yán)謹(jǐn)，教師可以利用這一特點(diǎn)來引導(dǎo)學(xué)生分析和評價(jià)他們的實(shí)驗(yàn)方案，并嘗試改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案，從而培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維。在人教版高中生物必修1“光合作用的原理和運(yùn)用”的實(shí)驗(yàn)中，教師可以先展示普利斯特利的實(shí)驗(yàn)并提供當(dāng)時(shí)普利斯特利的結(jié)論:空氣的更新歸于植物的生長。從這個(gè)結(jié)論中引導(dǎo)學(xué)生提出質(zhì)疑：“后人重復(fù)了普利斯特利的實(shí)驗(yàn)，有一部分人卻得到與其完全相反的結(jié)論，認(rèn)為植物跟動(dòng)物一樣會(huì)使空氣變污濁，這是為什么呢？普利斯特利的實(shí)驗(yàn)有缺陷嗎？”由此引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)論的不足之處：普利斯特利的實(shí)驗(yàn)忽略了光照這一影響因素。接下來由學(xué)生在普利斯特利的實(shí)驗(yàn)方案前提下進(jìn)行修改和完善，并動(dòng)手操作檢驗(yàn)修改后方案的合理性和嚴(yán)謹(jǐn)性，這一過程中可以充分地鍛煉學(xué)生的批判性思維。接著教師再介紹光合作用原理中薩克斯的實(shí)驗(yàn)，與學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行對比，學(xué)生的成就感就會(huì)油然而生?；蛘咴凇坝^察質(zhì)壁分離和復(fù)原”的實(shí)驗(yàn)中，引導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行判斷評價(jià)：“我們通常選用的是紫色的洋蔥表皮來作為實(shí)驗(yàn)材料，采用白色洋蔥表皮有影響嗎？”學(xué)生通過比較討論實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)結(jié)果后，可以得出采用紫色洋蔥表皮作為實(shí)驗(yàn)材料是因?yàn)槠浼?xì)胞液呈紫色，易于與細(xì)胞外溶液區(qū)分，便于質(zhì)壁分離的觀察。由此又可以對實(shí)驗(yàn)方案提出新的質(zhì)疑：“如果不使用洋蔥，其他的深色植物細(xì)胞是否可以作為替代材料，如紫色的芭蕉葉、紫色的葡萄皮等？”對實(shí)驗(yàn)方案方方面面進(jìn)行批判性思維的評價(jià)，讓學(xué)生知其然并知其所以然，不但能培養(yǎng)學(xué)生大膽質(zhì)疑的勇氣，提高批判性思維的能力，而且增強(qiáng)了學(xué)生積極參與實(shí)驗(yàn)的信心，能使學(xué)生不盲目死板地遵照課本中的實(shí)驗(yàn)步驟，不滿足已知的結(jié)論，而是在已有知識(shí)的基礎(chǔ)上提出自己的見解，進(jìn)行再創(chuàng)新。

四、營造民主課堂，建立平等親密師生關(guān)系

學(xué)生是課堂的主體，教師是課堂的主導(dǎo)，營造民主課堂并建立平等親密的師生關(guān)系是培養(yǎng)批判性思維的重要保障。生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課是一門操作性極強(qiáng)的課程，以學(xué)生為課堂的主體，更有利于批判性思維的培養(yǎng)。例如在“土壤中小動(dòng)物類群豐富度的調(diào)查”的實(shí)驗(yàn)中，讓學(xué)生自行采集不同環(huán)境中的土壤樣品，并引導(dǎo)學(xué)生判斷、分析小動(dòng)物的種類，這樣既能發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，又能在良好的氛圍中使學(xué)生的批判性思維技能得到體現(xiàn)和磨練。有學(xué)者認(rèn)為，培養(yǎng)批判性思維傾向是培養(yǎng)一種思考的習(xí)慣，一種思維的品質(zhì)，一種人的品性，是一種思維和心理的內(nèi)化過程。習(xí)慣的培養(yǎng)和品性的塑造需要輕松的氛圍和適宜的環(huán)境，這就要求教師在課堂上不是一味地灌輸，而是鼓勵(lì)學(xué)生不讓權(quán)威束縛住思想，能尊重學(xué)生提出的不同見解，有耐心、不嘲諷，挖掘其見解中的可貴之處，盡可能的保護(hù)學(xué)生的積極性，增強(qiáng)學(xué)生的自我效能感。只有這樣，才能為批判性思維的“種子”提供一片豐沃的土壤，使之萌芽。

總而言之，批判性思維是探索、評價(jià)和發(fā)展活動(dòng)中最基本、最富有創(chuàng)造性的思維形式。如何培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維是需要各個(gè)學(xué)科教師共同努力和研究的綜合性課題。利用生物實(shí)驗(yàn)課自身的學(xué)科優(yōu)勢，融入批判性思維的培養(yǎng)，使學(xué)生的思維品質(zhì)得到提升和優(yōu)化，不但有利于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提高，對學(xué)生的終身發(fā)展也具有十分深遠(yuǎn)的意義。

（責(zé)任編輯：陳欣）