在生物學(xué)課堂中培養(yǎng)學(xué)生理性思維

楊銘劉恩山

（北京師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院北京100875）

學(xué)校教育的目的是為學(xué)生未來的人生做準(zhǔn)備［1］，教育者必須慎重地選擇課堂教學(xué)的內(nèi)容和目標(biāo)。然而，如今科學(xué)成果發(fā)展迅速，新知識(shí)不斷出現(xiàn)，科學(xué)技術(shù)日益復(fù)雜化、專業(yè)化［2］，無法確定哪些是學(xué)生未來人生需要的知識(shí)［1］。因此，讓學(xué)生掌握足夠的知識(shí)變成不易實(shí)現(xiàn)的教育目標(biāo)［2］。而與掌握足夠的知識(shí)相比，促進(jìn)學(xué)生的理性思維發(fā)展是實(shí)現(xiàn)學(xué)校教育目的更有效的途徑［2］。理性思維已經(jīng)受到了中、外學(xué)者和教育家的高度重視。

美國國家科學(xué)研究理事會(huì)（The National Research Council，簡稱NRC）在2009年公布的《科學(xué)學(xué)習(xí)的校外教育：人員、地點(diǎn)、追求》中指出，科學(xué)學(xué)習(xí)不僅僅是對(duì)科學(xué)概念的理解。報(bào)告提出，科學(xué)學(xué)習(xí)和科學(xué)實(shí)踐的最終目標(biāo)有6個(gè)，分別是“理解科學(xué)概念”“培養(yǎng)對(duì)科學(xué)的興趣”“參與科學(xué)推理”“反思科學(xué)”“參與科學(xué)實(shí)踐”和“認(rèn)同科學(xué)事業(yè)”［3］。NRC提出的這一科學(xué)學(xué)習(xí)模型認(rèn)為，科學(xué)不僅僅是對(duì)科學(xué)概念的記憶和應(yīng)用，傳統(tǒng)課堂教學(xué)中學(xué)生記憶的科學(xué)知識(shí)很容易被遺忘，而“參與科學(xué)推理”的過程會(huì)讓學(xué)生的科學(xué)思維得到發(fā)展，同時(shí)促進(jìn)對(duì)科學(xué)知識(shí)的理解［3］。

2016年9 月，《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》公布。中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)以培養(yǎng)“全面發(fā)展的人”為核心，分為文化基礎(chǔ)、自主發(fā)展、社會(huì)參與3個(gè)方面，具體細(xì)化為18個(gè)基本要點(diǎn)，其中就包括理性思維這一基本要點(diǎn)［4］。

為了讓學(xué)生有能力面對(duì)未來課堂之外的生活，理性思維的培養(yǎng)應(yīng)該成為學(xué)校教育明確的目標(biāo)，尤其應(yīng)體現(xiàn)在科學(xué)課堂中。

1 生物學(xué)課程中的理性思維

《現(xiàn)代漢語詞典》對(duì)理性思維有2種解釋：一是屬于判斷、推理等活動(dòng)，與感性的活動(dòng)相對(duì)；二是從理智上控制行為的能力［5］。

哲學(xué)家和邏輯學(xué)家將理性思維視為基于邏輯和推理的加工過程，并與基于直覺和情緒機(jī)制的加工過程相對(duì)應(yīng)。心理學(xué)家則將理性思維定義為推理的特定思考過程［6］。

在《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》中，理性思維的重點(diǎn)是：崇尚真知，能理解和掌握基本的科學(xué)原理和方法；尊重事實(shí)和證據(jù)，有實(shí)證意識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)那笾獞B(tài)度；邏輯清晰，能運(yùn)用科學(xué)的思維方式認(rèn)識(shí)事物、解決問題、指導(dǎo)行為等［4］。

理性思維是一種思維的范式，需要思維者巧妙地管理思維結(jié)構(gòu)，使用理智的標(biāo)準(zhǔn)，充分運(yùn)用邏輯并精心權(quán)衡事實(shí)，以提高思維的質(zhì)量。理性思維是自主、自律、自我監(jiān)控和自我糾正的思維。

理性思維在不同的學(xué)科領(lǐng)域中的側(cè)重點(diǎn)不盡相同。有學(xué)者定義了數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)過程中的理性思維，即在合理的數(shù)學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)下，合理應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)，靈活應(yīng)用數(shù)學(xué)思想方法，根據(jù)問題信息合理運(yùn)用直覺思維與邏輯思維解決問題［7］。

我國最新頒布的《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》將學(xué)生理性思維的發(fā)展聚焦在：質(zhì)疑是思考的視角、實(shí)證是判斷的尺度、邏輯是論辯的準(zhǔn)繩。

我國高中生物學(xué)課程定義的理性思維與許多學(xué)者所說的“科學(xué)思維”（scientific thinking）十分接近。庫恩（Kuhn）將科學(xué)思維定義為有意識(shí)的尋求知識(shí)的過程，包括以尋求和加強(qiáng)知識(shí)為目的思考［8］?？茖W(xué)思維是理論和證據(jù)相互協(xié)調(diào)的過程。在學(xué)生獲取新知識(shí)的過程中，由于已掌握的知識(shí)的理論不夠完善，需通過新的證據(jù)檢驗(yàn)和完善已有理論，獲取新的知識(shí)。庫恩（2011）認(rèn)為，科學(xué)思維并不是罕見的思維過程，而是可以體現(xiàn)在日常生活中的思維方式?？茖W(xué)思維并不是只存在于科學(xué)家的頭腦中，普通人也應(yīng)該具有科學(xué)思維［2］。由此可見，科學(xué)思維和理性思維從本質(zhì)上反映的都是利用科學(xué)的思維方式認(rèn)識(shí)世界、解決問題的過程。

2 理性思維對(duì)學(xué)生的重要性

每個(gè)人生來就會(huì)思考，這是人的天性。然而，日常思考常會(huì)參雜有偏頗、扭曲、局部甚至無知。卓越的思想和思維習(xí)慣并不會(huì)生來有之，需要系統(tǒng)地培養(yǎng)。理性思維便是卓越的思維習(xí)慣，是生物學(xué)課程可以實(shí)現(xiàn)，也應(yīng)該實(shí)現(xiàn)的課程目標(biāo)和育人價(jià)值之一。

通過生物學(xué)課程和其他的學(xué)習(xí)活動(dòng)，學(xué)生應(yīng)該能運(yùn)用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模等方法探討生命現(xiàn)象、審視或論證生物學(xué)社會(huì)性議題；能夠?qū)⒗硇运季S作為一種可以帶到每一節(jié)理科課堂并可延伸到日常生活的習(xí)慣。這就要求學(xué)生能將“清晰、準(zhǔn)確、質(zhì)疑、客觀、邏輯、深刻”等思維的要素內(nèi)化為思考和決策的原則，將其應(yīng)用于傾聽和發(fā)言、閱讀與寫作等未來的專業(yè)工作或個(gè)人生活之中，使理性思維成為學(xué)生的第二天性。

人們制造、建造或創(chuàng)作產(chǎn)品的質(zhì)量，以及生活質(zhì)量很大程度上取決于思想（或思維）的質(zhì)量。低劣的思維會(huì)在財(cái)力或生活質(zhì)量上付出昂貴的代價(jià)。理性思維是基于事實(shí)和嚴(yán)密邏輯達(dá)到更好結(jié)論的方法，是高質(zhì)量的思維范式和習(xí)慣。作為學(xué)科的核心素養(yǎng)，學(xué)生在生物學(xué)課程中習(xí)得的理性思維，可用于改善他們?cè)谄渌茖W(xué)領(lǐng)域的認(rèn)識(shí)和觀點(diǎn)，也可將其應(yīng)用在日常生活的眾多領(lǐng)域，提高學(xué)習(xí)、生活的效率和質(zhì)量。從認(rèn)知的視角看，理性思維是獲得正確信念或結(jié)論的藝術(shù)；從實(shí)踐的視角看，理性思維是對(duì)所思問題獲得明智答案的途徑。

3 學(xué)校教育和科學(xué)教育應(yīng)注重發(fā)展學(xué)生的理性思維

知識(shí)和信息不是單純的記憶和重復(fù)，而是需要主動(dòng)尋找和使用，對(duì)世界進(jìn)行探尋，知識(shí)學(xué)習(xí)的過程不可能完全剝離學(xué)習(xí)者的認(rèn)知過程［1］。教育不是沒有思維過程的事實(shí)性知識(shí)的累積，不是教師將思維傳遞給學(xué)生，而應(yīng)該是學(xué)生個(gè)人的思維過程［1］。

杜威認(rèn)為學(xué)校所能做或必須為學(xué)生做的事就是關(guān)注他們的思想，發(fā)展他們的思考能力。布魯納認(rèn)為隨著社會(huì)的發(fā)展，單靠對(duì)知識(shí)的機(jī)械理解和記憶只會(huì)加重學(xué)生的負(fù)擔(dān)，必須注重和發(fā)展學(xué)生的認(rèn)知能力。為了在教學(xué)中發(fā)展學(xué)生的思維能力，布魯納強(qiáng)調(diào)要讓學(xué)生主動(dòng)進(jìn)行探索，在探索中發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)。布魯納的觀點(diǎn)對(duì)學(xué)校的科學(xué)教育產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。

庫恩（1993）認(rèn)為，理性思維是智力發(fā)展的最終目標(biāo)［2］。教育的核心在于發(fā)展學(xué)生的思維，尤其是理性思維。

理性思維能夠支持學(xué)生獲取新知識(shí)，學(xué)會(huì)如何使用知識(shí)，構(gòu)建并評(píng)價(jià)假設(shè)和觀點(diǎn)［1］。具備理性思維的學(xué)生能成為獨(dú)立的學(xué)習(xí)者，能自主尋求問題的答案。理性思維的過程也是為了理解科學(xué)過程，是促進(jìn)知識(shí)學(xué)習(xí)的過程。理性思維作為智力發(fā)展的最終目標(biāo)，這種能力一旦獲得就不會(huì)失去，學(xué)生對(duì)科學(xué)進(jìn)行探索，假設(shè)、實(shí)驗(yàn)、得出結(jié)論的過程都需要使用理性思維［1］。

庫恩（2007）還指出，理性思維本質(zhì)上是社會(huì)性行為，不是只發(fā)生在人們頭腦中的過程［8］。理性思維是獲取知識(shí)的過程，這就包括所有為獲取更多知識(shí)而進(jìn)行的有目的的思維過程。

理性思維會(huì)促進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)的理解。實(shí)際上，正是由于想要對(duì)科學(xué)進(jìn)行理解，才促進(jìn)理性思維的發(fā)展。獲取知識(shí)的過程不是單純地增加知識(shí)，而是概念轉(zhuǎn)變的過程。促進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)現(xiàn)象的理解確實(shí)是教育的目標(biāo)，但由于學(xué)生的理解是建立在理性思維能力之上的，因此，促進(jìn)學(xué)生理性思維能力的發(fā)展同樣是非常重要的教育目標(biāo)。

對(duì)于社會(huì)，學(xué)校教育應(yīng)培養(yǎng)最有用的人才。這些人才應(yīng)具備發(fā)現(xiàn)問題并解決問題的能力，能使用合理的論證作出判斷，而具備理性思維的學(xué)生才能成為這種人才。在學(xué)生步入社會(huì)后，理性思維可指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用邏輯推理面對(duì)生活中的問題并作出決策。

科學(xué)教育的目的是培養(yǎng)“受過教育”的個(gè)體，他們能理解和評(píng)價(jià)與科學(xué)相關(guān)的信息，并作出合理的決定，甚至進(jìn)一步成為從事與科學(xué)相關(guān)事業(yè)的專門人才。這就需要科學(xué)課程應(yīng)將培養(yǎng)學(xué)生的理性思維作為重要的目標(biāo)。

4 在科學(xué)和生物學(xué)課堂培養(yǎng)理性思維——論證技能的發(fā)展

如前所述，理性思維不是與生俱來的，是科學(xué)和生物學(xué)課程的明確目標(biāo)。理性思維的培養(yǎng)應(yīng)放在高中自然科學(xué)課程的教學(xué)過程中，有多種策略和方式被研究者證明行之有效，其中的一個(gè)重要策略就是論證（argument）或科學(xué)論證，并以此發(fā)展學(xué)生的論證技能，促進(jìn)理性思維的發(fā)展。

4.1 論證技能在知識(shí)構(gòu)建的過程中，學(xué)生通過解釋數(shù)據(jù)理解現(xiàn)象，通過其他學(xué)生的反駁辯護(hù)修正自己的觀點(diǎn)。這種參與論證以便構(gòu)建、辯護(hù)和評(píng)價(jià)科學(xué)解釋的能力被普遍認(rèn)為是科學(xué)素養(yǎng)的重要組成部分［9］。

2012 年美國出版的《K-12科學(xué)教育框架》中明確強(qiáng)調(diào)在科學(xué)課堂中培養(yǎng)學(xué)生的論證技能。無論是科學(xué)家發(fā)現(xiàn)知識(shí)或建立理論，還是工程師尋找解決問題的最佳答案，都依賴于論證技能［10］。

4.2 論證技能對(duì)于理性思維的重要性自然科學(xué)工作本身就是論證的過程。個(gè)人提出理論觀點(diǎn)后，經(jīng)過他人質(zhì)疑，個(gè)人論證、解釋才能最終被社會(huì)接受［1］。無論是科學(xué)事實(shí)還是科學(xué)理論，都要經(jīng)過公眾的爭辯，經(jīng)歷論證的構(gòu)建才能成為科學(xué)［1］。

在一個(gè)科學(xué)理論被提出后，通常會(huì)有幾個(gè)與其競(jìng)爭的理論。理論提出者需要經(jīng)歷論證的過程，分析證據(jù)及證據(jù)在不同理論的適應(yīng)性，以此在公眾面前論證自己的理論。論證在理論提出者頭腦中的思維過程有著重要的作用，科學(xué)家在進(jìn)行理論建立的過程中就需要思考如何說服他人接受自己提出的理論。

通過培養(yǎng)學(xué)生的論證技能，可讓學(xué)生學(xué)會(huì)如何提出、支持、評(píng)價(jià)及修正觀點(diǎn)，運(yùn)用證據(jù)支持自己的觀點(diǎn)，為研究問題構(gòu)建合理的解釋。在論證過程中，學(xué)生的思維能力得到提高，且這種思維能力可運(yùn)用到其他任何情境中［1］。

論證給予學(xué)生將自己的觀點(diǎn)和看法展現(xiàn)給他人的機(jī)會(huì)，通過交流，有利于學(xué)生表達(dá)和進(jìn)一步修正自己的觀點(diǎn)。更重要的是，通過論證過程中回答“為什么”“有什么依據(jù)”等問題，學(xué)生的思維能力得到了提高和改進(jìn)，在今后思考的過程中也會(huì)善于詢問自己同樣的問題，這對(duì)于學(xué)生思維能力的自我管理和修正有很大的益處。

通過論證，學(xué)生將學(xué)會(huì)如何針對(duì)一個(gè)主張表達(dá)自己的觀點(diǎn)、評(píng)價(jià)別人的主張［1］。同時(shí)，論證過程對(duì)提高學(xué)生的論證寫作能力也有很大的幫助，學(xué)生會(huì)在寫作中展現(xiàn)真實(shí)的論證過程，陳述主張然后用證據(jù)支持自己的觀點(diǎn)，有助于提高學(xué)生明確表達(dá)自己觀點(diǎn)的能力［1］。

若學(xué)生具備了有效獲得知識(shí)的技能，就可運(yùn)用這些技能獲取知識(shí)。受教育的人并不完全取決于是否知道某些知識(shí)，而在于他們能發(fā)現(xiàn)值得研究的問題，并能運(yùn)用技能研究問題獲取知識(shí)。受過良好科學(xué)教育的人，就是應(yīng)具備充分的能力和深厚的興趣去學(xué)習(xí)和發(fā)現(xiàn)的人。

4.3 如何發(fā)展論證技能培養(yǎng)學(xué)生的論證技能應(yīng)讓學(xué)生學(xué)會(huì)評(píng)估自己的觀點(diǎn)和想法。研究表明，學(xué)生開展理性思維最大的挑戰(zhàn)不是獲得正確的研究技能，而是學(xué)會(huì)用新的證據(jù)調(diào)整已有的觀點(diǎn)，即反思自己的觀點(diǎn)。

庫恩（1993）認(rèn)為，理性思維可依賴于教育者的培養(yǎng)而習(xí)得，而實(shí)現(xiàn)的辦法就是將科學(xué)知識(shí)的內(nèi)容與學(xué)生日常生活中熟悉的現(xiàn)象相結(jié)合，即將科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程與學(xué)生日常生活中的思維過程相聯(lián)系。首先，不僅教師，學(xué)生應(yīng)意識(shí)到科學(xué)思維的重要性，意識(shí)到科學(xué)思維與日常思維的相關(guān)性，因此學(xué)生參與的思維活動(dòng)都應(yīng)設(shè)定在更廣闊的內(nèi)容中，不僅僅局限在科學(xué)情境中，尤其是針對(duì)社會(huì)性科學(xué)議題，在這樣的話題中普通人也可以找到自己的觀點(diǎn)并作出判斷，讓學(xué)生意識(shí)到科學(xué)思維的重要性，不能止步于傳統(tǒng)科學(xué)的領(lǐng)域。其次，要提高學(xué)生的思維水平，必須讓學(xué)生參與思維實(shí)踐，希望學(xué)生不僅在學(xué)習(xí)科學(xué)的過程中表現(xiàn)出科學(xué)思維，而且在日常生活中也能運(yùn)用理性思維解決問題。

庫恩的思想在實(shí)踐中進(jìn)行了檢驗(yàn)。她針對(duì)學(xué)生論證技能的培養(yǎng)開展了專門的培訓(xùn)課程，課程內(nèi)容選擇社會(huì)性議題。培訓(xùn)課程包括幾個(gè)階段，分別是確定觀點(diǎn)、解釋觀點(diǎn)、用證據(jù)支持觀點(diǎn)、評(píng)價(jià)觀點(diǎn)、將觀點(diǎn)發(fā)展為論證、檢驗(yàn)并評(píng)估他人的觀點(diǎn)、針對(duì)他人的觀點(diǎn)建立反駁的論證、反駁他人的反駁論證、評(píng)估多種證據(jù)、建立并評(píng)價(jià)全面的論證［1］。課程結(jié)束后發(fā)現(xiàn)學(xué)生構(gòu)建獨(dú)立論證的能力和社會(huì)性論證的能力均得到提高。說明在課堂上采用這一模式培養(yǎng)學(xué)生的論證能力是有效的。庫恩及相關(guān)科學(xué)教育的研究工作為我國高中生物學(xué)和其他理科教師開展教學(xué)改革提供了范例和依據(jù)。

除了論證式教學(xué)策略，還有其他的教學(xué)策略也適合在生物學(xué)課程中用于發(fā)展學(xué)生的理性思維，例如模型和建模。教師可有針對(duì)性地鉆研，將其用于課堂實(shí)踐。

盡管并不清楚學(xué)生未來面臨的生活和挑戰(zhàn)，但是具備理性思維的學(xué)生有能力獲取知識(shí)并解決科學(xué)及社會(huì)中的問題。通過理性思維的培養(yǎng)，學(xué)生不僅能在課堂中學(xué)到足夠的知識(shí)和技能，也有能力應(yīng)對(duì)課堂之外的生活。生物學(xué)課堂和其他科學(xué)課堂都是適合開展理性思維教學(xué)的平臺(tái)，教師要將理性思維的培養(yǎng)融入到自己的課堂教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生的理性思維，充分達(dá)成生物學(xué)課程的教育目標(biāo)。

［1］Kuhn D.Education for thinking.London:Harvard University Press,2005.

［2］Kuhn D.Science as argument:Implications for teaching and learning scientific thinking.Science Education,1993,77(3):319.

［3］Bell P E,Lewenstein B E,Shouse A W E,et al.Learning science in informal environments:People,places,and pursuits.Washington D.C.:National Academies Press,2009,43(1):66.

［4］核心素養(yǎng)研究課題組.中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng).中國教育學(xué)刊,2016(10):1.

［5］中國社會(huì)科學(xué)院語言研究所詞典室.現(xiàn)代漢語詞典.5版.北京：商務(wù)印書館,2005.

［6］馮雪,彭凱平.技能和風(fēng)格:理性思維的兩種測(cè)量途徑.心理科學(xué)進(jìn)展,2015,23(9):1550.

［7］陳華偉.高中數(shù)學(xué)促進(jìn)學(xué)生理性思維形成與發(fā)展的教學(xué)研究.濟(jì)南：山東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文,2011.

［8］Kuhn D.What is scientific thinking and how does it develop?//The wiley-blackwell handbook of childhood cognitive development,2 ed.Oxford:Wiley-Blackwell Press,2011:497.

［9］Sampson V,Clark D.Incorporating scientific argumentation into inquiry-based activities with online personally seeded discussions.Science Scope,2007（2）:43.

［10］National Research Council.A Framework for K－12 Science Education:Practices,Crosscutting Conceptions,and Core Ideas.Washington,D.C.:National Academies Press,2012.