高中生物學(xué)教學(xué)中批判性思維培養(yǎng)*

蔣選榮 （揚(yáng)州市新華中學(xué) 江蘇揚(yáng)州 225009）

1 高中生物學(xué)教學(xué)與批判性思維的培養(yǎng)

高中生物學(xué)核心素養(yǎng)包含理性思維，思維是對新輸入信息與腦內(nèi)儲存知識經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行一系列復(fù)雜的心智操作過程，是智力的核心成分［1］。批判性思維屬于理性思維的范疇，包含運(yùn)用批判性思維等方法探討生命現(xiàn)象及規(guī)律，審視或論證生物學(xué)社會議題。批判性思維是一種對思維方式進(jìn)行思考的藝術(shù)，該藝術(shù)能夠優(yōu)化我們的思維方式［2］。批判性思維的概念內(nèi)涵包括思維態(tài)度（情感傾向）與思維技能（認(rèn)知技能）2個部分。認(rèn)知技能是在推理基礎(chǔ)上進(jìn)行的質(zhì)疑、分析、判斷、評價、解釋、反思、創(chuàng)新（對事物的重新認(rèn)識）等高級思維過程。態(tài)度（情感傾向）是指在合適的時候自覺運(yùn)用批判性思維的技能。質(zhì)疑、反思和自覺運(yùn)用批判性思維是批判性思維最顯著的特點(diǎn)。

高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中明確課程目標(biāo)包含培養(yǎng)學(xué)生批判性思維的能力。具體體現(xiàn)在能力目標(biāo)和情感態(tài)度價值觀目標(biāo)方面，能力目標(biāo)與批判性思維的技能培養(yǎng)相一致，例如“利用證據(jù)和邏輯對自己的結(jié)論進(jìn)行辯護(hù)及作必要的反思和修改”，能力目標(biāo)與批判性思維的技能要素“澄清意義、分析論證、評估證據(jù)、判斷推導(dǎo)、是否合理、得出可靠的結(jié)論”相吻合。情感態(tài)度價值觀目標(biāo)與批判性思維的情感傾向相一致，例如課程目標(biāo)中“養(yǎng)成質(zhì)疑、求實(shí)、創(chuàng)新及勇于實(shí)踐的科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度”與批判性思維的心智態(tài)度是一致的。

2 生物學(xué)教學(xué)中的2種思維形式的比較

在高中生物學(xué)教學(xué)中，學(xué)生在認(rèn)識生物學(xué)現(xiàn)象、規(guī)律的過程中通常會產(chǎn)生一種自然思維，即在學(xué)習(xí)生物學(xué)課程過程中思維的直接反應(yīng)過程。在自然思維中,我們的直觀和思維面對著事物,這些事物被給予我們,并且是自明地被給予［3］。自然思維在生物學(xué)教學(xué)中的具體表現(xiàn)是學(xué)生對生物學(xué)知識的認(rèn)識過程缺乏質(zhì)疑、反思過程。例如學(xué)生對人教版必修2“基因的本質(zhì)”認(rèn)識過程是基于必修1“遺傳信息的攜帶者——核酸”“細(xì)胞核——系統(tǒng)的控制中心”和必修2“遺傳因子的發(fā)現(xiàn)”“基因在染色體上”學(xué)習(xí)后，產(chǎn)生了對“基因”的自然思維是“基因與生物遺傳有關(guān)，基因就是遺傳因子，基因存在于細(xì)胞核內(nèi)并且位于染色體上……”具有批判性思維態(tài)度的學(xué)生基于對生物科學(xué)事實(shí)的認(rèn)識，例如“原核細(xì)胞沒有細(xì)胞核”“線粒體和葉綠體中有DNA”“有些病毒沒有DNA”等，產(chǎn)生的質(zhì)疑是：基因是DNA片段嗎？基因一定位于細(xì)胞核中的染色體上嗎？基因是如何遺傳的？

批判性思維是基于恰當(dāng)?shù)脑u估標(biāo)準(zhǔn)的有辨識能力的判斷［4］。在生物學(xué)教學(xué)中的批判性思維應(yīng)基于生物學(xué)知識、科學(xué)方法等認(rèn)識基礎(chǔ)上對生物學(xué)現(xiàn)象、規(guī)律的判斷。

思維教學(xué)的唯一方法是通過具體學(xué)科學(xué)習(xí)這門學(xué)科的內(nèi)容和方法［5］。做一個批判性思維者需要有相關(guān)的學(xué)識、技能、態(tài)度及習(xí)性（行為傾向）?；诖?，在高中生物學(xué)教學(xué)中批判性思維定義為對生物學(xué)現(xiàn)象、規(guī)律（知識）、研究方法、科學(xué)史進(jìn)行縝密思考和評估的思維形式。

3 高中生物學(xué)教學(xué)中批判性思維的培養(yǎng)策略

高中生物學(xué)課程內(nèi)容主要包含科學(xué)史、生物學(xué)事實(shí)、科學(xué)方法的運(yùn)用等，針對不同的課程內(nèi)容，結(jié)合高中生物學(xué)課程對批判性思維培養(yǎng)的具體目標(biāo)要求，可以采取不同的培養(yǎng)策略。

3.1 基于科學(xué)史基礎(chǔ)上的批判性思維的培養(yǎng)生物學(xué)的發(fā)展過程是歷代科學(xué)家共同努力的結(jié)果，生物科學(xué)本身就是一部科學(xué)發(fā)展史。生物科學(xué)史內(nèi)容豐富，主要涉及到科學(xué)家發(fā)現(xiàn)生物學(xué)現(xiàn)象、規(guī)律的探究過程。新修訂的生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)提出的學(xué)生發(fā)展的目標(biāo)是：具有理性思維的習(xí)慣，能夠運(yùn)用已有的知識、證據(jù)和邏輯對生物學(xué)（科學(xué)）議題進(jìn)行思考和展開論證?？茖W(xué)史內(nèi)容一般按年代編排，對科學(xué)現(xiàn)象、規(guī)律發(fā)現(xiàn)過程進(jìn)行客觀性的呈現(xiàn)。在科學(xué)史教學(xué)過程中培養(yǎng)學(xué)生批判性思維可按照圖1實(shí)施。

生物科學(xué)發(fā)展史一般編排在教材章節(jié)內(nèi)容的前或后，與章節(jié)教學(xué)內(nèi)容相關(guān)，反映生物科學(xué)重大發(fā)現(xiàn)或新理論提出的研究過程，涉及到技術(shù)進(jìn)步、科學(xué)探究（實(shí)驗(yàn)、方法）、提出假設(shè)（理性思維）過程。例如人教版必修1教材“細(xì)胞學(xué)說建立過程”科學(xué)史分為4個部分，依次為“從人體的解剖和觀察入手”“顯微鏡下的重大發(fā)現(xiàn)”“理論思維和科學(xué)實(shí)驗(yàn)的結(jié)合”“細(xì)胞學(xué)說在修正中前進(jìn)”。教學(xué)過程中對科學(xué)史的應(yīng)用存在2種情況：課后閱讀材料、課堂教學(xué)素材。作為閱讀材料的使用可作為課堂教學(xué)內(nèi)容的補(bǔ)充；作為教學(xué)素材可創(chuàng)設(shè)為教學(xué)情境，為具體知識內(nèi)容的教學(xué)提供支架，也可作為教學(xué)素材對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行延伸、拓展。

依據(jù)圖1所示，利用科學(xué)史組織教學(xué)，首先要引導(dǎo)學(xué)生梳理科學(xué)史實(shí)（事件），在此基礎(chǔ)上論證科學(xué)事件的關(guān)聯(lián)性、評估研究結(jié)論的科學(xué)性、歸納提煉生物學(xué)原理和規(guī)律、運(yùn)用原理和規(guī)律解決或解釋生物學(xué)問題。在運(yùn)用科學(xué)史材料組織教學(xué)的過程中，啟發(fā)學(xué)生對證據(jù)、推理、結(jié)論等產(chǎn)生質(zhì)疑，提出問題，組織辯論，反思認(rèn)識的缺陷。在此基礎(chǔ)上，歸納提煉原理、規(guī)律。批判性思維的培養(yǎng)過程不僅在“破”（質(zhì)疑、反思），還要引導(dǎo)學(xué)生“立”（創(chuàng)新），即對生物學(xué)規(guī)律、原理重新認(rèn)識。以“細(xì)胞學(xué)說建立的過程”為例（表1），闡述培養(yǎng)批判性思維的過程。

表1 “細(xì)胞學(xué)說建立過程”教學(xué)設(shè)計

3.2 基于生物學(xué)事實(shí)基礎(chǔ)上的批判性思維的培養(yǎng) 生物學(xué)事實(shí)是客觀存在的生物學(xué)現(xiàn)象，是對生物及其生命活動規(guī)律的真實(shí)反映。在教學(xué)中運(yùn)用好事實(shí)性材料，既可有助于實(shí)現(xiàn)知識性目標(biāo)，又是進(jìn)行批判性思維培養(yǎng)的很好素材。依托生物學(xué)事實(shí)，可歸納提煉生物學(xué)概念。高中生物學(xué)教材中呈現(xiàn)了眾多生物學(xué)事實(shí)，利用教材中生物學(xué)事實(shí)材料，構(gòu)建生物學(xué)概念的教學(xué)過程中，通過陳列事實(shí)性材料、提出問題、分析論證、形成概念、反思創(chuàng)新等教學(xué)環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生批判性思維。具體教學(xué)流程如圖2所示。

圖2 基于生物學(xué)事實(shí)基礎(chǔ)上的批判性思維培養(yǎng)流程圖

圖2所示，將事實(shí)性教學(xué)內(nèi)容梳理成符合教學(xué)目標(biāo)要求的知識結(jié)構(gòu)，細(xì)化教學(xué)目標(biāo)，在教學(xué)目標(biāo)明確的基礎(chǔ)上設(shè)計教學(xué)問題，將具體的知識內(nèi)容學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)換成通過解決問題的形式主動構(gòu)建，通過觀察、分析、判斷、推理、歸納演繹等思維形式認(rèn)識生命世界，形成概念，得出結(jié)論。在學(xué)習(xí)過程中，引導(dǎo)學(xué)生反思對具體知識性內(nèi)容認(rèn)識的不足，鼓勵學(xué)生提出自己的觀點(diǎn)、看法，敢于挑戰(zhàn)人類現(xiàn)有的對生命世界的認(rèn)識。本文以“細(xì)胞的吸水和失水”教學(xué)內(nèi)容中科學(xué)事實(shí)為例作簡單說明（表2所示）。

表2 “細(xì)胞失水和吸水”教學(xué)設(shè)計

依據(jù)生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)，“細(xì)胞失水和吸水”具體教學(xué)目標(biāo)設(shè)置為：說明細(xì)胞失水和吸水的原理、舉例說明細(xì)胞失水和吸水原理在生產(chǎn)和生活中的運(yùn)用。事實(shí)性教學(xué)內(nèi)容包含滲透現(xiàn)象、水分進(jìn)出哺乳動物紅細(xì)胞發(fā)生的現(xiàn)象、與生產(chǎn)生活實(shí)踐相聯(lián)系的事實(shí)。結(jié)合具體教學(xué)目標(biāo)和事實(shí)性材料，設(shè)置問題串，啟發(fā)學(xué)生思考和質(zhì)疑，通過觀察、分析、推理、假設(shè)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計、實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)結(jié)論分析等論證過程，證明結(jié)論與假設(shè)是否一致。在此基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生歸納提煉出滲透作用發(fā)生的條件、細(xì)胞吸水和失水發(fā)生的條件等，進(jìn)而形成滲透吸水和失水的概念、質(zhì)壁分離和復(fù)原的概念。總結(jié)反思過程是對這部分教學(xué)內(nèi)容的再認(rèn)識，進(jìn)一步厘清滲透失水、吸水概念的實(shí)質(zhì)（內(nèi)涵和外延）。創(chuàng)新應(yīng)用教學(xué)過程就是運(yùn)用細(xì)胞滲透吸水和失水的原理解釋生物學(xué)現(xiàn)象或問題。

3.3 基于科學(xué)方法基礎(chǔ)上的批判性思維的培養(yǎng)批判性思維技能包含有解釋、分析、評價、推論、說明和自我調(diào)節(jié)6種類型［6］，思維技能包含科學(xué)方法的運(yùn)用?？茖W(xué)方法是指人類在認(rèn)識自然和生命世界過程中所有的正確方法，在生物學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用有助于培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維。高中生物學(xué)教學(xué)中涉及到的科學(xué)方法包含獲取科學(xué)事實(shí)的方法和邏輯思維的方法，前者如觀察、實(shí)驗(yàn)、調(diào)查、模擬，后者如分析與綜合、抽象與概括、比較與分類、歸納與演繹等推理過程。高中生物學(xué)教材必修模塊教學(xué)內(nèi)容涉及到不同的科學(xué)方法和具體的實(shí)驗(yàn)方法，選修模塊側(cè)重具體的實(shí)驗(yàn)方法?；趯茖W(xué)方法認(rèn)識和運(yùn)用基礎(chǔ)上的批判性思維培養(yǎng)的教學(xué)流程如圖3所示。

圖3 基于科學(xué)方法基礎(chǔ)上的批判性思維培養(yǎng)教學(xué)流程

依據(jù)流程圖，學(xué)生對涉及科學(xué)方法的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行梳理，對教學(xué)內(nèi)容中蘊(yùn)涵的科學(xué)方法進(jìn)行歸納、提煉，用文字進(jìn)行表述，形成概念。組織學(xué)生對提煉出的科學(xué)方法進(jìn)行討論、質(zhì)疑，培養(yǎng)理性思維的習(xí)慣。在對具體科學(xué)方法有了一定認(rèn)識后，運(yùn)用具體科學(xué)方法解決實(shí)際問題，在解決問題的過程中，評估對科學(xué)方法的運(yùn)用能力?？偨Y(jié)反思既是對具體科學(xué)方法掌握情況的反饋，又是對運(yùn)用科學(xué)方法過程中思維形式的評估，最終形成思維范式。本文以人教版教材必修2“孟德爾的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)（一）”教學(xué)內(nèi)容為例闡明具體教學(xué)設(shè)計（表3所示）。

表3 “孟德爾的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)（一）”教學(xué)設(shè)計

在科學(xué)方法的教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維的主要途徑是通過揭示具體科學(xué)研究過程，提煉出具體邏輯思維方式，例如：孟德爾對分離現(xiàn)象的解釋在邏輯上環(huán)環(huán)相扣，十分嚴(yán)謹(jǐn)。運(yùn)用假說設(shè)計測交過程和推理得出結(jié)論，再通過具體實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證演繹推理的正確性。引導(dǎo)學(xué)生對具體的邏輯思維方法作出評判，提出質(zhì)疑，例如：如果沒有對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析，能否作出對分離現(xiàn)象的解釋？歸納法和假說—演繹法的區(qū)別是什么？批判性思維的培養(yǎng)關(guān)鍵在于邏輯思維形式（推理）的應(yīng)用，通過運(yùn)用具體科學(xué)方法解決問題的過程可以將思維形式固化，形成概念。在運(yùn)用科學(xué)方法解決問題過程中，會產(chǎn)生新的思考，及時引導(dǎo)總結(jié)反思，例如：歸納法是從特殊事實(shí)中概括出一般原理的推理形式和思維方法，演繹法是從一類事物都有的一般屬性、關(guān)系、本質(zhì)推斷該類中的個別事物所具有的屬性、關(guān)系和本質(zhì)的推理形式和思維方法，最終形成通過觀察分析、提出假說、演繹推理、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的思維范式。

高中生物學(xué)教學(xué)內(nèi)容中科學(xué)史、事實(shí)性材料、科學(xué)方法是相互關(guān)聯(lián)、相互滲透的，是不可分割的統(tǒng)一整體，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維受制于具體的教學(xué)內(nèi)容，或“機(jī)械式”教學(xué)都是不可取的。教師要具有培養(yǎng)學(xué)生批判性思維的心智態(tài)度，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)的要求，實(shí)現(xiàn)因材施教。