批判性思維模式在細(xì)胞生物學(xué)課程改革應(yīng)用的幾點(diǎn)思考

續(xù)晨

摘要：批判性思維模式首先要知道學(xué)生現(xiàn)階段知識點(diǎn)的了解程度，其次要重視過程教學(xué)，讓學(xué)生真正使用思辨型模式思考科學(xué)問題，教師應(yīng)該真正以學(xué)生為中心上好一門專業(yè)課程，最后在教學(xué)的評估模式上，可以加入形式多樣的不同層次的問題來真正把批判性思維模式貫徹到整個教學(xué)環(huán)節(jié)中。

關(guān)鍵詞：批判性思維模式；細(xì)胞生物學(xué)；以學(xué)生為中心

中圖分類號：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）26-0114-03

曼德拉曾經(jīng)說，教育是改變世界最有力的武器。愛因斯坦曾經(jīng)說過教育不是學(xué)習(xí)已知的內(nèi)容，而是教會思考的方式。批判性思維（Critical Thinking）作為一種普遍的人類現(xiàn)象，不僅提升了人類的創(chuàng)造能力，也促進(jìn)了人類社會的進(jìn)步。人們通過“質(zhì)疑—探索—更高層次地質(zhì)疑—更深層次地探索”這種模式來理解我們身邊的各種事物[1]?，F(xiàn)代批判性思維之父”杜威（John Dewey）于1910年首次指出“思維就是探究、調(diào)查、深思、探索和鉆研，以求發(fā)現(xiàn)新事物或?qū)σ阎挛镉行碌睦斫??？傊季S就是疑問”。格拉澤（Edward Glaser）在1941年使用“批判性思維”一詞，他認(rèn)為批判性思維包括三個方面：質(zhì)詢態(tài)度：有效推理、抽象、概括的知識：應(yīng)用以上態(tài)度和知識的技能[2]。這促使批判性思維研究進(jìn)入實證階段，提升了批判性思維研究的系統(tǒng)性。美國大學(xué)教學(xué)科研人員一致認(rèn)為，提高學(xué)生的推理技能是教師最重要的目標(biāo)之一。[3]在使用批判性思維講授細(xì)胞生物學(xué)課程的過程中，本人有以下幾點(diǎn)思考：

一、授課前了解學(xué)生對細(xì)胞基礎(chǔ)知識掌握的程度

大多數(shù)學(xué)生都在初中和高中階段學(xué)習(xí)了生物學(xué)課程，每個學(xué)生都對生物學(xué)都有先驗知識。因此，他們永遠(yuǎn)不會被視為是從零知識開始、對細(xì)胞生物學(xué)知識一無所知的學(xué)生。然而，教師通常很少花時間深入地了解學(xué)生已經(jīng)知道的內(nèi)容，大學(xué)教師不知道學(xué)生知道哪些內(nèi)容。除此之外，細(xì)胞生物學(xué)一般是大二大三開始的專業(yè)核心課程，隨著現(xiàn)在的課程改革，對于江蘇的參加高考的學(xué)生來說，來讀生物專業(yè)方向的本科生，在高中時候大部分選擇生物作為高考課程，這些學(xué)生對細(xì)胞分裂、孟德爾遺傳定律、細(xì)胞周期、基因這些概念已經(jīng)有先驗知識積累。而這些概念是否能夠真正準(zhǔn)確的理解，和是否能夠理解到大學(xué)所要掌握的深度，就不得而知。甚至對有些概念可能會存在對于概念變革的教學(xué)要求，學(xué)生在他們的先前知識和他們自己的世界觀的背景下考慮新信息，并且通常必須發(fā)生這些現(xiàn)有和新想法之間的對抗并且要解決以便實現(xiàn)理解的問題。例如對基因概念的不斷更新，在兩三年前學(xué)習(xí)的知識點(diǎn)可能目前認(rèn)為就不一定是完全正確的。

因此，在理解細(xì)胞生物學(xué)中的主要概念和實現(xiàn)學(xué)生的概念變化的教學(xué)中，首先必須了解學(xué)生的先驗知識，檢查它，識別混淆，然后提供新舊思想碰撞的機(jī)會。在教授概念變革時，簡單地覆蓋更多材料并提供大量新想法而不讓學(xué)生參與他們自己的元認(rèn)知分析會適得其反。正如許多科學(xué)教育改革文件所倡導(dǎo)的那樣，基于探究的科學(xué)教學(xué)可以被視為教育概念變革的一種策略，因為探究使學(xué)生完全相同地質(zhì)疑一個人的先入為主和挑戰(zhàn)自己的知識，這是兩者的特征。概念上的變化和科學(xué)的心理習(xí)慣。在這個意義上，從根本上講，科學(xué)家每天都在實驗室里做著從事概念變革的工作，但這通常不是學(xué)生在課堂上做什么的常態(tài)。如果教師要成功地改變學(xué)生對生物如何運(yùn)作的方式，就像生物學(xué)家繼續(xù)革新我們對同一主題的想法一樣，那么學(xué)生和教師一起必須獲得先前的知識，發(fā)現(xiàn)誤解和不完全的理解。也許矛盾的是，學(xué)生的“錯誤答案”可能是我們制定學(xué)習(xí)經(jīng)驗的最佳工具，這會使他們朝著“正確”的答案邁進(jìn)，至少“正確”，因為他們更好地與當(dāng)前的科學(xué)證據(jù)保持一致。然而，通常不是學(xué)生在課堂上做什么的標(biāo)準(zhǔn)。如果教師要成功地改變學(xué)生對生物如何運(yùn)作的方式，就像生物學(xué)家繼續(xù)革新我們對同一主題的想法一樣，那么學(xué)生和教師一起必須獲得先前的知識，發(fā)現(xiàn)誤解和不完全的理解。所以，學(xué)生的“錯誤答案”可能是我們制定學(xué)習(xí)經(jīng)驗的最佳工具，這會使他們朝著“正確”的答案邁進(jìn)，因為他們更好地與當(dāng)前的科學(xué)證據(jù)保持一致。然而，通常不是學(xué)生在課堂上做什么的標(biāo)準(zhǔn)。如果教師要成功地改變學(xué)生對生物如何運(yùn)作的方式，就像生物學(xué)家繼續(xù)革新我們對同一主題的想法一樣，那么學(xué)生和教師一起必須獲得先前的知識，發(fā)現(xiàn)誤解和不完全的理解。也許矛盾的是，學(xué)生的“錯誤答案”可能是我們制定學(xué)習(xí)經(jīng)驗的最佳工具，這會使他們朝著“正確”的答案邁進(jìn)，至少“正確”，因為他們更好地與當(dāng)前的科學(xué)證據(jù)保持一致。同樣地，生物學(xué)家繼續(xù)徹底改變我們關(guān)于同一主題的觀點(diǎn)，然后學(xué)生和教師一起必須獲取先前的知識并發(fā)現(xiàn)誤解和不完全的理解。也許矛盾的是，學(xué)生的“錯誤答案”可能是我們制定學(xué)習(xí)經(jīng)驗的最佳工具，這會使他們朝著“正確”的答案邁進(jìn)，至少“正確”，因為他們更好地與當(dāng)前的科學(xué)證據(jù)保持一致。同樣，生物學(xué)家繼續(xù)徹底改變我們關(guān)于同一主題的觀點(diǎn)，然后學(xué)生和教師一起必須獲取先前的知識并發(fā)現(xiàn)誤解和不完全的理解。也許矛盾的是，學(xué)生的“錯誤答案”可能是我們制定學(xué)習(xí)經(jīng)驗的最佳工具，這會使他們朝著“正確”的答案邁進(jìn)，至少“正確”，因為他們更好地與當(dāng)前科學(xué)證據(jù)保持一致。

二、重視過程思辨式學(xué)習(xí)。重視每一個科學(xué)實驗的過程，而不僅僅是結(jié)論

開展以學(xué)生為中心的小組討論，鼓勵學(xué)生提問，以交流和討論問題為學(xué)習(xí)的關(guān)鍵，老師作為引領(lǐng)方向為主，更注重過程教育。細(xì)胞生物學(xué)課程中有大量的經(jīng)典案列，與細(xì)胞生物學(xué)相關(guān)的獲得諾貝爾獎科學(xué)發(fā)現(xiàn)和其他進(jìn)展中的研究，都可以作為討論的關(guān)鍵問題，教師可以提出實驗假設(shè)，同學(xué)們設(shè)計實驗方案驗證?；蛘呓處煍[出表型現(xiàn)象數(shù)據(jù)，同學(xué)根據(jù)已有數(shù)據(jù)提出相關(guān)科學(xué)問題。隨著學(xué)生對細(xì)胞生物學(xué)研究方法掌握后，教師可以鼓勵學(xué)生在課堂上提出問題，提出質(zhì)疑，例如“作者的數(shù)據(jù)是否支持他們的假設(shè)和結(jié)論？為什么或者為什么不？這樣的問題就是典型的批判思維模式下的問題，這是一個分析層面的典型問題：它要求回答者將關(guān)于實驗結(jié)果的溝通分解為其組成部分并解釋它們之間的相互關(guān)系。但是，如果在手稿或?qū)W生實驗室報告的同行評審中詢問，則問題可以采取另一種背景。在這種情況下，實驗的方法可能會受到質(zhì)疑，或者作者可能在解釋其數(shù)據(jù)時采取了過于樂觀或自信的觀點(diǎn)。然后答案需要一些批判性評估（評估）以及在特定學(xué)科中傳播關(guān)于實驗結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)的知識?！绑w外受精過程中遺留下來的胚胎是否可以用作生物醫(yī)學(xué)研究的干細(xì)胞來源？”這種問題，學(xué)生可以使用互聯(lián)網(wǎng)快速搜索大量相關(guān)信息，進(jìn)行思辨性的深入思考得出自己的解釋。但是如果之前討論或閱讀過其他意見，而回答者只是概括了另一個人的意見，那么這個問題只涉及到理解。細(xì)胞生物學(xué)教學(xué)，甚至本科生物教育，并不是僅僅是對低級認(rèn)知過程的關(guān)注，僅僅回憶和理解事實，無法使學(xué)生將知識轉(zhuǎn)移到新環(huán)境或接近現(xiàn)實解決問題的挑戰(zhàn)做好準(zhǔn)備[4]。理解生物學(xué)的本質(zhì)，參與科學(xué)實踐[5]，使用證據(jù)和邏輯來得出結(jié)論對學(xué)習(xí)生物學(xué)至關(guān)重要[6]。我們相信學(xué)生應(yīng)該在細(xì)胞生物學(xué)課程的開始而不是結(jié)束時就開始練習(xí)連接，轉(zhuǎn)移和建?？茖W(xué)概念的技能。

三、以學(xué)生為中心，以小組討論為主線

以學(xué)生為中心，尋找學(xué)生感興趣的主題，調(diào)動學(xué)生的積極性，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考和研究，并開展多方向交流，可以通過email，課堂群，輔導(dǎo)課時間一對一和老師交流。更多的可以是學(xué)生們以小組討論的形式進(jìn)行交流。需要提供足夠的開放性科學(xué)問題，比如可以說病毒是生命么？為什么是為什么不是？每一個行為都由基因決定么？為什么是為什么不是？當(dāng)開放性科學(xué)問題提出后，給予學(xué)生足夠的時間查詢文獻(xiàn)的時間，所以在時間安排上應(yīng)該在授課之前給學(xué)生問題，至少學(xué)生有足夠的時間在網(wǎng)上或者圖書館查詢和思考，也要給予學(xué)生足夠的時間分小組討論，在小組討論過程中，教師以旁聽者身份進(jìn)入，最后課堂上每個小組的代表發(fā)言時時間控制也非常重要，所以開放式討論模式對課上課下時間的分配，小組個體和班級以及教師講授之間的時間管理要求較高。

四、細(xì)胞生物學(xué)一堂金課的核心標(biāo)準(zhǔn)

如果上課只有老師講滿堂灌輸，只講教材和大綱內(nèi)容，學(xué)生在聽，就像在看電視，授課效果不好。如果上課老師提出問題，學(xué)生只是照書讀，只是簡單的回答對錯沒有更多語言，這種授課效果并不理想。當(dāng)老師提出問題后，學(xué)生可以和老師進(jìn)行語言交流，這種授課效果比上一種稍好，如果老師提出問題后，先讓學(xué)生進(jìn)行小組討論，學(xué)生對老師的觀點(diǎn)不認(rèn)同，對老師進(jìn)行質(zhì)疑，這才是好的授課效果。而當(dāng)老師對學(xué)生質(zhì)疑的結(jié)果不認(rèn)同，反饋給學(xué)生不認(rèn)同的原因和理由，學(xué)生再次發(fā)表自己的觀點(diǎn)，其他學(xué)生提出某些新的想法，在同一主題討論下，進(jìn)行深入交流，這樣是理想的授課模式，也是批判性思維的核心所在。

五、改變標(biāo)準(zhǔn)化考試評估方式，精心設(shè)計口頭交流問題

作為老師，是否向?qū)W生提問？什么時候問問題？學(xué)生是口頭問題還是書面問題？教師出于什么目的提出問題？提前寫出你問的問題，傾向于問什么樣的問題？傾向于得到什么樣的答案？如果改變了提出的問題類型，課堂會發(fā)生什么？如何收集數(shù)據(jù)并分析提問模式以及不同類型問題對學(xué)生學(xué)習(xí)的影響？可以使用什么標(biāo)準(zhǔn)來評估問題的有效性？“作者的數(shù)據(jù)是否支持他們的假設(shè)和結(jié)論？為什么或者為什么不？在各個層次和所有學(xué)科內(nèi)，支持科學(xué)教育改革運(yùn)動，是科學(xué)教學(xué)目標(biāo)的明確轉(zhuǎn)變，學(xué)生只需創(chuàng)建科學(xué)事實知識庫，培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)中主要概念的更深入理解學(xué)科。例如，在不深入了解細(xì)胞呼吸的這些化學(xué)反應(yīng)與生物體從食物中獲取能量的需求之間的關(guān)系的情況下，對Krebs循環(huán)的化學(xué)反應(yīng)的詳細(xì)工作知識有何用途？他們發(fā)現(xiàn)學(xué)生在這些本科考試中遇到的問題中有70%—95%要求他們只考慮較低的知識和理解水平。下面是一些細(xì)胞生物學(xué)批判性思維口頭問題。

1.成熟的人類紅細(xì)胞沒有細(xì)胞核或線粒體。它主要由血紅蛋白周圍的一層膜組成，血紅蛋白是一種攜帶氧氣的蛋白質(zhì)分子。說明人體紅細(xì)胞組織如此簡單的優(yōu)點(diǎn)。

2.在西北地區(qū)家畜經(jīng)常在食用了諸如黃芪之類野草后死亡。這種植物含有的化學(xué)物質(zhì)對植物也是有毒的。這些野草是如何防止自己中毒的？

3.有時大雨過后，水會滲透到地下室的混凝土墻，房主必須用污水泵把水抽走。如何將這種情況與生活在池塘中的單細(xì)胞生物的行為進(jìn)行比較呢？

4.當(dāng)細(xì)胞通過內(nèi)吞作用吸收物質(zhì)時，細(xì)胞膜形成一個由內(nèi)而外的囊泡。也就是說，細(xì)胞膜的外部變成了囊泡的內(nèi)部。這說明細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)是怎樣的呢？

5.如果一個細(xì)胞暴露在一種毒素中，這種毒素會阻礙細(xì)胞制造ATP的能力，這會對細(xì)胞膜的轉(zhuǎn)運(yùn)過程產(chǎn)生什么影響？

6.一些植物細(xì)胞含有載體蛋白，可以同時將糖分子和氫離子運(yùn)輸?shù)桨|(zhì)中。這些載體蛋白將糖分子的梯度向上移動，就像氫離子的梯度向下移動一樣。糖進(jìn)入這些細(xì)胞會如何影響細(xì)胞外部環(huán)境的pH值？如果把氫離子從外部環(huán)境中除去，糖的運(yùn)輸會發(fā)生什么？

7.光合作用中使用的一種輔助色素是—胡蘿卜素，這是一種在胡蘿卜中高濃度存在的類胡蘿卜素。當(dāng)一個—胡蘿卜素分子被一種酶分裂時，就會產(chǎn)生兩個維生素A分子。從維生素a中去除一個氫原子會產(chǎn)生視網(wǎng)膜，這是一種與視覺有關(guān)的色素。解釋為什么吃胡蘿卜對視力很重要。

8.當(dāng)濃密的森林、云層、火山噴發(fā)產(chǎn)生的灰塵或大火產(chǎn)生的煙霧阻擋了陽光，你認(rèn)為這對光合作用有什么影響？它將如何影響大氣中二氧化碳和氧氣的含量？科學(xué)家可以在實驗室里做什么實驗來驗證你的預(yù)測呢？

9.酵母可以通過發(fā)酵或有氧呼吸產(chǎn)生ATP，這取決于是否存在氧氣。如果有氧氣存在，酵母細(xì)胞消耗葡萄糖的速度要比沒有氧氣時慢得多。你如何解釋這個觀察結(jié)果？

10.一個人經(jīng)過一段時間的劇烈運(yùn)動后，會在一段時間內(nèi)深深地、快速地呼吸。運(yùn)動時間越長，強(qiáng)度越大，在運(yùn)動結(jié)束后深呼吸持續(xù)的時間就越長。運(yùn)用你對細(xì)胞呼吸的理解，解釋為什么劇烈運(yùn)動刺激在運(yùn)動結(jié)束后繼續(xù)深呼吸。

批判性思維和創(chuàng)造性思維是人的思維發(fā)展的高級階段[7]，它是人類文明高級階段的基石。中國要為人類文明做出貢獻(xiàn)，批判性思維與創(chuàng)造性思維教育不可或缺。批判性思維模式首先批判性思維模式首先要知道學(xué)生現(xiàn)階段知識點(diǎn)的了解程度，其次要重視過程教學(xué)，讓學(xué)生真正使用思辨型模式思考科學(xué)問題，教師應(yīng)該真正以學(xué)生為中心上好一門專業(yè)課程，最后在教學(xué)的評估模式上，可以加入形式多樣的不同層次的問題來真正把批判性思維模式貫徹到整個教學(xué)環(huán)節(jié)中。

參考文獻(xiàn)：

[1]費(fèi)希萬，P.，費(fèi)希萬，N.，蒂瓦里，E.，等.作為普通人類現(xiàn)象的批判性思維——中國和美國的視角.北京大學(xué)學(xué)報，2009，46（1）：55-62.

[2]Glaser，E.Experiment in the Development of Critical Thinking[M].New York：Bureau of Publications，Teachers College，Columbia University，1941：22-23.

[3]Kurfiss，J.G.Critical Thinking：Theory，Research，Practice and Possibilities[M].Washington DC：Association for the Study of Higher Education，1988：101.

[4]Handelsman et al.，2007.Handelsman J.，Miller S.，Pfund C.Scientific Teaching.New York：W.H.Freeman & Co；2007.

[5]Wood，2009a.Wood W.B.Innovations in teaching undergraduate biology a nd why we need them.Annu.Rev.Cell Dev.Biol.2009a；25：93-112.

[6]NRC，2007.NRC.Taking Science to School：Learning and Teaching Science in Grades K-8.Washington，DC：National Academies Press；2007.

[7]Alosaimi，Hamoud K.The development of critical thinking skills in the sciences[J].Theory Methodology Practice，2013，9（1）：91-97.