高中生物学教学中批判性思维培养*

蒋选荣 （扬州市新华中学 江苏扬州 225009）

1 高中生物学教学与批判性思维的培养

高中生物学核心素养包含理性思维，思维是对新输入信息与脑内储存知识经验进行一系列复杂的心智操作过程，是智力的核心成分［1］。批判性思维属于理性思维的范畴，包含运用批判性思维等方法探讨生命现象及规律，审视或论证生物学社会议题。批判性思维是一种对思维方式进行思考的艺术，该艺术能够优化我们的思维方式［2］。批判性思维的概念内涵包括思维态度（情感倾向）与思维技能（认知技能）2个部分。认知技能是在推理基础上进行的质疑、分析、判断、评价、解释、反思、创新（对事物的重新认识）等高级思维过程。态度（情感倾向）是指在合适的时候自觉运用批判性思维的技能。质疑、反思和自觉运用批判性思维是批判性思维最显著的特点。

高中生物学课程标准中明确课程目标包含培养学生批判性思维的能力。具体体现在能力目标和情感态度价值观目标方面，能力目标与批判性思维的技能培养相一致，例如“利用证据和逻辑对自己的结论进行辩护及作必要的反思和修改”，能力目标与批判性思维的技能要素“澄清意义、分析论证、评估证据、判断推导、是否合理、得出可靠的结论”相吻合。情感态度价值观目标与批判性思维的情感倾向相一致，例如课程目标中“养成质疑、求实、创新及勇于实践的科学精神和科学态度”与批判性思维的心智态度是一致的。

2 生物学教学中的2种思维形式的比较

在高中生物学教学中，学生在认识生物学现象、规律的过程中通常会产生一种自然思维，即在学习生物学课程过程中思维的直接反应过程。在自然思维中,我们的直观和思维面对着事物,这些事物被给予我们,并且是自明地被给予［3］。自然思维在生物学教学中的具体表现是学生对生物学知识的认识过程缺乏质疑、反思过程。例如学生对人教版必修2“基因的本质”认识过程是基于必修1“遗传信息的携带者——核酸”“细胞核——系统的控制中心”和必修2“遗传因子的发现”“基因在染色体上”学习后，产生了对“基因”的自然思维是“基因与生物遗传有关，基因就是遗传因子，基因存在于细胞核内并且位于染色体上……”具有批判性思维态度的学生基于对生物科学事实的认识，例如“原核细胞没有细胞核”“线粒体和叶绿体中有DNA”“有些病毒没有DNA”等，产生的质疑是：基因是DNA片段吗？基因一定位于细胞核中的染色体上吗？基因是如何遗传的？

批判性思维是基于恰当的评估标准的有辨识能力的判断［4］。在生物学教学中的批判性思维应基于生物学知识、科学方法等认识基础上对生物学现象、规律的判断。

思维教学的唯一方法是通过具体学科学习这门学科的内容和方法［5］。做一个批判性思维者需要有相关的学识、技能、态度及习性（行为倾向）。基于此，在高中生物学教学中批判性思维定义为对生物学现象、规律（知识）、研究方法、科学史进行缜密思考和评估的思维形式。

3 高中生物学教学中批判性思维的培养策略

高中生物学课程内容主要包含科学史、生物学事实、科学方法的运用等，针对不同的课程内容，结合高中生物学课程对批判性思维培养的具体目标要求，可以采取不同的培养策略。

3.1 基于科学史基础上的批判性思维的培养生物学的发展过程是历代科学家共同努力的结果，生物科学本身就是一部科学发展史。生物科学史内容丰富，主要涉及到科学家发现生物学现象、规律的探究过程。新修订的生物学课程标准提出的学生发展的目标是：具有理性思维的习惯，能够运用已有的知识、证据和逻辑对生物学（科学）议题进行思考和展开论证。科学史内容一般按年代编排，对科学现象、规律发现过程进行客观性的呈现。在科学史教学过程中培养学生批判性思维可按照图1实施。

生物科学发展史一般编排在教材章节内容的前或后，与章节教学内容相关，反映生物科学重大发现或新理论提出的研究过程，涉及到技术进步、科学探究（实验、方法）、提出假设（理性思维）过程。例如人教版必修1教材“细胞学说建立过程”科学史分为4个部分，依次为“从人体的解剖和观察入手”“显微镜下的重大发现”“理论思维和科学实验的结合”“细胞学说在修正中前进”。教学过程中对科学史的应用存在2种情况：课后阅读材料、课堂教学素材。作为阅读材料的使用可作为课堂教学内容的补充；作为教学素材可创设为教学情境，为具体知识内容的教学提供支架，也可作为教学素材对教学内容进行延伸、拓展。

依据图1所示，利用科学史组织教学，首先要引导学生梳理科学史实（事件），在此基础上论证科学事件的关联性、评估研究结论的科学性、归纳提炼生物学原理和规律、运用原理和规律解决或解释生物学问题。在运用科学史材料组织教学的过程中，启发学生对证据、推理、结论等产生质疑，提出问题，组织辩论，反思认识的缺陷。在此基础上，归纳提炼原理、规律。批判性思维的培养过程不仅在“破”（质疑、反思），还要引导学生“立”（创新），即对生物学规律、原理重新认识。以“细胞学说建立的过程”为例（表1），阐述培养批判性思维的过程。

表1 “细胞学说建立过程”教学设计

3.2 基于生物学事实基础上的批判性思维的培养 生物学事实是客观存在的生物学现象，是对生物及其生命活动规律的真实反映。在教学中运用好事实性材料，既可有助于实现知识性目标，又是进行批判性思维培养的很好素材。依托生物学事实，可归纳提炼生物学概念。高中生物学教材中呈现了众多生物学事实，利用教材中生物学事实材料，构建生物学概念的教学过程中，通过陈列事实性材料、提出问题、分析论证、形成概念、反思创新等教学环节培养学生批判性思维。具体教学流程如图2所示。

图2 基于生物学事实基础上的批判性思维培养流程图

图2所示，将事实性教学内容梳理成符合教学目标要求的知识结构，细化教学目标，在教学目标明确的基础上设计教学问题，将具体的知识内容学习转换成通过解决问题的形式主动构建，通过观察、分析、判断、推理、归纳演绎等思维形式认识生命世界，形成概念，得出结论。在学习过程中，引导学生反思对具体知识性内容认识的不足，鼓励学生提出自己的观点、看法，敢于挑战人类现有的对生命世界的认识。本文以“细胞的吸水和失水”教学内容中科学事实为例作简单说明（表2所示）。

表2 “细胞失水和吸水”教学设计

依据生物学课程标准，“细胞失水和吸水”具体教学目标设置为：说明细胞失水和吸水的原理、举例说明细胞失水和吸水原理在生产和生活中的运用。事实性教学内容包含渗透现象、水分进出哺乳动物红细胞发生的现象、与生产生活实践相联系的事实。结合具体教学目标和事实性材料，设置问题串，启发学生思考和质疑，通过观察、分析、推理、假设、实验设计、实验过程、实验结论分析等论证过程，证明结论与假设是否一致。在此基础上，引导学生归纳提炼出渗透作用发生的条件、细胞吸水和失水发生的条件等，进而形成渗透吸水和失水的概念、质壁分离和复原的概念。总结反思过程是对这部分教学内容的再认识，进一步厘清渗透失水、吸水概念的实质（内涵和外延）。创新应用教学过程就是运用细胞渗透吸水和失水的原理解释生物学现象或问题。

3.3 基于科学方法基础上的批判性思维的培养批判性思维技能包含有解释、分析、评价、推论、说明和自我调节6种类型［6］，思维技能包含科学方法的运用。科学方法是指人类在认识自然和生命世界过程中所有的正确方法，在生物学教学中的应用有助于培养学生的批判性思维。高中生物学教学中涉及到的科学方法包含获取科学事实的方法和逻辑思维的方法，前者如观察、实验、调查、模拟，后者如分析与综合、抽象与概括、比较与分类、归纳与演绎等推理过程。高中生物学教材必修模块教学内容涉及到不同的科学方法和具体的实验方法，选修模块侧重具体的实验方法。基于对科学方法认识和运用基础上的批判性思维培养的教学流程如图3所示。

图3 基于科学方法基础上的批判性思维培养教学流程

依据流程图，学生对涉及科学方法的教学内容进行梳理，对教学内容中蕴涵的科学方法进行归纳、提炼，用文字进行表述，形成概念。组织学生对提炼出的科学方法进行讨论、质疑，培养理性思维的习惯。在对具体科学方法有了一定认识后，运用具体科学方法解决实际问题，在解决问题的过程中，评估对科学方法的运用能力。总结反思既是对具体科学方法掌握情况的反馈，又是对运用科学方法过程中思维形式的评估，最终形成思维范式。本文以人教版教材必修2“孟德尔的豌豆杂交实验（一）”教学内容为例阐明具体教学设计（表3所示）。

表3 “孟德尔的豌豆杂交实验（一）”教学设计

在科学方法的教学中培养学生的批判性思维的主要途径是通过揭示具体科学研究过程，提炼出具体逻辑思维方式，例如：孟德尔对分离现象的解释在逻辑上环环相扣，十分严谨。运用假说设计测交过程和推理得出结论，再通过具体实验验证演绎推理的正确性。引导学生对具体的逻辑思维方法作出评判，提出质疑，例如：如果没有对实验结果进行统计学分析，能否作出对分离现象的解释？归纳法和假说—演绎法的区别是什么？批判性思维的培养关键在于逻辑思维形式（推理）的应用，通过运用具体科学方法解决问题的过程可以将思维形式固化，形成概念。在运用科学方法解决问题过程中，会产生新的思考，及时引导总结反思，例如：归纳法是从特殊事实中概括出一般原理的推理形式和思维方法，演绎法是从一类事物都有的一般属性、关系、本质推断该类中的个别事物所具有的属性、关系和本质的推理形式和思维方法，最终形成通过观察分析、提出假说、演绎推理、实验验证的思维范式。

高中生物学教学内容中科学史、事实性材料、科学方法是相互关联、相互渗透的，是不可分割的统一整体，培养学生的批判性思维受制于具体的教学内容，或“机械式”教学都是不可取的。教师要具有培养学生批判性思维的心智态度，根据教学目标的要求，实现因材施教。