应用生物学教科书插图培养学生批判性思维

郑晓花

（三明第九中学，福建 三明 365001）

批判性思维是一种反思性思维，在逻辑推理过程中查验问题、证据及解决方案，并对结论进行评价。［1］批判性思维能力是学生核心素养中一项关键的科学思维能力，高中生物学课程强调培养学生的批判性思维能力。教科书插图是高中生物学教学“语言”，拥有比文字语言更加形象、直观、生动的特点，插图中蕴含丰富的生物学信息，是重要的生物学教学资源。［2］笔者尝试研究应用人教版高中生物学教科书插图发展学生批判性思维的教学方法，促进学生学会运用批判性思维，理性、客观地对生物学现象进行判断，准确把握生命活动之间的内在联系；对自己或他人的观点进行严谨的分析和审查，并作出恰如其分的评价。

一、应用插图创设问题情境，培养学生批判性思维习惯

激疑是批判性思维培养的重要手段。教师可以借助教科书插图提供的信息，创设真实的生物学问题情境，激发学生思考问题、发现问题，养成批判性思维习惯。

例如，学习2019 年版人教社《高中生物学·必修2·遗传与进化》第4 章第2 节“基因表达与性状的关系”时，应用教科书“水毛茛”插图创设问题情境：水毛茛两种形态叶的差异是因为其基因组成不同吗？指导学生观察与分析，激发学生的认知冲突，引导学生进一步质疑：如果基因组成相同，那么可能是什么原因引起水毛茛两种叶形态的差异？再如，2019 年版人教社《高中生物学·必修2·遗传与进化》第3 章第1 节“肺炎链球菌的转化实验”教学时，要求学生结合教科书“DNA 是主要的遗传物质”实验示意图，说明格里菲思提出的S 型肺炎链球菌中存在的转化因子是什么？以此，激发学生的探究欲望，作出合理假设，养成批判性思维习惯。

充分应用教科书中的插图创设与学生知识、经验密切联系的问题情境，可以激发学生学习兴趣及探究欲望，培养学生的问题意识及勇于质疑的批判性思维习惯，这是应用插图培养学生批判性思维的关键环节。

二、应用插图探寻证据，进行推理与求证

批判性思维不是简单的否定和怀疑，而是要依据充分的理由和严谨的逻辑推理，对提出的问题进行推理与求证。推理必须有一定的事实依据，教科书插图为学生求证推理提供了可靠的信息来源，特别在一些难以用文字语言表述或仅靠文字语言表述难以理解的生物现象和生命活动规律等方面，形象、生动、直观的插图发挥着重要的作用，是培养学生批判性思维的良好资源。

例如，关于细胞不能无限长大的原因，教师如果直接告诉学生：细胞越大，物质交换效率越低。则学生只是被动接受知识，不利于发展批判性思维。教师可以借助教科书“思维训练”中3 个边长分别为2cm、4cm、8cm 的细胞模型插图，引导学生通过相关计算，解释细胞不能无限长大的原因之一是受到相对表面积大小的限制，这也能够说明生物体的长大，主要是由于细胞数目的增多。促进学生学会应用插图进行严谨的推理与求证，开展深度学习，发展批判性思维。

同样，要求学生求证“肺炎链球菌的转化实验”中的转化因子，这是具有一定难度的问题，教师可以应用教科书中“艾弗里证明DNA 是遗传物质的实验示意图”，提出以下思考题：①艾弗里实验的目的是什么？②该实验最关键的思路是什么？③为什么要在第2 组到第5 组的实验中加入相应的酶？④艾弗里根据这个实验结果得出了DNA 是使R 型菌转化成S 型菌的转化因子，你同意这一观点吗？请根据插图阐述理由。以问题串帮助学生剖析插图，从中获得证据，学生思考与分析后，认同艾弗里的实验及其结论。教师再提供补充资料：有研究者重复艾弗里实验，发现S 型细菌DNA 的纯度不够，认为艾弗里实验证据说服力不足，对其实验结论产生怀疑。要求学生根据插图寻找支持艾弗里结论的证据。有学生提出艾弗里在第5 组实验中应用DNA 酶处理，培养基上没有长出S 型细菌，可见：使得R 型菌转化成S 型菌的转化因子就是DNA。有些学生则认为：提取物的纯度不高，那么，细菌的转化并不能说明仅是DNA 作用的结果。

充分应用教科书插图中隐藏的、带有争议的问题，激发学生深入思考、严谨推理，为自己的观点寻找证据，让学生在推理求证过程中发展批判性思维。同时体会生物科学研究的一般方法和科学家严谨求实的精神。这是批判性思维养成的重要环节，也是难度较高的环节。

三、应用插图科学判断，正确表达个人观点

批判性思维培养过程中，学生对某一判断说“是”与“否”并不困难，困难的是言之有理，言之有据。［3］教科书插图是学生说理的重要依据，帮助学生准确、迅速地理解学习内容，做出合理的判断，并正确表达个人观点。

例如，关于DNA 复制方式的探究实验中，请学生根据“证明DNA 复制方式的实验示意图”思考并回答：①亲代、第一代、第二代大肠杆菌的DNA 经离心处理后，DNA 在试管中如何分布？请阐述理由。②第一代DNA 经过离心后只出现一条DNA 条带，分布在试管的中部，说明DNA 复制不可能是哪一种复制方式？③该实验得出的结论是什么？学生应用“证明DNA 复制方式的实验示意图”上DNA 条带进行分析推理，表达、交流各自观点：DNA 复制可以排除全保留复制方式。因为第一代DNA 经过离心后在试管中的分布未出现重带和轻带，说明并没有形成15N/15N-DNA 和14N/14N-DNA 这2 种类型的DNA 分子。由此可以判断：DNA 的复制方式为半保留复制。又如，学生学习了光合作用原理后，应用“光合作用过程的示意图”，对该章首页插图产生的质疑：“炎炎烈日之下，岩石变得很烫，岩石旁边的植物却并未变得发烫，是不是植物不吸收光能呢？”进行科学判断，并表述观点：因为，植物吸收了光能并且转化成有机物中的化学能贮存起来，所以不会像岩石那样发烫。

教科书插图有助于学生依据插图提供的事实证据，进行审慎的思考与逻辑推理，旗帜鲜明地表达合理的、正确的观点。通过语言表达外显内隐的批判性思维，让他人理解自己的推理结果，这是批判性思维形成与发展的重要标志之一。

四、应用插图拓展延伸，迁移应用解决问题

学生具有了一定的批判性思维能力后，教师要应用插图引导学生拓展、延伸所学的生物学知识，运用批判性思维分析问题、解决问题。

例如，在证明DNA 半保留复制的实验基础上，引导学生进一步思考：假如全保留复制是正确的，那么实验预期是什么？要求学生根据教科书中的插图，绘制DNA 全保留复制图解，并预期实验结果。教师继续追问：还可能有哪些复制方式？请参考教科书插图用图解表示你的推理过程。又如，学生学习了《基因指导蛋白质的合成》后，要求学生应用教科书中的相关插图和资料说明红霉素、环丙沙星、利福平等抗菌药物的治病机理。再如，指导学生应用“DNA 甲基化示意图”思考与讨论：只有DNA 的甲基化才会导致表观遗传吗？染色体发生哪些修饰也会影响基因的表达呢？你是如何评价基因决定生物体的性状这一观点？

充分挖掘插图所蕴含的生物学知识，让学生在解决特定情境的问题过程中，迁移运用所学的知识，发展批判性思维。

教科书插图是重要的教学资源，是知识传递、科学思维培养的重要载体。教师应根据高中生物学课程改革要求及具体学情，深入实践与研究插图应用策略，让丰富多彩的教科书插图更好地为教学服务，促进学生批判性思维发展。