批判性思維模式在細胞生物學課程改革應用的幾點思考

續晨

摘要：批判性思維模式首先要知道學生現階段知識點的了解程度，其次要重視過程教學，讓學生真正使用思辨型模式思考科學問題，教師應該真正以學生為中心上好一門專業課程，最后在教學的評估模式上，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環節中。

關鍵詞：批判性思維模式；細胞生物學；以學生為中心

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

曼德拉曾經說，教育是改變世界最有力的武器。愛因斯坦曾經說過教育不是學習已知的內容，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象，不僅提升了人類的創造能力，也促進了人類社會的進步。人們通過“質疑—探索—更高層次地質疑—更深層次地探索”這種模式來理解我們身邊的各種事物[1]。現代批判性思維之父”杜威（John Dewey）于1910年首次指出“思維就是探究、調查、深思、探索和鉆研，以求發現新事物或對已知事物有新的理解。總之，思維就是疑問”。格拉澤（Edward Glaser）在1941年使用“批判性思維”一詞，他認為批判性思維包括三個方面：質詢態度：有效推理、抽象、概括的知識：應用以上態度和知識的技能[2]。這促使批判性思維研究進入實證階段，提升了批判性思維研究的系統性。美國大學教學科研人員一致認為，提高學生的推理技能是教師最重要的目標之一。[3]在使用批判性思維講授細胞生物學課程的過程中，本人有以下幾點思考：

一、授課前了解學生對細胞基礎知識掌握的程度

大多數學生都在初中和高中階段學習了生物學課程，每個學生都對生物學都有先驗知識。因此，他們永遠不會被視為是從零知識開始、對細胞生物學知識一無所知的學生。然而，教師通常很少花時間深入地了解學生已經知道的內容，大學教師不知道學生知道哪些內容。除此之外，細胞生物學一般是大二大三開始的專業核心課程，隨著現在的課程改革，對于江蘇的參加高考的學生來說，來讀生物專業方向的本科生，在高中時候大部分選擇生物作為高考課程，這些學生對細胞分裂、孟德爾遺傳定律、細胞周期、基因這些概念已經有先驗知識積累。而這些概念是否能夠真正準確的理解，和是否能夠理解到大學所要掌握的深度，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要求，學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，并且通常必須發生這些現有和新想法之間的對抗并且要解決以便實現理解的問題。例如對基因概念的不斷更新，在兩三年前學習的知識點可能目前認為就不一定是完全正確的。

因此，在理解細胞生物學中的主要概念和實現學生的概念變化的教學中，首先必須了解學生的先驗知識，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生參與他們自己的元認知分析會適得其反。正如許多科學教育改革文件所倡導的那樣，基于探究的科學教學可以被視為教育概念變革的一種策略，因為探究使學生完全相同地質疑一個人的先入為主和挑戰自己的知識，這是兩者的特征。概念上的變化和科學的心理習慣。在這個意義上，從根本上講，科學家每天都在實驗室里做著從事概念變革的工作，但這通常不是學生在課堂上做什么的常態。如果教師要成功地改變學生對生物如何運作的方式，就像生物學家繼續革新我們對同一主題的想法一樣，那么學生和教師一起必須獲得先前的知識，發現誤解和不完全的理解。也許矛盾的是，學生的“錯誤答案”可能是我們制定學習經驗的最佳工具，這會使他們朝著“正確”的答案邁進，至少“正確”，因為他們更好地與當前的科學證據保持一致。然而，通常不是學生在課堂上做什么的標準。如果教師要成功地改變學生對生物如何運作的方式，就像生物學家繼續革新我們對同一主題的想法一樣，那么學生和教師一起必須獲得先前的知識，發現誤解和不完全的理解。所以，學生的“錯誤答案”可能是我們制定學習經驗的最佳工具，這會使他們朝著“正確”的答案邁進，因為他們更好地與當前的科學證據保持一致。然而，通常不是學生在課堂上做什么的標準。如果教師要成功地改變學生對生物如何運作的方式，就像生物學家繼續革新我們對同一主題的想法一樣，那么學生和教師一起必須獲得先前的知識，發現誤解和不完全的理解。也許矛盾的是，學生的“錯誤答案”可能是我們制定學習經驗的最佳工具，這會使他們朝著“正確”的答案邁進，至少“正確”，因為他們更好地與當前的科學證據保持一致。同樣地，生物學家繼續徹底改變我們關于同一主題的觀點，然后學生和教師一起必須獲取先前的知識并發現誤解和不完全的理解。也許矛盾的是，學生的“錯誤答案”可能是我們制定學習經驗的最佳工具，這會使他們朝著“正確”的答案邁進，至少“正確”，因為他們更好地與當前的科學證據保持一致。同樣，生物學家繼續徹底改變我們關于同一主題的觀點，然后學生和教師一起必須獲取先前的知識并發現誤解和不完全的理解。也許矛盾的是，學生的“錯誤答案”可能是我們制定學習經驗的最佳工具，這會使他們朝著“正確”的答案邁進，至少“正確”，因為他們更好地與當前科學證據保持一致。

二、重視過程思辨式學習。重視每一個科學實驗的過程，而不僅僅是結論

開展以學生為中心的小組討論，鼓勵學生提問，以交流和討論問題為學習的關鍵，老師作為引領方向為主，更注重過程教育。細胞生物學課程中有大量的經典案列，與細胞生物學相關的獲得諾貝爾獎科學發現和其他進展中的研究，都可以作為討論的關鍵問題，教師可以提出實驗假設，同學們設計實驗方案驗證。或者教師擺出表型現象數據，同學根據已有數據提出相關科學問題。隨著學生對細胞生物學研究方法掌握后，教師可以鼓勵學生在課堂上提出問題，提出質疑，例如“作者的數據是否支持他們的假設和結論？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：它要求回答者將關于實驗結果的溝通分解為其組成部分并解釋它們之間的相互關系。但是，如果在手稿或學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疑，或者作者可能在解釋其數據時采取了過于樂觀或自信的觀點。然后答案需要一些批判性評估（評估）以及在特定學科中傳播關于實驗結果的標準的知識。“體外受精過程中遺留下來的胚胎是否可以用作生物醫學研究的干細胞來源？”這種問題，學生可以使用互聯網快速搜索大量相關信息，進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。細胞生物學教學，甚至本科生物教育，并不是僅僅是對低級認知過程的關注，僅僅回憶和理解事實，無法使學生將知識轉移到新環境或接近現實解決問題的挑戰做好準備[4]。理解生物學的本質，參與科學實踐[5]，使用證據和邏輯來得出結論對學習生物學至關重要[6]。我們相信學生應該在細胞生物學課程的開始而不是結束時就開始練習連接，轉移和建模科學概念的技能。

三、以學生為中心，以小組討論為主線

以學生為中心，尋找學生感興趣的主題，調動學生的積極性，引導學生進行思考和研究，并開展多方向交流，可以通過email，課堂群，輔導課時間一對一和老師交流。更多的可以是學生們以小組討論的形式進行交流。需要提供足夠的開放性科學問題，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？當開放性科學問題提出后，給予學生足夠的時間查詢文獻的時間，所以在時間安排上應該在授課之前給學生問題，至少學生有足夠的時間在網上或者圖書館查詢和思考，也要給予學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入，最后課堂上每個小組的代表發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、細胞生物學一堂金課的核心標準

如果上課只有老師講滿堂灌輸，只講教材和大綱內容，學生在聽，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。當老師提出問題后，學生可以和老師進行語言交流，這種授課效果比上一種稍好，如果老師提出問題后，先讓學生進行小組討論，學生對老師的觀點不認同，對老師進行質疑，這才是好的授課效果。而當老師對學生質疑的結果不認同，反饋給學生不認同的原因和理由，學生再次發表自己的觀點，其他學生提出某些新的想法，在同一主題討論下，進行深入交流，這樣是理想的授課模式，也是批判性思維的核心所在。

五、改變標準化考試評估方式，精心設計口頭交流問題

作為老師，是否向學生提問？什么時候問問題？學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，課堂會發生什么？如何收集數據并分析提問模式以及不同類型問題對學生學習的影響？可以使用什么標準來評估問題的有效性？“作者的數據是否支持他們的假設和結論？為什么或者為什么不？在各個層次和所有學科內，支持科學教育改革運動，是科學教學目標的明確轉變，學生只需創建科學事實知識庫，培養學生對科學中主要概念的更深入理解學科。例如，在不深入了解細胞呼吸的這些化學反應與生物體從食物中獲取能量的需求之間的關系的情況下，對Krebs循環的化學反應的詳細工作知識有何用途？他們發現學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。下面是一些細胞生物學批判性思維口頭問題。

1.成熟的人類紅細胞沒有細胞核或線粒體。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分子。說明人體紅細胞組織如此簡單的優點。

2.在西北地區家畜經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物質對植物也是有毒的。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胞生物的行為進行比較呢？

4.當細胞通過內吞作用吸收物質時，細胞膜形成一個由內而外的囊泡。也就是說，細胞膜的外部變成了囊泡的內部。這說明細胞膜的結構是怎樣的呢？

5.如果一個細胞暴露在一種毒素中，這種毒素會阻礙細胞制造ATP的能力，這會對細胞膜的轉運過程產生什么影響？

6.一些植物細胞含有載體蛋白，可以同時將糖分子和氫離子運輸到胞質中。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。糖進入這些細胞會如何影響細胞外部環境的pH值？如果把氫離子從外部環境中除去，糖的運輸會發生什么？

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。當一個—胡蘿卜素分子被一種酶分裂時，就會產生兩個維生素A分子。從維生素a中去除一個氫原子會產生視網膜，這是一種與視覺有關的色素。解釋為什么吃胡蘿卜對視力很重要。

8.當濃密的森林、云層、火山噴發產生的灰塵或大火產生的煙霧阻擋了陽光，你認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？科學家可以在實驗室里做什么實驗來驗證你的預測呢？

9.酵母可以通過發酵或有氧呼吸產生ATP，這取決于是否存在氧氣。如果有氧氣存在，酵母細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果？

10.一個人經過一段時間的劇烈運動后，會在一段時間內深深地、快速地呼吸。運動時間越長，強度越大，在運動結束后深呼吸持續的時間就越長。運用你對細胞呼吸的理解，解釋為什么劇烈運動刺激在運動結束后繼續深呼吸。

批判性思維和創造性思維是人的思維發展的高級階段[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，批判性思維與創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生現階段知識點的了解程度，其次要重視過程教學，讓學生真正使用思辨型模式思考科學問題，教師應該真正以學生為中心上好一門專業課程，最后在教學的評估模式上，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環節中。

參考文獻：

[1]費希萬，P.，費希萬，N.，蒂瓦里，E.，等.作為普通人類現象的批判性思維——中國和美國的視角.北京大學學報，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.