應(yīng)用生物學(xué)教科書插圖培養(yǎng)學(xué)生批判性思維

鄭曉花

（三明第九中學(xué)，福建 三明 365001）

批判性思維是一種反思性思維，在邏輯推理過程中查驗(yàn)問題、證據(jù)及解決方案，并對結(jié)論進(jìn)行評價(jià)。［1］批判性思維能力是學(xué)生核心素養(yǎng)中一項(xiàng)關(guān)鍵的科學(xué)思維能力，高中生物學(xué)課程強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維能力。教科書插圖是高中生物學(xué)教學(xué)“語言”，擁有比文字語言更加形象、直觀、生動的特點(diǎn)，插圖中蘊(yùn)含豐富的生物學(xué)信息，是重要的生物學(xué)教學(xué)資源。［2］筆者嘗試研究應(yīng)用人教版高中生物學(xué)教科書插圖發(fā)展學(xué)生批判性思維的教學(xué)方法，促進(jìn)學(xué)生學(xué)會運(yùn)用批判性思維，理性、客觀地對生物學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行判斷，準(zhǔn)確把握生命活動之間的內(nèi)在聯(lián)系；對自己或他人的觀點(diǎn)進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆治龊蛯彶椋⒆鞒銮∪缙浞值脑u價(jià)。

一、應(yīng)用插圖創(chuàng)設(shè)問題情境，培養(yǎng)學(xué)生批判性思維習(xí)慣

激疑是批判性思維培養(yǎng)的重要手段。教師可以借助教科書插圖提供的信息，創(chuàng)設(shè)真實(shí)的生物學(xué)問題情境，激發(fā)學(xué)生思考問題、發(fā)現(xiàn)問題，養(yǎng)成批判性思維習(xí)慣。

例如，學(xué)習(xí)2019 年版人教社《高中生物學(xué)·必修2·遺傳與進(jìn)化》第4 章第2 節(jié)“基因表達(dá)與性狀的關(guān)系”時(shí)，應(yīng)用教科書“水毛茛”插圖創(chuàng)設(shè)問題情境：水毛茛兩種形態(tài)葉的差異是因?yàn)槠浠蚪M成不同嗎？指導(dǎo)學(xué)生觀察與分析，激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步質(zhì)疑：如果基因組成相同，那么可能是什么原因引起水毛茛兩種葉形態(tài)的差異？再如，2019 年版人教社《高中生物學(xué)·必修2·遺傳與進(jìn)化》第3 章第1 節(jié)“肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)”教學(xué)時(shí)，要求學(xué)生結(jié)合教科書“DNA 是主要的遺傳物質(zhì)”實(shí)驗(yàn)示意圖，說明格里菲思提出的S 型肺炎鏈球菌中存在的轉(zhuǎn)化因子是什么？以此，激發(fā)學(xué)生的探究欲望，作出合理假設(shè)，養(yǎng)成批判性思維習(xí)慣。

充分應(yīng)用教科書中的插圖創(chuàng)設(shè)與學(xué)生知識、經(jīng)驗(yàn)密切聯(lián)系的問題情境，可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣及探究欲望，培養(yǎng)學(xué)生的問題意識及勇于質(zhì)疑的批判性思維習(xí)慣，這是應(yīng)用插圖培養(yǎng)學(xué)生批判性思維的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

二、應(yīng)用插圖探尋證據(jù)，進(jìn)行推理與求證

批判性思維不是簡單的否定和懷疑，而是要依據(jù)充分的理由和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬐评恚瑢μ岢龅膯栴}進(jìn)行推理與求證。推理必須有一定的事實(shí)依據(jù)，教科書插圖為學(xué)生求證推理提供了可靠的信息來源，特別在一些難以用文字語言表述或僅靠文字語言表述難以理解的生物現(xiàn)象和生命活動規(guī)律等方面，形象、生動、直觀的插圖發(fā)揮著重要的作用，是培養(yǎng)學(xué)生批判性思維的良好資源。

例如，關(guān)于細(xì)胞不能無限長大的原因，教師如果直接告訴學(xué)生：細(xì)胞越大，物質(zhì)交換效率越低。則學(xué)生只是被動接受知識，不利于發(fā)展批判性思維。教師可以借助教科書“思維訓(xùn)練”中3 個(gè)邊長分別為2cm、4cm、8cm 的細(xì)胞模型插圖，引導(dǎo)學(xué)生通過相關(guān)計(jì)算，解釋細(xì)胞不能無限長大的原因之一是受到相對表面積大小的限制，這也能夠說明生物體的長大，主要是由于細(xì)胞數(shù)目的增多。促進(jìn)學(xué)生學(xué)會應(yīng)用插圖進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评砼c求證，開展深度學(xué)習(xí)，發(fā)展批判性思維。

同樣，要求學(xué)生求證“肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)”中的轉(zhuǎn)化因子，這是具有一定難度的問題，教師可以應(yīng)用教科書中“艾弗里證明DNA 是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)示意圖”，提出以下思考題：①艾弗里實(shí)驗(yàn)的目的是什么？②該實(shí)驗(yàn)最關(guān)鍵的思路是什么？③為什么要在第2 組到第5 組的實(shí)驗(yàn)中加入相應(yīng)的酶？④艾弗里根據(jù)這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出了DNA 是使R 型菌轉(zhuǎn)化成S 型菌的轉(zhuǎn)化因子，你同意這一觀點(diǎn)嗎？請根據(jù)插圖闡述理由。以問題串幫助學(xué)生剖析插圖，從中獲得證據(jù)，學(xué)生思考與分析后，認(rèn)同艾弗里的實(shí)驗(yàn)及其結(jié)論。教師再提供補(bǔ)充資料：有研究者重復(fù)艾弗里實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)S 型細(xì)菌DNA 的純度不夠，認(rèn)為艾弗里實(shí)驗(yàn)證據(jù)說服力不足，對其實(shí)驗(yàn)結(jié)論產(chǎn)生懷疑。要求學(xué)生根據(jù)插圖尋找支持艾弗里結(jié)論的證據(jù)。有學(xué)生提出艾弗里在第5 組實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用DNA 酶處理，培養(yǎng)基上沒有長出S 型細(xì)菌，可見：使得R 型菌轉(zhuǎn)化成S 型菌的轉(zhuǎn)化因子就是DNA。有些學(xué)生則認(rèn)為：提取物的純度不高，那么，細(xì)菌的轉(zhuǎn)化并不能說明僅是DNA 作用的結(jié)果。

充分應(yīng)用教科書插圖中隱藏的、帶有爭議的問題，激發(fā)學(xué)生深入思考、嚴(yán)謹(jǐn)推理，為自己的觀點(diǎn)尋找證據(jù)，讓學(xué)生在推理求證過程中發(fā)展批判性思維。同時(shí)體會生物科學(xué)研究的一般方法和科學(xué)家嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的精神。這是批判性思維養(yǎng)成的重要環(huán)節(jié)，也是難度較高的環(huán)節(jié)。

三、應(yīng)用插圖科學(xué)判斷，正確表達(dá)個(gè)人觀點(diǎn)

批判性思維培養(yǎng)過程中，學(xué)生對某一判斷說“是”與“否”并不困難，困難的是言之有理，言之有據(jù)。［3］教科書插圖是學(xué)生說理的重要依據(jù)，幫助學(xué)生準(zhǔn)確、迅速地理解學(xué)習(xí)內(nèi)容，做出合理的判斷，并正確表達(dá)個(gè)人觀點(diǎn)。

例如，關(guān)于DNA 復(fù)制方式的探究實(shí)驗(yàn)中，請學(xué)生根據(jù)“證明DNA 復(fù)制方式的實(shí)驗(yàn)示意圖”思考并回答：①親代、第一代、第二代大腸桿菌的DNA 經(jīng)離心處理后，DNA 在試管中如何分布？請闡述理由。②第一代DNA 經(jīng)過離心后只出現(xiàn)一條DNA 條帶，分布在試管的中部，說明DNA 復(fù)制不可能是哪一種復(fù)制方式？③該實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論是什么？學(xué)生應(yīng)用“證明DNA 復(fù)制方式的實(shí)驗(yàn)示意圖”上DNA 條帶進(jìn)行分析推理，表達(dá)、交流各自觀點(diǎn)：DNA 復(fù)制可以排除全保留復(fù)制方式。因?yàn)榈谝淮鶧NA 經(jīng)過離心后在試管中的分布未出現(xiàn)重帶和輕帶，說明并沒有形成15N/15N-DNA 和14N/14N-DNA 這2 種類型的DNA 分子。由此可以判斷：DNA 的復(fù)制方式為半保留復(fù)制。又如，學(xué)生學(xué)習(xí)了光合作用原理后，應(yīng)用“光合作用過程的示意圖”，對該章首頁插圖產(chǎn)生的質(zhì)疑：“炎炎烈日之下，巖石變得很燙，巖石旁邊的植物卻并未變得發(fā)燙，是不是植物不吸收光能呢？”進(jìn)行科學(xué)判斷，并表述觀點(diǎn)：因?yàn)椋参镂樟斯饽懿⑶肄D(zhuǎn)化成有機(jī)物中的化學(xué)能貯存起來，所以不會像巖石那樣發(fā)燙。

教科書插圖有助于學(xué)生依據(jù)插圖提供的事實(shí)證據(jù)，進(jìn)行審慎的思考與邏輯推理，旗幟鮮明地表達(dá)合理的、正確的觀點(diǎn)。通過語言表達(dá)外顯內(nèi)隱的批判性思維，讓他人理解自己的推理結(jié)果，這是批判性思維形成與發(fā)展的重要標(biāo)志之一。

四、應(yīng)用插圖拓展延伸，遷移應(yīng)用解決問題

學(xué)生具有了一定的批判性思維能力后，教師要應(yīng)用插圖引導(dǎo)學(xué)生拓展、延伸所學(xué)的生物學(xué)知識，運(yùn)用批判性思維分析問題、解決問題。

例如，在證明DNA 半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步思考：假如全保留復(fù)制是正確的，那么實(shí)驗(yàn)預(yù)期是什么？要求學(xué)生根據(jù)教科書中的插圖，繪制DNA 全保留復(fù)制圖解，并預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果。教師繼續(xù)追問：還可能有哪些復(fù)制方式？請參考教科書插圖用圖解表示你的推理過程。又如，學(xué)生學(xué)習(xí)了《基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成》后，要求學(xué)生應(yīng)用教科書中的相關(guān)插圖和資料說明紅霉素、環(huán)丙沙星、利福平等抗菌藥物的治病機(jī)理。再如，指導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用“DNA 甲基化示意圖”思考與討論：只有DNA 的甲基化才會導(dǎo)致表觀遺傳嗎？染色體發(fā)生哪些修飾也會影響基因的表達(dá)呢？你是如何評價(jià)基因決定生物體的性狀這一觀點(diǎn)？

充分挖掘插圖所蘊(yùn)含的生物學(xué)知識，讓學(xué)生在解決特定情境的問題過程中，遷移運(yùn)用所學(xué)的知識，發(fā)展批判性思維。

教科書插圖是重要的教學(xué)資源，是知識傳遞、科學(xué)思維培養(yǎng)的重要載體。教師應(yīng)根據(jù)高中生物學(xué)課程改革要求及具體學(xué)情，深入實(shí)踐與研究插圖應(yīng)用策略，讓豐富多彩的教科書插圖更好地為教學(xué)服務(wù)，促進(jìn)學(xué)生批判性思維發(fā)展。