高中生物教學中運用PBL教學法發展學生的批判性思維初探

張衛東 李瑞

摘? 要：批判性思維是高中生物學科核心素養理性思維的重要組成，長期以來受中國傳統觀念、教育統一的度量標準、灌輸式教學方法的影響，我國課堂教學中批判性思維訓練缺失。而基于問題的學習——PBL教學法，是培養學生批判性思維的有效途徑。遵循以主動學習和建構主義為理論基礎制定的指向教學目標、情境性、預設性與生成性相結合的創設問題原則，提出了通過真實情境、“思考·討論”欄目、生物科學史等環節創設問題發展學生批判性思維的教學策略。

關鍵詞：PBL教學法;批判性思維;高中生物教學

中圖分類號：G633? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1673-7164（2022）17-0099-04

21世紀科學和知識的發展給學習者帶來了一種緊迫感，學生面臨學業、工作和生活方面的壓力，如何高效獲取知識和相關技能顯得至關重要。學生學習的過程是運用技能去解決問題的過程，包括創新技能、批判性思維技能、協作技能等。在學習中，學生被期望是一個能夠詢問、爭論、做研究，從觀察結果中得出正確的結論、科學地思考和批評、知道如何獲得知識、有創造力、做決定、表達自己，并成為具有批判性思維的人。

批判性思維（Critical Thinking）是通過一定的標準來評價思維，進而改善思維，是合理的、反省性的思維，既是思維技能，也是思維傾向[1]。這就要求學生面對復雜的問題時能夠獨立思考，運用頭腦中已有的知識進行分析推理、實驗驗證，而不是人云亦云、缺乏獨到的見解與思考。批判性思維技能是指對客觀存在的事物或現象進行判斷、推論，分析其合理性，并對其可能存在的問題進行分析、演繹、推理，進而建構論點的能力，同時對新文化和價值觀等維持開放與接納的能力?！胺此肌笔桥行运季S的核心要素，即對自己的觀點進行持續審思，尋找其中的理論依據，目的是全面細致地思考問題，綜合正反兩個方面的意見進行自我檢查，從而決定自身的信念或行動?；谝陨咸攸c，批判性思維是學生進行知識學習與能力培養的不竭動力，是學生創新思維得以培養的基本條件與前提。

PBL（Problem-Based—Learning）教學法是指問題式學習或者項目式學習的教學方法[2];以“問題”為導向，兼并小組合作與自主學習的學習方式，其核心內涵是將知識點應用在比較實際或者比較復雜的問題情境中，學生圍繞問題收集資料、發現問題、解決問題，培養學生的自主學習能力和創新能力[3]。PBL教學法與傳統教學法的不同之處在于強調學生的主動學習，以發揮“問題”在學生學習過程中的指導性作用。

現代教學理念認為，教學活動是以知識為載體，運用適當的教學法，達成課程標準的思維培養過程，PBL教學法近年來被廣泛運用于學生的科學思維能力的培養中，同時批判性思維是科學思維重要的組成部分，但是在高中生物學教學中并沒有得到充分重視，缺乏廣泛有效的應用[4]。針對高中生物學課程標準新要求，運用PBL教學法發展學生的批判性思維，對于建立學生的科學思維素養具有重要意義。

一、影響高中生批判性思維形成的因素

高中階段是學生養成良好思維習慣，培養批判性思維能力的關鍵時期。但就目前的教育現狀來看，由于升學壓力、考試評價制度、家長期盼等因素的影響，使得學校不重視學生批判性思維的養成，學生批判性思維能力相對滯后。究其原因主要在于：

（一）中國傳統觀念的影響

自漢代以來占統治地位的儒家學派“罷黜百家，獨尊儒術”，“經學獨斷論”的思想在意識形態上占統治地位，導致我國傳統教育中獨立思考與開放精神的培養不足。此外，儒家“中庸”思想、君臣觀念、三從四德等傳統觀念對中國人的思想有較大影響?！澳拘阌?，林風必摧之”告誡人要低調，中庸為甚，因此中國傳統文化缺乏批判性元素。長此以往，這種缺乏創造和質疑的特點表現在教育中的后果就是教師不重視對學生批判和創造性思維的培養。學生的發現、探究、質疑能力發展相對滯后。

（二）教育統一的度量標準

批判性思維素養旨在促進學生從信息的被動接受者轉變成知識的發現者和創造者。而行為化的教學目標、統一的度量標準、墨守成規的教育模式導致當今學校教育過于重視學生汲取知識的多少，其原因可能不是這些知識更有價值，而是由于這是一種更簡單的教育方式，僅通過教師在課堂上的講授就可起到知識傳遞的作用，在教學上容易掌控，學生對知識的掌握程度也更容易通過考試去評價和測量。強制性的標準化教育通過無休止的教學和考試，使教育變得工具化，也造成了學生學習的功利性。學生會將在考試中取得高分視為唯一的奮斗目標，認為想要取得好成績，就必須在頭腦中儲存更多的知識，而不去理解知識中蘊含的真理，不去探究其本質，更不會質疑知識可能存在的問題。一旦脫離了書本，學生根本無法應對瞬息萬變的信息社會，也沒有能力應對實踐中不斷出現的問題，無法在良莠不齊的信息熱潮中保持清醒的頭腦。由此造成學生實踐能力、發現、探索意識和創新、批判能力的退化。

（三）灌輸式的教學方法

盡管在新課改中強調“自主合作、探究學習”，但目前的教育實踐中灌輸式的教學方法依然存在。與此同時，教師不能靈活應用各種教學方法，不能根據學科特點和學習目標選擇適合學生認知、思維發展的教學方式，不善于運用啟發式、問題式教學，不具備指導學生展開科學思維的能力。教師在課堂中照本宣科，學生的任務就是努力記住教師教給的“真理”，因而其思維存在很大的惰性，不僅不敢提問，更不會提問。學生缺乏學習的主動性，不善于積極發現問題，不善于質疑，只是被動地接受知識。長此以往，導致了教學中批判性思維培養的欠缺。

二、創設問題的原則

（一）指向教學目標

教師要圍繞教學目標創設問題，創設問題最根本的目的是為了使學生掌握學習內容。新課程標準雖然強調學生的學習過程，強調自主學習、合作和探究學習，淡化了教師的主導地位，但在實際教學活動中，教師的指導至關重要，教師要幫助學生確立主體地位，引導學生自主探究、發現問題、養成思維[5]。教師在設置問題時，首先要對教材進行分析，掌握教學內容，明確教學目標，再結合學習任務，合理設置問題，設置的問題要基于學生的最近發展區，使學生成為學習和發展的主體。

（二）問題要有情境性

布魯納發現學習理論認為，“學生是一個積極的探究者，教師的作用是創設一種能夠使學生獨立探索的情境，而不是提供現成的知識，學生不是被動的、消極的知識接受者，而是主動、積極的探索者?！盵6]新課程標準明確指出：教師在組織和呈現教學內容時，應重視情境的創設，有效的教學情境，能夠激發學生的好奇心和求知欲。問題是思維的源泉，教師在課堂上恰當地拋出情境性問題，可以瞬間啟發學生的思維，使學生對這一問題產生濃厚的興趣，從而在教師的引導下自覺積極地對問題展開思考并探索。生物學是一門與實際生活聯系非常密切的學科。生活中有許多與生物學有關的實例，教師在課堂中應充分利用生物學的優勢，以真實的情境為背景，引導學生自主探究問題，學生對理論知識的接受度會大大提高，進而提高實際課堂教學效果[7]。

（三）預設性與生成性相結合

預設性是指教師根據教學目標對本節課教學內容、學生可能提出的問題進行預測，并做好充分準備。生成性是指在教學過程中動態生成問題，是教師和學生自主構建教學活動的過程。在課堂教學中，預設性和生成性分別對應著科學性和藝術性。在PBL課堂教學中，學生之間、師生之間會發生多次思維碰撞，因此在教學過程中會生成許多無法預設的問題，教師需要在教學活動中作出具有前瞻性的準備并要求這些準備與教學情境相適應，即生成與預設相結合。以情境教學理論為指導，教師要深入落實教學目標的要求[8]，注重學生課堂的參與度，激起學生的求知欲。教師也應對學生的整體思維動向做出精準把握。善于運用實際教學過程中的生成資源，使學生的思維更加敏銳、靈活，思考問題更有深度、有意義。

三、基于PBL發展批判性思維的策略

結合以上原則，科學合理地制定批判性思維培養的PBL教學策略。學生在教師提出的問題情境基礎上提煉出需要解決的問題，初步作出假設，然后自行搜集資料，再通過自主學習、合作討論的方式解決問題，這樣的學習模式對學生批判性思維的培養具有促進作用。學生親歷提出問題、科學合理地探究、思考解決問題的過程。在尋找證據、發現規律的過程中學生習得了生物學知識，發展了批判性思維。

（一）利用真實情境創設問題

PBL教學模式的本質是以問題來驅動學習，問題情境的創設是該模式的關鍵，通過提出合理的問題來創設問題情境不僅是一種良好的教學策略，也是一種非常適合高中生物教學使用的教學手段，設置問題情境的來源很多，教師可以借助視頻資源、教材資源、社會熱點或新聞事件等作為情境材料。教師應善于發現和運用生活中或教材中的各種情境資源，適當創設問題情境，從而使學生積極主動地參與到教學過程中，學生根據教師創設的情境提出問題、分析并解決問題、梳理分散的知識點之間的關聯，構建完整的知識體系，從而更好地理解生物學概念并形成生命觀念，養成科學思維和科學探究的意識，養成良好的科研素養?，F以高中生物學必修一第五章第2節的內容——“細胞的能量通貨ATP”教學為例，闡述如何以螢火蟲發光原理的問題情境作為主線，有效構建起ATP的功能、結構等概念，通過一步步解決問題尋求知識，發展批判性思維。

本節內容可利用學生熟知的螢火蟲會發光這一現象作為問題情境，借助多媒體手段展示其他生物如珊瑚、水母等自然界常見的生物發光現象，引出螢火蟲發光的能量來源這一問題，這時教師可向同學們展示螢火蟲發光的實驗視頻，視頻播放結束后教師引導學生分析螢火蟲發光現象的機理，引導學生聯系物理學中能量守恒與轉化定律：“發光需要能量，能量不會憑空消失，也不會憑空出現，只能從一種形式轉化成另一種形式。”教師可鼓勵學生針對實驗中出現的不同現象提出疑問。學生聯系之前所學的“細胞中的能源物質”有關知識，小組之間開展關于“誰是發光的直接能源物質”的辯論，學生通過互相之間觀點的碰撞，進而激發思維的火花，不斷完善自己的認知，從而獲得知識。

這種真實情境的創設，以螢火蟲發光的原理為主線，引導學生分析科學家所做實驗中不同的實驗現象：裝有螢火蟲發光粉末的三個試管中同時出現熒光，一段時間后消失，再次向三個試管中分別加入等量葡萄糖、ATP制劑、蒸餾水后，只有加入ATP的試管中出現了熒光。引導學生根據這些不同的現象提出問題、尋找證據、會用證據驗證猜想和假說，進而培養學生批判性思維的分析性與思想開放度。

（二）巧用“思考·討論”欄目創設問題

人教版高中生物教材的“思考·討論”欄目能促進學生的知識理解和科學思維提升。教師可依據不同欄目類型特點，設計問題層級遞進，啟發學生思維[9]。例如高中生物必修一第四章第1節物質跨膜運輸的實例中思考與討論欄目的內容：（1）紅細胞內的血紅蛋白等有機物能透過半透膜嗎？（2）紅細胞的細胞膜是不是相當于問題探討中的半透膜？

在教學實踐中，教師可以引導學生回顧以哺乳動物紅細胞為材料制備細胞膜的方法，分析紅細胞吸水漲破的原理，結合“水分進入紅細胞的狀況”實驗，引導學生總結滲透作用發生的條件，從而得出紅細胞的細胞膜相當于半透膜這一結論。通過引導學生比較本節“問題探討”中玻璃紙這種半透膜與紅細胞這種半透膜之間的區別，歸納概括出細胞膜的功能特點：選擇透過性。這時學生便對生物膜的功能有所認知，進而推理得出問題（1）的正確結論：因為選擇透過性膜具有生物活性，細胞能根據自身需要有選擇性地滲入和滲出，因此正常情況下血紅蛋白等有機物不能透過細胞膜。實際教學過程中教師可以巧用“思考·討論”欄目對問題設置的順序進行適當調整，或對問題廣度和深度做出調整，設置問題要層級遞進，符合學生思維和認知發展水平，使學生在分析和解決問題的過程中獲得知識和方法，發展批判性思維傾向的求真度與分析性，從而達成教學目標。

（三）依托生物科學史創設問題

生物科學史是生物學科發生和發展的歷史。它不僅記載了生命科學知識和理論的形成過程，而且蘊含著豐富的科學思想、科學方法、科學世界觀以及科學精神、科學態度等內容[10]。因而具有很高的教育價值。高中生物教材中關于生物科學史的內容較多，現以高中生物必修一第三章第1節對“生物膜結構的探索歷程”為例，設計教學過程以培養學生的批判性思維。

20世紀初，科學家將細胞膜從哺乳動物紅細胞中分離出來，第一次得出細胞膜是由脂質和蛋白質構成;1959年，羅伯特森在電子顯微鏡下看到了清晰的“暗-亮-暗”三層結構，得出所有生物膜都由蛋白質-脂質-蛋白質這樣的三明治結構構成，并將生物膜描述成為靜態統一的結構。教師這時可向學生提問：你對生物膜是靜態的觀點有質疑嗎？如果是靜態的，細胞的生長、變化、變形蟲的變形等運動能實現嗎？學生對細胞膜是靜態的這一觀點產生質疑，顯然靜態結構滿足不了細胞的生長、發育過程，細胞無法完成物質運輸和信息交流，故生物膜不是靜態的結構，學生猜想生物膜具有流動性。經過自主學習得知：1970年科學家用熒光標記法證明了細胞膜具有流動性;1972年桑格和尼克森提出的流動鑲嵌模型為大多處人接受。

依托生物科學史設計問題，解決問題，有助于發展學生的批判性思維，在生物科學史的呈現過程中，教師可以根據科學原理發現的過程引導學生逐步認識科學家的探究歷程，在此過程中學會對科學家提出的觀點進行批判、質疑。在質疑過程中激發學生的好奇心和求知欲，并主動探索真理。教師通過引導學生基于問題進行假設、演繹、推理，進而得出正確的結論。

四、結語

培養學生的批判性思維習慣和能力，是包括生物學科課程在內的課程的核心目標之一。批判性思維的培養目標是促進學生的全面發展，科學合理地制定針對批判性思維培養的原則和策略，有利于實現生物課程應有的育人價值，PBL教學法是一條非常有效的途徑。

參考文獻：

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[9] 王耀村，沈偉云. 基于科學思維培養的思考與討論欄目教學策略[J]. 中學生物教學， 2021（16）：23-26.

[10] 林忠. 重視高中生物科學史教學培養學生生物科學素養[J]. 中學課程輔導：教師教育，2015（11X）：12-13.

作者簡介：張衛東（1967—），男，碩士，佳木斯大學生命科學學院系主任，教授，研究方向為生物學教學;李瑞（1997—），女，學士在讀，佳木斯大學，研究方向為生物學科教學。