生物科學(xué)史在提升學(xué)生批判性思維中的應(yīng)用

摘 要：批判性思維作為科學(xué)素養(yǎng)的重要組成，在生物學(xué)教學(xué)中受到高度重視。本文分別從批判性思維技能和批判性思維傾向兩個(gè)維度展開，基于生物科學(xué)史，通過創(chuàng)設(shè)情境、提出假設(shè)、檢驗(yàn)假設(shè)、呈現(xiàn)科學(xué)結(jié)論四個(gè)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維技能；通過拓展延伸教材中的科學(xué)史資料培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維傾向。

關(guān)鍵詞：批判性思維；生物科學(xué)史；教學(xué)策略

文章編號(hào)：1003-7586（2024）09-0071-03 中圖分類號(hào)：G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

批判性思維是指對(duì)自己或他人的判斷與推理展開審視與質(zhì)疑、分析與評(píng)估的過程，是一種反思思維。 ［1］批判性思維對(duì)于學(xué)生的學(xué)習(xí)和終身發(fā)展具有重要意義，是創(chuàng)造性思維有效發(fā)展的基礎(chǔ)和前提，能夠幫助學(xué)生評(píng)估和改進(jìn)自己的思維過程，從而為創(chuàng)新提供基礎(chǔ)。學(xué)生提出創(chuàng)造性想法時(shí)，應(yīng)當(dāng)運(yùn)用批判性思想評(píng)估自身的思維過程，確保思維的有效性，以實(shí)現(xiàn)真正的創(chuàng)新。此外，批判性思維可以幫助學(xué)生更好地適應(yīng)未來工作。

縱觀過往的研究發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)學(xué)生批判性思維的方式有多種，如通過PBL教學(xué)法（設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)情境的教學(xué)方法）、基于社會(huì)科學(xué)議題等方式進(jìn)行論證式教學(xué)或通過科學(xué)史進(jìn)行教學(xué)等。本文主要論述如何通過科學(xué)史資料培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維。

1 科學(xué)史與批判性思維之間的關(guān)系

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡(jiǎn)稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）已將批判性思維納入科學(xué)思維的范疇，并在“教學(xué)建議”中提出“注重生物科學(xué)史和科學(xué)本質(zhì)的學(xué)習(xí)”。教師運(yùn)用科學(xué)史進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)既可以加深學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解，又能促進(jìn)學(xué)生批判性思維的發(fā)展。首先，科學(xué)史蘊(yùn)含著批判和反思精神，科學(xué)概念是一代又一代的科學(xué)家通過不斷審視、質(zhì)疑和完善才得出的；其次，科學(xué)史可以證明科學(xué)結(jié)論存在一定局限性。學(xué)生通過對(duì)科學(xué)史的學(xué)習(xí)，能夠了解理論的變遷過程和其存在的局限性，從而更加客觀地看待科學(xué)觀念。

綜上所述，科學(xué)史教學(xué)和批判性思維的培養(yǎng)存在內(nèi)在、緊密的聯(lián)系。因此，在實(shí)際教學(xué)中教師應(yīng)當(dāng)合理、巧妙地利用科學(xué)史培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維。

2 利用科學(xué)史培養(yǎng)學(xué)生批判性思維

批判性思維是綜合型人才的必備品質(zhì)之一，筆者著重論述教師如何在實(shí)際教學(xué)中利用科學(xué)史培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維技能和傾向（見表1）。

2.1 批判性思維技能的培養(yǎng)

批判性思維技能是指?jìng)€(gè)體在思考問題時(shí)所表現(xiàn)的能力，包括解釋、分析、評(píng)估、推論、說明和自我調(diào)節(jié)六個(gè)維度。 ［2］在中學(xué)生物學(xué)教學(xué)中，教師可以利用生物科學(xué)史培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維。生物科學(xué)史不僅涉及核心概念的演變過程，還包括科學(xué)家研究生命現(xiàn)象時(shí)持有觀點(diǎn)和態(tài)度的更替過程，以及科學(xué)家在解決問題時(shí)所呈現(xiàn)的高階思維技能。此外，科學(xué)史還涉及許多學(xué)術(shù)爭(zhēng)議和批判，科學(xué)家在面對(duì)不同的觀點(diǎn)和理論時(shí)，往往需要進(jìn)行批判性分析和評(píng)價(jià)，從而得出更加合理且有效的結(jié)論（見圖1）。因此，教師在實(shí)際教學(xué)中充分利用科學(xué)史資料可以有效地培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維技能。下面筆者以“細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)探索”一節(jié)內(nèi)容為例，闡述批判性思維技能的培養(yǎng)流程設(shè)計(jì)。

2.1.1 以科學(xué)史為情境，培養(yǎng)分析能力

教師在講解“細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)”相關(guān)內(nèi)容時(shí)，可以基于學(xué)生的已有認(rèn)知，利用生物科學(xué)史創(chuàng)設(shè)情境——科學(xué)家在探究細(xì)胞膜的成分之后對(duì)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)探索也從未停歇，磷脂和蛋白質(zhì)等分子是如何排列構(gòu)成細(xì)胞膜成為當(dāng)時(shí)長(zhǎng)期困擾科學(xué)家的問題。基于此情境，教師引導(dǎo)學(xué)生扮演科學(xué)家，并對(duì)此問題提出自己的假設(shè)。

只有將問題置于真實(shí)的情境中才能有效培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維，且該情境是在學(xué)生已有的認(rèn)知基礎(chǔ)上建立的。學(xué)生在自己熟悉的情境中更容易進(jìn)行思考，并且當(dāng)學(xué)生對(duì)提出的問題具有一定的知識(shí)儲(chǔ)備時(shí)也會(huì)更愿意進(jìn)行思考。綜上所述，教師引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與到歷史情境中分析并探究問題，可以切實(shí)培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力。

2.1.2 以科學(xué)史為工具，培養(yǎng)推論能力

教師在情境中繼續(xù)向?qū)W生提供科學(xué)史資料：丹尼利（J. F. Danielli）和戴維森（H. Davson）發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜的表面張力遠(yuǎn)小于油—水界面的表面張力以及羅伯特森（J. D. Robertson）在電鏡下清晰地觀察到細(xì)胞膜清晰的“暗—亮—暗”的三層結(jié)構(gòu)。學(xué)生依據(jù)生物科學(xué)史提出并分享交流各自的假設(shè)。

推論是指面對(duì)問題時(shí)，依據(jù)有關(guān)信息，經(jīng)過合理的推理并得出結(jié)論的過程。學(xué)生通過分析科學(xué)史情境，激發(fā)求知欲，學(xué)生主動(dòng)參考生物科學(xué)史的討論，并提出自己的假設(shè)。學(xué)生在深入思考的基礎(chǔ)上，將科學(xué)史資料作為推論的依據(jù)，進(jìn)行合乎邏輯的推理，最終得出結(jié)論，從而培養(yǎng)自身的推論能力。

2.1.3 以科學(xué)史為依據(jù)，培養(yǎng)自我調(diào)節(jié)能力

當(dāng)學(xué)生提出假設(shè)并進(jìn)行推論后，教師向?qū)W生再次呈現(xiàn)兩則生物科學(xué)史資料，分別是“人鼠細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)”和“1959年羅伯特森發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜的厚度只有7～8nm”。學(xué)生依據(jù)科學(xué)史資料對(duì)自身的假設(shè)進(jìn)行評(píng)估與批判，進(jìn)而意識(shí)到自身假設(shè)的問題所在。學(xué)生提出細(xì)胞膜的“三明治”結(jié)構(gòu)模型是靜態(tài)的，由磷脂和蛋白質(zhì)簡(jiǎn)單羅列構(gòu)成。當(dāng)學(xué)生意識(shí)到假設(shè)的問題時(shí)，教師再向?qū)W生展示正確的細(xì)胞膜流動(dòng)鑲嵌模型。

自我調(diào)節(jié)能力是批判性思維最重要的技能，該技能要求學(xué)生能夠?qū)徱暫唾|(zhì)疑他人的觀點(diǎn)，以及發(fā)現(xiàn)自身觀點(diǎn)與科學(xué)事實(shí)存在差異的同時(shí)，勇于批判自身的假設(shè)。教師在學(xué)生提出觀點(diǎn)之后提供額外的科學(xué)史資料，使其成為學(xué)生檢驗(yàn)持有假設(shè)的依據(jù)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自我審查，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的自我調(diào)節(jié)能力。

實(shí)際教學(xué)中，科學(xué)史資料是培養(yǎng)學(xué)生批判性思維技能的重要工具。教師應(yīng)充分利用科學(xué)史資源，做到“以史為境”“以史為線”“以史為據(jù)”，讓科學(xué)史情境貫穿整個(gè)教學(xué)過程，最終培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維技能。

2.2 批判性思維傾向的培養(yǎng)

批判性思維傾向可以簡(jiǎn)單地理解為個(gè)體進(jìn)行批判性思維活動(dòng)的意愿。加利福尼亞批判性思維技能測(cè)驗(yàn)（The California Critical Thinking Disposition Inventory，簡(jiǎn)稱CCTDI）將批判性思維傾向分為尋求真理性、思想開放性、分析性、系統(tǒng)性、自信性、好詢問性和成熟性七個(gè)維度。 ［3］批判性思維傾向并非外顯的行為表現(xiàn)，因此相較于批判性思維技能，批判性思維傾向更難在實(shí)際教學(xué)中培養(yǎng)。筆者認(rèn)為批判性思維的培養(yǎng)不能采取模式化的培養(yǎng)手段，而是應(yīng)當(dāng)在實(shí)際教學(xué)中潛移默化地影響學(xué)生。在實(shí)際教學(xué)中，教師可以通過向?qū)W生講授科學(xué)史資料達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生批判性思維傾向的目的。教師可以呈現(xiàn)科學(xué)史的多元化觀點(diǎn)，并利用不同觀點(diǎn)與理論之間的碰撞激發(fā)學(xué)生思維、引起學(xué)生思考，最終達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生批判性思維傾向的目的。

2.2.1 講解科學(xué)史，培養(yǎng)尋求真理性

例如，教師在講解基因相關(guān)知識(shí)時(shí)，拓展教材上的科學(xué)史：孟德爾（G. J. Mendel）在提出遺傳定律后受到其他學(xué)者的強(qiáng)烈批判，摩爾根（T. H. Morgan）便是最典型的例子。為了驗(yàn)證孟德爾的遺傳定律是否適用于動(dòng)物，摩爾根進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)。1910年，他在眾多的紅眼果蠅中發(fā)現(xiàn)了一只白眼雄果蠅，將其與紅眼雌果蠅交配，產(chǎn)生的子代全為紅眼性狀；但當(dāng)他用子代進(jìn)行互交時(shí)，下一代出現(xiàn)了白眼性狀并且該性狀只存在于雄性果蠅中?；诖?，摩爾根證明了基因位于染色體上。

教師利用摩爾根的批判性思維傾向鼓勵(lì)學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生尋求真理的精神和開放性思想。當(dāng)摩爾根首次接觸到更為權(quán)威的孟德爾學(xué)說時(shí)，秉持著審視質(zhì)疑的態(tài)度仔細(xì)分析，大膽地提出自己的質(zhì)疑并展開系列實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。雖然摩爾根的早期驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)沒有得到理想結(jié)果，但他努力尋求方法解決困難，始終以尋求真理的科學(xué)精神進(jìn)行探索，最終獲得成功。因此，教師講解科學(xué)史的過程能夠有效培養(yǎng)學(xué)生尋求真理的科學(xué)態(tài)度。

2.2.2 評(píng)價(jià)科學(xué)史，培養(yǎng)思想開放性

上述教學(xué)環(huán)節(jié)結(jié)束之后，教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)摩爾根的探究過程進(jìn)行評(píng)價(jià)。在學(xué)生評(píng)價(jià)的過程中，教師需要提醒學(xué)生評(píng)價(jià)時(shí)應(yīng)注重客觀性和科學(xué)性。

思想開放性是指?jìng)€(gè)體在遇到問題時(shí)，對(duì)于不同觀點(diǎn)的采納和包容程度。摩爾根發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與自己預(yù)期的觀點(diǎn)不符時(shí)，沒有急于定論，而是不斷完善、修正自身的觀點(diǎn)。教師通過引導(dǎo)學(xué)生對(duì)摩爾根進(jìn)行評(píng)價(jià)發(fā)展學(xué)生的理性批判意識(shí)，從而培養(yǎng)學(xué)生的思想開放性。

3 總結(jié)

科學(xué)史教學(xué)與批判性思維的培養(yǎng)策略高度一致，教師在實(shí)際教學(xué)中要高度重視科學(xué)史的運(yùn)用，充分利用科學(xué)史創(chuàng)設(shè)主線情境，沿著科學(xué)史的脈絡(luò)逐步引導(dǎo)學(xué)生、提示學(xué)生，最終實(shí)現(xiàn)批判性思維技能的培養(yǎng)。同時(shí)，教師也應(yīng)當(dāng)重視教材中的顯性科學(xué)史資料，依據(jù)學(xué)生的學(xué)情以及教學(xué)進(jìn)度，合理拓展教材中涉及的科學(xué)史，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生批判性思維傾向的目的。

參考文獻(xiàn)

［1］秦亞平.立足意識(shí)培養(yǎng)，提升批判性思維能力［J］.中學(xué)生物教學(xué)，2023（7）：27-29.

［2］鐘啟泉.批判性思維：概念界定與教學(xué)方略［J］.全球教育展望，2020，49（1）：3-16.

［3］羅清旭，楊鑫輝.《加利福尼亞批判性思維技能測(cè)驗(yàn)》的初步修訂［J］.心理科學(xué)，2002（6）：740-741.