批判性思維在高中生物學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

司曉敏

(北京市第66中學(xué) 100053)

批判性思維是科學(xué)素養(yǎng)的一部分，是有目的地經(jīng)過推理，針對(duì)目標(biāo)解決問題、做出推論和推敲可能性制定決策的思考方式。包括為了得到肯定的判斷所進(jìn)行的可能為有形的或者無形的思維反應(yīng)過程，其實(shí)質(zhì)就是提出恰當(dāng)?shù)膯栴}和做出合理論證的能力。高中階段是學(xué)生抽象思維、邏輯思維、創(chuàng)造性思維、批判性思維發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，是利用學(xué)生身心發(fā)展的規(guī)律性，培養(yǎng)學(xué)生批判性思維的重要時(shí)間段。我國《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)》中明確將培養(yǎng)學(xué)生的“批判性思維的能力”作為課程的基本理念和培養(yǎng)目標(biāo)之一。運(yùn)用批判性思維進(jìn)行科學(xué)探究活動(dòng)，不僅能使學(xué)生獲得科學(xué)知識(shí)和技能，而且能培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)進(jìn)行批判性思考的習(xí)慣，有助于學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)的理解和科學(xué)本質(zhì)的探究。本文通過挖掘高中生物學(xué)教材《遺傳與進(jìn)化》中“遺傳的染色體學(xué)說”和“性別決定與伴性遺傳”兩節(jié)所蘊(yùn)含的批判性思維技能，對(duì)新授課中如何培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維進(jìn)行了初步探討。

1發(fā)現(xiàn)問題 提出假設(shè)

通過回顧薩頓假說的提出過程，強(qiáng)調(diào)客觀觀察和準(zhǔn)確描述的重要性，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)生物學(xué)問題，準(zhǔn)確陳述問題并作出合理推斷的能力(批判性思維技能之一)。

以“基因是什么？”作為問題引導(dǎo)，通過搭建知識(shí)腳手架(圖1)觀察信息，發(fā)現(xiàn)相似點(diǎn)即進(jìn)行類比推理(圖2)，層層深入比較基因和染色體間的平行關(guān)系(表1)，推測(cè)“基因位于染色體上”。明確“薩頓假說”即“遺傳的染色體學(xué)說”的主要內(nèi)容：基因位于染色體上，染色體是基因的載體。

圖1 基因與染色體知識(shí)腳手架

2檢視想法 分析論證

通過重溫薩頓假說的驗(yàn)證過程，即摩爾根的遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)，在假設(shè)、預(yù)期、驗(yàn)證過程中培養(yǎng)學(xué)生檢視想法、辨認(rèn)論證，分析論證的能力(批判性思維技能之二)。

圖2 類比推理

基因 染色體獨(dú)立性 體細(xì)胞中存在存在配子中存在存在形成配子過程中的行為分離分離推論

摩爾根偶然發(fā)現(xiàn)了一只白眼雄果蠅，并以此為實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行果蠅紅白眼的雜交實(shí)驗(yàn)(圖3)，通過分析，此遺傳和性別相關(guān)聯(lián)，由此引導(dǎo)學(xué)生提出以下假說：①?zèng)Q定果蠅眼色的基因可能位于Y染色體上；②決定果蠅眼色的基因可能位于XY染色體的同源區(qū)段上；③決定果蠅眼色的基因可能位于XY染色體的非同源區(qū)段上。

運(yùn)用遺傳圖譜，根據(jù)假說進(jìn)行推理，將果蠅紅白眼雜交實(shí)驗(yàn)結(jié)果(圖3)與演繹推理的結(jié)果(圖4)進(jìn)行對(duì)比，從而否定假說圖4①。

圖3 果蠅的紅白眼雜交實(shí)驗(yàn)

圖4 果蠅的紅白眼雜交實(shí)驗(yàn)遺傳推斷

那么決定果蠅眼色的基因究竟是位于XY染色體的同源區(qū)段上還是XY染色體的非同源區(qū)段上？由此提出問題：如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證實(shí)決定果蠅眼色的基因是位于X染色體上的？

按一般情況下，學(xué)生循著學(xué)習(xí)分離定律和自由組合定律的思路很快說出測(cè)交，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)假說②③運(yùn)用遺傳圖譜演繹推理，預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果(圖5①②)，將預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果(圖6)對(duì)照，并不能否定任何一個(gè)假說，所以測(cè)交實(shí)驗(yàn)并不能很好地回答這個(gè)問題。但是測(cè)交實(shí)驗(yàn)所得到的白眼雌果蠅卻為反交試驗(yàn)(假定摩爾根的果蠅的紅白眼雜交試驗(yàn)， 圖3 為正交)提供了材料。引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)假說②③先預(yù)測(cè)反交試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果(圖7①②)，將預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果(圖8)對(duì)照，否定假說(圖7②)。

最終得出結(jié)論：決定果蠅眼色的基因位于X染色體上。學(xué)生在不斷質(zhì)疑和反復(fù)驗(yàn)證過程中，既獲得知識(shí)，又培養(yǎng)了敢于質(zhì)疑的批判性思維精神。摩爾根不相信孟德爾的遺傳理論和薩頓的學(xué)說，通過果蠅實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了“伴性遺傳”，生物科學(xué)的發(fā)展正是在不斷地質(zhì)疑和批判中進(jìn)步和創(chuàng)新的。

3反思完善 表達(dá)運(yùn)用

圖5 果蠅的紅白眼測(cè)交實(shí)驗(yàn)遺傳推斷

圖6 果蠅的紅白眼測(cè)交實(shí)驗(yàn)

圖7 果蠅的紅白眼反交實(shí)驗(yàn)遺傳推斷

圖8 果蠅的紅白眼反交實(shí)驗(yàn)遺傳圖

通過歸納孟德爾遺傳規(guī)律的現(xiàn)代解釋對(duì)所學(xué)知識(shí)及所得結(jié)論進(jìn)行進(jìn)一步分析驗(yàn)證，通過思考“是否所有的基因都是位于染色體上？”對(duì)結(jié)論進(jìn)行反思和完善，培養(yǎng)學(xué)生確定所得結(jié)論是否正確，以及表達(dá)運(yùn)用的能力(批判性思維技能之三)。

對(duì)“遺傳的染色體學(xué)說”正是運(yùn)用了“孟德爾定律的細(xì)胞學(xué)解釋”，此部分既是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的歸納總結(jié)，也是對(duì)批判性思維培養(yǎng)的進(jìn)一步強(qiáng)化，雖然有“假說”的進(jìn)一步演繹和摩爾根的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，但仍有學(xué)生提出質(zhì)疑，這也正說明批判性思維意識(shí)的初步形成，此時(shí)現(xiàn)代分子生物學(xué)證據(jù)可以為假說提供更為有力的支持。

美國哈佛大學(xué)德魯·吉爾平·福斯特教授在一次演講中說，新知識(shí)來自無盡的探討、辯論、思考和一種懷疑精神。我們必須清楚地認(rèn)識(shí)到，做學(xué)問，每條道路都可能通向新的答案，所以每條道路都應(yīng)該開通。運(yùn)用批判性思維，可以使原本單一的科學(xué)性知識(shí)變得鮮活起來，進(jìn)而打造多元的、深刻的、靈動(dòng)的生物學(xué)課堂。