在高中生物學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維

池必文

（福州第三中學(xué)，福建 福州 350001）

隨著《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年版）》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“課程標(biāo)準(zhǔn)”）頒布，培養(yǎng)學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)成為高中生物學(xué)教學(xué)的方向和任務(wù)。高中生物學(xué)課堂教學(xué)應(yīng)以批判性思維培養(yǎng)為主導(dǎo)，通過(guò)科學(xué)探究活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生提升科學(xué)思維能力，［1］讓學(xué)生在獲得基礎(chǔ)的生物學(xué)知識(shí)的同時(shí)，領(lǐng)悟科學(xué)研究過(guò)程、觀點(diǎn)及解決問(wèn)題的方法。［2］批判性思維又稱(chēng)為思辨式思維或?qū)忁q能力。它是做出有目的、自我監(jiān)督的判斷過(guò)程，“目的”是就觀點(diǎn)和行為建立一個(gè)公正科學(xué)的判斷，“自我監(jiān)督”指監(jiān)控自我思辨過(guò)程的能力、發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤及進(jìn)行修正的能力。簡(jiǎn)而言之，批判性思維是理由充足、邏輯嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆此寂袛?。培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維可以有效地落實(shí)生命觀念及科學(xué)思維的培養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生學(xué)會(huì)科學(xué)探究，樹(shù)立社會(huì)責(zé)任，提升生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

一、高三生物學(xué)科復(fù)習(xí)教學(xué)現(xiàn)狀

受傳統(tǒng)文化的影響，批判性思維是國(guó)民思維體系的短板。在高三生物學(xué)科復(fù)習(xí)教學(xué)中則表現(xiàn)為，教師多根據(jù)教輔材料督促學(xué)生機(jī)械化地記憶已習(xí)得的生物學(xué)概念，完成相關(guān)習(xí)題。學(xué)生對(duì)于生物學(xué)的重要概念的理解和掌握是基于習(xí)題而非深刻理解其生物學(xué)本質(zhì)。由于教師的權(quán)威性，學(xué)生較少有機(jī)會(huì)提出自己的疑問(wèn)與想法。該復(fù)習(xí)方式單調(diào)且重復(fù)，教學(xué)效率低下，不利于學(xué)生提升能力。例如，對(duì)“遺傳與進(jìn)化”模塊的復(fù)習(xí)，僅停留在對(duì)分離和自由組合的比例等機(jī)械記憶上，在遺傳病的親子代遺傳概率計(jì)算上花費(fèi)了大量時(shí)間。而對(duì)于遺傳學(xué)的思想，尤其是遺傳分離和自由組合的實(shí)質(zhì)、基因如何定位于染色體等問(wèn)題，學(xué)生無(wú)法應(yīng)對(duì)自如。

二、改進(jìn)高三復(fù)習(xí)教學(xué)，培養(yǎng)批判性思維能力

高中生物學(xué)“遺傳與進(jìn)化”必修模塊展示了眾多遺傳學(xué)家富有創(chuàng)造性的、促進(jìn)人類(lèi)對(duì)于生命本質(zhì)認(rèn)識(shí)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、過(guò)程及結(jié)論。倘若以批判性思維培養(yǎng)貫穿于該模塊的復(fù)習(xí)教學(xué)，則有利于學(xué)生拓展思維深度，提升解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

例如，“基因分離和自由組合”專(zhuān)題復(fù)習(xí)時(shí)，介紹基因分離定律和自由組合定律發(fā)現(xiàn)史，遺傳學(xué)的奠基人孟德?tīng)柣趯?duì)融合遺傳的質(zhì)疑，創(chuàng)造性地提出“顆粒遺傳”的假說(shuō)，并通過(guò)測(cè)交加以驗(yàn)證，以此加深學(xué)生對(duì)于經(jīng)典遺傳學(xué)的認(rèn)識(shí)，學(xué)習(xí)批判性思維的方法。還可以介紹摩爾根勇于質(zhì)疑孟德?tīng)柕膶W(xué)說(shuō)，以果蠅為實(shí)驗(yàn)材料，探尋質(zhì)疑孟德?tīng)柤僬f(shuō)的證據(jù)。雖未找到相關(guān)證據(jù)，但發(fā)現(xiàn)白眼雄果蠅等“基因位于染色體上”的證據(jù)，從而推動(dòng)了現(xiàn)代遺傳學(xué)的發(fā)展，促進(jìn)學(xué)生認(rèn)識(shí)：科學(xué)發(fā)展總是伴隨著質(zhì)疑與批判、修正甚至推翻。批判有可能不完全正確，但勇于質(zhì)疑的科學(xué)精神是促進(jìn)科學(xué)發(fā)展的關(guān)鍵因素。此外，關(guān)于“遺傳物質(zhì)是蛋白質(zhì)還是DNA”的爭(zhēng)論也是培養(yǎng)學(xué)生批判性思維的極好素材?？茖W(xué)界曾經(jīng)一度認(rèn)為蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)，DNA 沒(méi)多大作用。但有些持有“非主流”觀點(diǎn)的科學(xué)家努力探尋合適的實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)方法，最終以“肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)”和“T2 噬菌體侵染大腸桿菌實(shí)驗(yàn)”有力地證明了DNA 是遺傳物質(zhì)。通過(guò)復(fù)習(xí)生物科學(xué)研究史上經(jīng)典案例，逐步引導(dǎo)學(xué)生不盲目崇拜權(quán)威，基于事實(shí)證據(jù)、敢于質(zhì)疑、善于科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乇磉_(dá)自己的觀點(diǎn)。又如“細(xì)菌抗藥性變異產(chǎn)生原因”的爭(zhēng)論焦點(diǎn)是：變異出現(xiàn)于使用藥物之前還是之后。如果僅告知學(xué)生結(jié)論，讓其記憶，那么學(xué)生對(duì)“突變”的理解勢(shì)必“蒼白無(wú)力”。復(fù)習(xí)時(shí)不妨開(kāi)展相關(guān)的探究實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)習(xí)程度好的學(xué)生動(dòng)手設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，指導(dǎo)全體學(xué)生開(kāi)展小組探究論證活動(dòng)。甚至可以將學(xué)生分為“細(xì)菌的抗藥性發(fā)生于用藥前”與“細(xì)菌的抗藥性變異發(fā)生于用藥后”兩個(gè)觀點(diǎn)不同的小組進(jìn)行辯論。指導(dǎo)學(xué)生探尋支持或反駁各自觀點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)證據(jù)及資料，通過(guò)論證探究活動(dòng)達(dá)成共識(shí)：細(xì)菌抗藥性的變異是基因突變產(chǎn)生的，而藥物是選擇作用。

因此，高三生物學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)應(yīng)改革傳統(tǒng)的試題講練方式，加強(qiáng)批判性思維能力的培養(yǎng)。這就需要進(jìn)行課程的二次開(kāi)發(fā)，如圍繞重要概念、大概念，充分利用相關(guān)資料，運(yùn)用合適的教學(xué)方法，指導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展深度學(xué)習(xí)，構(gòu)建概念網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)合理的質(zhì)疑，科學(xué)的探究，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力及批判性思維能力。

三、例析批判性思維培養(yǎng)的復(fù)習(xí)教學(xué)策略

根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容要求，將人教版《高中生物·必修2·遺傳與進(jìn)化》的第1 章至第3 章經(jīng)典遺傳學(xué)內(nèi)容組合為“玉米籽粒的遺傳學(xué)分析”復(fù)習(xí)專(zhuān)題。現(xiàn)以該專(zhuān)題復(fù)習(xí)為例，闡述培養(yǎng)批判性思維能力的高三生物學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)策略。

1.動(dòng)手實(shí)踐，分析數(shù)據(jù)

提供玉米作為本課的研究材料，指導(dǎo)學(xué)生統(tǒng)計(jì)玉米籽粒的顏色，探究玉米籽粒顏色遺傳規(guī)律。

首先，創(chuàng)設(shè)探究問(wèn)題情境：玉米籽粒顏色的遺傳是否遵循孟德?tīng)柖?？引?dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)遺傳學(xué)規(guī)律，嘗試說(shuō)出有色籽粒：無(wú)色籽粒可能的遺傳比例。接著，鼓勵(lì)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、統(tǒng)計(jì)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以驗(yàn)證自己的假設(shè)。運(yùn)用Excel 錄入各組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行卡平方檢驗(yàn)。并指導(dǎo)學(xué)生討論：有色籽粒：無(wú)色籽粒的比例應(yīng)是多少？實(shí)驗(yàn)1 組的數(shù)據(jù)是否真實(shí)可靠？當(dāng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)無(wú)法驗(yàn)證其假設(shè)時(shí)，指導(dǎo)學(xué)生深入探究可能的原因。

以“創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境——探究實(shí)驗(yàn)——實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析”設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)教學(xué)過(guò)程，改革傳統(tǒng)的試題分析的復(fù)習(xí)方式，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、收集、統(tǒng)計(jì)與分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法。此外，充分利用EXECL 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析功能，可以讓學(xué)生有更多的時(shí)間深入討論分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以驗(yàn)證其假設(shè)。學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)發(fā)現(xiàn)過(guò)程并非一蹴而就的，如果實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)測(cè)不符，應(yīng)冷靜思考與討論，探尋問(wèn)題所在。明確科學(xué)研究需要理性的設(shè)計(jì)、有效的統(tǒng)計(jì)與全面的分析，方可獲得正確的結(jié)論。促進(jìn)學(xué)生學(xué)會(huì)基于客觀事實(shí)得出合理結(jié)論，提高科學(xué)探究能力與批判性思維能力。

2.識(shí)圖繪圖，建構(gòu)知識(shí)

提供有關(guān)控制籽粒顏色、甜度、糯性等性狀的玉米3 對(duì)基因在染色體上位置的研究論文［3］（下文簡(jiǎn)稱(chēng)論文），指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)識(shí)圖、繪圖方法，能從復(fù)雜的數(shù)據(jù)中尋找有用的信息，正確認(rèn)識(shí)“基因在染色體上的位置和相互關(guān)系”這一高中遺傳學(xué)重要概念，發(fā)展批判性思維，克服“試題情境稍有變化，作答就不理想”的狀況。

首先，指導(dǎo)學(xué)生閱讀論文，討論：如何判斷控制玉米紫色性狀的C 基因是定位于的9 號(hào)染色體上的？幫助學(xué)生復(fù)習(xí)孟德?tīng)栍嘘P(guān)“遺傳因子”論述、魏爾遜的“基因”定義、減數(shù)分裂時(shí)染色體行為與數(shù)量變化，以及摩爾根的白眼雄果蠅實(shí)驗(yàn)等知識(shí)，促進(jìn)學(xué)生明確染色體是基因的主要載體。并指導(dǎo)學(xué)生利用數(shù)碼顯微鏡觀察玉米減數(shù)分裂的染色體裝片，復(fù)習(xí)減數(shù)分裂各個(gè)時(shí)期染色體的變化，明確染色體的行為變化導(dǎo)致基因分離和自由組合。接著，指導(dǎo)學(xué)生從論文實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中任選兩對(duì)性狀的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析其在F2 的比例，建構(gòu)控制玉米籽粒顏色、甜度及糯性等性狀的3 對(duì)基因模型（圖1），探究基因在染色體上的位置。并讓學(xué)生了解熒光染色技術(shù)在基因定位研究中的作用。進(jìn)一步指導(dǎo)學(xué)生比較分析廣告語(yǔ)“玉米又甜又糯”與論文有關(guān)甜度、糯性等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，激發(fā)學(xué)生質(zhì)疑與討論：為何玉米F2 代沒(méi)有甜糯性狀組合，要求學(xué)生繪制基因?qū)π誀畹目刂颇Ｐ停▓D2），嘗試從分子生物學(xué)的角度進(jìn)行解釋。

圖1 玉米3 對(duì)基因位置模型

圖2 玉米甜味與糯性的基因控制模型

充分利用生物科學(xué)研究論文創(chuàng)設(shè)批判性問(wèn)題情境，布置識(shí)圖、繪圖學(xué)習(xí)任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑與探究，“由簡(jiǎn)單到復(fù)雜”深入地復(fù)習(xí)遺傳學(xué)基因分離和基因自由組合兩大定律，深刻理解基因的位置及其與性狀之間的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維能力。

3.深入觀察，質(zhì)疑創(chuàng)新

現(xiàn)代遺傳學(xué)研究中，遺傳學(xué)家認(rèn)識(shí)到“基因不是簡(jiǎn)單地控制蛋白質(zhì)的合成”。其中，美國(guó)女科學(xué)家麥克林托克通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的研究分析而提出“跳躍基因”，這是培養(yǎng)學(xué)生批判性思維的有利素材。

在“玉米籽粒的遺傳學(xué)分析”復(fù)習(xí)專(zhuān)題的最后環(huán)節(jié)，介紹“跳躍基因”創(chuàng)新的觀點(diǎn)，指導(dǎo)學(xué)生深入觀察玉米籽粒的顏色，討論玉米籽粒顏色中出現(xiàn)花斑色的原因，并要求學(xué)生嘗試運(yùn)用規(guī)范的生物學(xué)術(shù)語(yǔ)進(jìn)行解釋。

利用“跳躍基因”的觀點(diǎn)創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境，拓展學(xué)生對(duì)“基因控制性狀”這一重要概念認(rèn)識(shí)，激發(fā)學(xué)生熱愛(ài)生命科學(xué)，學(xué)習(xí)科學(xué)家勇于質(zhì)疑與創(chuàng)新的科學(xué)精神，發(fā)展批判性思維能力。

4.反思與總結(jié)

本課例將遺傳學(xué)的研究歷程融入復(fù)習(xí)教學(xué)的設(shè)計(jì)與實(shí)施過(guò)程中，以批判性思維培養(yǎng)為著力點(diǎn)，以科研論文的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為教學(xué)資源，創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問(wèn)題情境，幫助學(xué)生全面、深入地復(fù)習(xí)“分離定律”“自由組合定律”“基因?qū)τ谛誀畹目刂啤薄盎蚝突蛑g的關(guān)系”等經(jīng)典遺傳學(xué)重要概念與原理。

在高中生物學(xué)復(fù)習(xí)中，教師應(yīng)精選教學(xué)資源，用心設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生合理質(zhì)疑，理性思考，構(gòu)建生物學(xué)概念體系，掌握生物學(xué)思想、觀點(diǎn)與方法，并嘗試運(yùn)用生命觀解釋、評(píng)價(jià)現(xiàn)實(shí)生活中與生物學(xué)相關(guān)的問(wèn)題，提高批判性思維能力。