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)、檢驗假設(shè)、呈現(xiàn)科學(xué)結(jié)論四個環(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：1003-7586（2024）09-0071-03 中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：B

批判性思維是指對自己或他人的判斷與推理展開審視與質(zhì)疑、分析與評估的過程，是一種反思思維。 ［1］批判性思維對于學(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)生評估和改進自己的思維過程，從而為創(chuàng)新提供基礎(chǔ)。學(xué)生提出創(chuàng)造性想法時，應(yīng)當運用批判性思想評估自身的思維過程，確保思維的有效性，以實現(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)計學(xué)習(xí)情境的教學(xué)方法）、基于社會科學(xué)議題等方式進行論證式教學(xué)或通過科學(xué)史進行教學(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)課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《課程標準》）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)”。教師運用科學(xué)史進行教學(xué)設(shè)計既可以加深學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)的理解，又能促進學(xué)生批判性思維的發(fā)展。首先，科學(xué)史蘊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，在實際教學(xué)中教師應(yīng)當合理、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個體在思考問題時所表現(xiàn)的能力，包括解釋、分析、評估、推論、說明和自我調(diào)節(jié)六個維度。 ［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)象時持有觀點和態(tài)度的更替過程，以及科學(xué)家在解決問題時所呈現(xiàn)的高階思維技能。此外，科學(xué)史還涉及許多學(xué)術(shù)爭議和批判，科學(xué)家在面對不同的觀點和理論時，往往需要進行批判性分析和評價，從而得出更加合理且有效的結(jié)論（見圖1）。因此，教師在實際教學(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。

2.1.1 以科學(xué)史為情境，培養(yǎng)分析能力

教師在講解“細胞膜的結(jié)構(gòu)”相關(guān)內(nèi)容時，可以基于學(xué)生的已有認知，利用生物科學(xué)史創(chuàng)設(shè)情境——科學(xué)家在探究細胞膜的成分之后對細胞膜的結(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)成細胞膜成為當時長期困擾科學(xué)家的問題?；诖饲榫常處熞龑?dǎo)學(xué)生扮演科學(xué)家，并對此問題提出自己的假設(shè)。

只有將問題置于真實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)生已有的認知基礎(chǔ)上建立的。學(xué)生在自己熟悉的情境中更容易進行思考，并且當學(xué)生對提出的問題具有一定的知識儲備時也會更愿意進行思考。綜上所述，教師引導(dǎo)學(xué)生主動參與到歷史情境中分析并探究問題，可以切實培養(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)細胞膜的表面張力遠小于油—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)。

推論是指面對問題時，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

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

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，以及發(fā)現(xiàn)自身觀點與科學(xué)事實存在差異的同時，勇于批判自身的假設(shè)。教師在學(xué)生提出觀點之后提供額外的科學(xué)史資料，使其成為學(xué)生檢驗持有假設(shè)的依據(jù)，引導(dǎo)學(xué)生進行自我審查，進而培養(yǎng)學(xué)生的自我調(diào)節(jié)能力。

實際教學(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單地理解為個體進行批判性思維活動的意愿。加利福尼亞批判性思維技能測驗（The California Critical Thinking Disposition Inventory，簡稱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際教學(xué)中培養(yǎng)。筆者認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)當在實際教學(xué)中潛移默化地影響學(xué)生。在實際教學(xué)中，教師可以通過向?qū)W生講授科學(xué)史資料達到培養(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，并利用不同觀點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)知識時，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)者的強烈批判，摩爾根（T. H. Morgan）便是最典型的例子。為了驗證孟德爾的遺傳定律是否適用于動物，摩爾根進行了一系列實驗。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；但當他用子代進行互交時，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學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生尋求真理的精神和開放性思想。當摩爾根首次接觸到更為權(quán)威的孟德爾學(xué)說時，秉持著審視質(zhì)疑的態(tài)度仔細分析，大膽地提出自己的質(zhì)疑并展開系列實驗進行驗證。雖然摩爾根的早期驗證實驗沒有得到理想結(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 評價科學(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)生對摩爾根的探究過程進行評價。在學(xué)生評價的過程中，教師需要提醒學(xué)生評價時應(yīng)注重客觀性和科學(xué)性。

思想開放性是指個體在遇到問題時，對于不同觀點的采納和包容程度。摩爾根發(fā)現(xiàn)實驗結(jié)果與自己預(yù)期的觀點不符時，沒有急于定論，而是不斷完善、修正自身的觀點。教師通過引導(dǎo)學(xué)生對摩爾根進行評價發(fā)展學(xué)生的理性批判意識，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，教師在實際教學(xué)中要高度重視科學(xué)史的運用，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，最終實現(xiàn)批判性思維技能的培養(yǎng)。同時，教師也應(yīng)當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)進度，合理拓展教材中涉及的科學(xué)史，達到培養(yǎng)學(xué)生批判性思維傾向的目的。

參考文獻

［1］秦亞平.立足意識培養(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驗》的初步修訂［J］.心理科學(xué)，2002（6）：740-741.