批判性思維在高中生物學教學中的應用

司曉敏

(北京市第66中學 100053)

批判性思維是科學素養的一部分，是有目的地經過推理，針對目標解決問題、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行的可能為有形的或者無形的思維反應過程，其實質就是提出恰當的問題和做出合理論證的能力。高中階段是學生抽象思維、邏輯思維、創造性思維、批判性思維發展的關鍵時期，是利用學生身心發展的規律性，培養學生批判性思維的重要時間段。我國《普通高中生物課程標準》中明確將培養學生的“批判性思維的能力”作為課程的基本理念和培養目標之一。運用批判性思維進行科學探究活動，不僅能使學生獲得科學知識和技能，而且能培養學生主動進行批判性思考的習慣，有助于學生對科學知識的理解和科學本質的探究。本文通過挖掘高中生物學教材《遺傳與進化》中“遺傳的染色體學說”和“性別決定與伴性遺傳”兩節所蘊含的批判性思維技能，對新授課中如何培養學生的批判性思維進行了初步探討。

1發現問題 提出假設

通過回顧薩頓假說的提出過程，強調客觀觀察和準確描述的重要性，培養學生發現生物學問題，準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，通過搭建知識腳手架(圖1)觀察信息，發現相似點即進行類比推理(圖2)，層層深入比較基因和染色體間的平行關系(表1)，推測“基因位于染色體上”。明確“薩頓假說”即“遺傳的染色體學說”的主要內容：基因位于染色體上，染色體是基因的載體。

圖1 基因與染色體知識腳手架

2檢視想法 分析論證

通過重溫薩頓假說的驗證過程，即摩爾根的遺傳學實驗，在假設、預期、驗證過程中培養學生檢視想法、辨認論證，分析論證的能力(批判性思維技能之二)。

圖2 類比推理

基因 染色體獨立性 體細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

摩爾根偶然發現了一只白眼雄果蠅，并以此為實驗材料進行果蠅紅白眼的雜交實驗(圖3)，通過分析，此遺傳和性別相關聯，由此引導學生提出以下假說：①決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染色體的非同源區段上。

運用遺傳圖譜，根據假說進行推理，將果蠅紅白眼雜交實驗結果(圖3)與演繹推理的結果(圖4)進行對比，從而否定假說圖4①。

圖3 果蠅的紅白眼雜交實驗

圖4 果蠅的紅白眼雜交實驗遺傳推斷

那么決定果蠅眼色的基因究竟是位于XY染色體的同源區段上還是XY染色體的非同源區段上？由此提出問題：如何設計實驗證實決定果蠅眼色的基因是位于X染色體上的？

按一般情況下，學生循著學習分離定律和自由組合定律的思路很快說出測交，引導學生根據假說②③運用遺傳圖譜演繹推理，預測實驗結果(圖5①②)，將預測結果與實驗結果(圖6)對照，并不能否定任何一個假說，所以測交實驗并不能很好地回答這個問題。但是測交實驗所得到的白眼雌果蠅卻為反交試驗(假定摩爾根的果蠅的紅白眼雜交試驗， 圖3 為正交)提供了材料。引導學生根據假說②③先預測反交試驗的實驗結果(圖7①②)，將預測結果與實驗結果(圖8)對照，否定假說(圖7②)。

最終得出結論：決定果蠅眼色的基因位于X染色體上。學生在不斷質疑和反復驗證過程中，既獲得知識，又培養了敢于質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說，通過果蠅實驗發現了“伴性遺傳”，生物科學的發展正是在不斷地質疑和批判中進步和創新的。

3反思完善 表達運用

圖5 果蠅的紅白眼測交實驗遺傳推斷

圖6 果蠅的紅白眼測交實驗

圖7 果蠅的紅白眼反交實驗遺傳推斷

圖8 果蠅的紅白眼反交實驗遺傳圖

通過歸納孟德爾遺傳規律的現代解釋對所學知識及所得結論進行進一步分析驗證，通過思考“是否所有的基因都是位于染色體上？”對結論進行反思和完善，培養學生確定所得結論是否正確，以及表達運用的能力(批判性思維技能之三)。

對“遺傳的染色體學說”正是運用了“孟德爾定律的細胞學解釋”，此部分既是對前面所學知識的歸納總結，也是對批判性思維培養的進一步強化，雖然有“假說”的進一步演繹和摩爾根的實驗驗證，但仍有學生提出質疑，這也正說明批判性思維意識的初步形成，此時現代分子生物學證據可以為假說提供更為有力的支持。

美國哈佛大學德魯·吉爾平·福斯特教授在一次演講中說，新知識來自無盡的探討、辯論、思考和一種懷疑精神。我們必須清楚地認識到，做學問，每條道路都可能通向新的答案，所以每條道路都應該開通。運用批判性思維，可以使原本單一的科學性知識變得鮮活起來，進而打造多元的、深刻的、靈動的生物學課堂。