應用生物學教科書插圖培養學生批判性思維

鄭曉花

（三明第九中學，福建 三明 365001）

批判性思維是一種反思性思維，在邏輯推理過程中查驗問題、證據及解決方案，并對結論進行評價。［1］批判性思維能力是學生核心素養中一項關鍵的科學思維能力，高中生物學課程強調培養學生的批判性思維能力。教科書插圖是高中生物學教學“語言”，擁有比文字語言更加形象、直觀、生動的特點，插圖中蘊含豐富的生物學信息，是重要的生物學教學資源。［2］筆者嘗試研究應用人教版高中生物學教科書插圖發展學生批判性思維的教學方法，促進學生學會運用批判性思維，理性、客觀地對生物學現象進行判斷，準確把握生命活動之間的內在聯系；對自己或他人的觀點進行嚴謹的分析和審查，并作出恰如其分的評價。

一、應用插圖創設問題情境，培養學生批判性思維習慣

激疑是批判性思維培養的重要手段。教師可以借助教科書插圖提供的信息，創設真實的生物學問題情境，激發學生思考問題、發現問題，養成批判性思維習慣。

例如，學習2019 年版人教社《高中生物學·必修2·遺傳與進化》第4 章第2 節“基因表達與性狀的關系”時，應用教科書“水毛茛”插圖創設問題情境：水毛茛兩種形態葉的差異是因為其基因組成不同嗎？指導學生觀察與分析，激發學生的認知沖突，引導學生進一步質疑：如果基因組成相同，那么可能是什么原因引起水毛茛兩種葉形態的差異？再如，2019 年版人教社《高中生物學·必修2·遺傳與進化》第3 章第1 節“肺炎鏈球菌的轉化實驗”教學時，要求學生結合教科書“DNA 是主要的遺傳物質”實驗示意圖，說明格里菲思提出的S 型肺炎鏈球菌中存在的轉化因子是什么？以此，激發學生的探究欲望，作出合理假設，養成批判性思維習慣。

充分應用教科書中的插圖創設與學生知識、經驗密切聯系的問題情境，可以激發學生學習興趣及探究欲望，培養學生的問題意識及勇于質疑的批判性思維習慣，這是應用插圖培養學生批判性思維的關鍵環節。

二、應用插圖探尋證據，進行推理與求證

批判性思維不是簡單的否定和懷疑，而是要依據充分的理由和嚴謹的邏輯推理，對提出的問題進行推理與求證。推理必須有一定的事實依據，教科書插圖為學生求證推理提供了可靠的信息來源，特別在一些難以用文字語言表述或僅靠文字語言表述難以理解的生物現象和生命活動規律等方面，形象、生動、直觀的插圖發揮著重要的作用，是培養學生批判性思維的良好資源。

例如，關于細胞不能無限長大的原因，教師如果直接告訴學生：細胞越大，物質交換效率越低。則學生只是被動接受知識，不利于發展批判性思維。教師可以借助教科書“思維訓練”中3 個邊長分別為2cm、4cm、8cm 的細胞模型插圖，引導學生通過相關計算，解釋細胞不能無限長大的原因之一是受到相對表面積大小的限制，這也能夠說明生物體的長大，主要是由于細胞數目的增多。促進學生學會應用插圖進行嚴謹的推理與求證，開展深度學習，發展批判性思維。

同樣，要求學生求證“肺炎鏈球菌的轉化實驗”中的轉化因子，這是具有一定難度的問題，教師可以應用教科書中“艾弗里證明DNA 是遺傳物質的實驗示意圖”，提出以下思考題：①艾弗里實驗的目的是什么？②該實驗最關鍵的思路是什么？③為什么要在第2 組到第5 組的實驗中加入相應的酶？④艾弗里根據這個實驗結果得出了DNA 是使R 型菌轉化成S 型菌的轉化因子，你同意這一觀點嗎？請根據插圖闡述理由。以問題串幫助學生剖析插圖，從中獲得證據，學生思考與分析后，認同艾弗里的實驗及其結論。教師再提供補充資料：有研究者重復艾弗里實驗，發現S 型細菌DNA 的純度不夠，認為艾弗里實驗證據說服力不足，對其實驗結論產生懷疑。要求學生根據插圖尋找支持艾弗里結論的證據。有學生提出艾弗里在第5 組實驗中應用DNA 酶處理，培養基上沒有長出S 型細菌，可見：使得R 型菌轉化成S 型菌的轉化因子就是DNA。有些學生則認為：提取物的純度不高，那么，細菌的轉化并不能說明僅是DNA 作用的結果。

充分應用教科書插圖中隱藏的、帶有爭議的問題，激發學生深入思考、嚴謹推理，為自己的觀點尋找證據，讓學生在推理求證過程中發展批判性思維。同時體會生物科學研究的一般方法和科學家嚴謹求實的精神。這是批判性思維養成的重要環節，也是難度較高的環節。

三、應用插圖科學判斷，正確表達個人觀點

批判性思維培養過程中，學生對某一判斷說“是”與“否”并不困難，困難的是言之有理，言之有據。［3］教科書插圖是學生說理的重要依據，幫助學生準確、迅速地理解學習內容，做出合理的判斷，并正確表達個人觀點。

例如，關于DNA 復制方式的探究實驗中，請學生根據“證明DNA 復制方式的實驗示意圖”思考并回答：①親代、第一代、第二代大腸桿菌的DNA 經離心處理后，DNA 在試管中如何分布？請闡述理由。②第一代DNA 經過離心后只出現一條DNA 條帶，分布在試管的中部，說明DNA 復制不可能是哪一種復制方式？③該實驗得出的結論是什么？學生應用“證明DNA 復制方式的實驗示意圖”上DNA 條帶進行分析推理，表達、交流各自觀點：DNA 復制可以排除全保留復制方式。因為第一代DNA 經過離心后在試管中的分布未出現重帶和輕帶，說明并沒有形成15N/15N-DNA 和14N/14N-DNA 這2 種類型的DNA 分子。由此可以判斷：DNA 的復制方式為半保留復制。又如，學生學習了光合作用原理后，應用“光合作用過程的示意圖”，對該章首頁插圖產生的質疑：“炎炎烈日之下，巖石變得很燙，巖石旁邊的植物卻并未變得發燙，是不是植物不吸收光能呢？”進行科學判斷，并表述觀點：因為，植物吸收了光能并且轉化成有機物中的化學能貯存起來，所以不會像巖石那樣發燙。

教科書插圖有助于學生依據插圖提供的事實證據，進行審慎的思考與邏輯推理，旗幟鮮明地表達合理的、正確的觀點。通過語言表達外顯內隱的批判性思維，讓他人理解自己的推理結果，這是批判性思維形成與發展的重要標志之一。

四、應用插圖拓展延伸，遷移應用解決問題

學生具有了一定的批判性思維能力后，教師要應用插圖引導學生拓展、延伸所學的生物學知識，運用批判性思維分析問題、解決問題。

例如，在證明DNA 半保留復制的實驗基礎上，引導學生進一步思考：假如全保留復制是正確的，那么實驗預期是什么？要求學生根據教科書中的插圖，繪制DNA 全保留復制圖解，并預期實驗結果。教師繼續追問：還可能有哪些復制方式？請參考教科書插圖用圖解表示你的推理過程。又如，學生學習了《基因指導蛋白質的合成》后，要求學生應用教科書中的相關插圖和資料說明紅霉素、環丙沙星、利福平等抗菌藥物的治病機理。再如，指導學生應用“DNA 甲基化示意圖”思考與討論：只有DNA 的甲基化才會導致表觀遺傳嗎？染色體發生哪些修飾也會影響基因的表達呢？你是如何評價基因決定生物體的性狀這一觀點？

充分挖掘插圖所蘊含的生物學知識，讓學生在解決特定情境的問題過程中，遷移運用所學的知識，發展批判性思維。

教科書插圖是重要的教學資源，是知識傳遞、科學思維培養的重要載體。教師應根據高中生物學課程改革要求及具體學情，深入實踐與研究插圖應用策略，讓豐富多彩的教科書插圖更好地為教學服務，促進學生批判性思維發展。