培養學生批判性思維的高中生物教學實踐

［摘 要］批判性思維作為科學思維的重要組成部分，在培養學生的生物學學科核心素養中發揮著不可替代的作用。在高中生物教學中，教師應注重培養學生的批判性思維，為他們未來的學習和生活奠定堅實的基礎。文章以“基因在染色體上”一節的教學為例，探討如何培養學生的批判性思維，期望能為一線生物教師提供參考。

［關鍵詞］批判性思維；高中生物教學；基因；染色體

［中圖分類號］ G633.91 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-6058（2024）26-0091-03

《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》提出了四個方面的學科核心素養，其中，科學思維是關鍵要素之一。批判性思維作為科學思維的重要組成部分，在培養學生的生物學學科核心素養中發揮著不可替代的作用［1］。首先，批判性思維對于提高學生的學習效率具有顯著作用。在面對問題時，擁有批判性思維的學生會更加深入地分析問題，不輕易接受表面信息，而是會通過自己的思考和判斷來尋找答案。批判性思維使學生在學習過程中更加主動，能夠更快地掌握知識，從而提高學習效率。其次，批判性思維有助于學生形成扎實的理論基礎。在生物學科中，理論知識的學習是基礎。批判性思維能夠幫助學生在學習理論知識時不僅僅滿足于表面的理解，而是深入探究，真正理解并掌握知識的本質，從而幫助學生形成扎實的理論基礎。最后，批判性思維有助于學生形成持久的學習力。在快速發展的現代社會，知識更新速度極快。擁有批判性思維的學生，能夠在不斷的學習中自我調節，不斷更新自己的知識體系，形成持久的學習力。

一、學習科學史，領悟批判性思維精神

科學史是生物教師教學的重要資源。在課堂教學中，教師可巧妙地融入科學史，通過重現科學家的探索歷程，讓學生身臨其境地感受科學家當時所面臨的挑戰與困境。這不僅展示了科學家在探索過程中所秉持的專業觀點和堅韌不拔的科研態度，還展示了他們運用的技術手段和方法。啟發學生理解科學發展的過程，不僅能夠幫助學生深入了解科學知識的形成過程，更能培養他們的科學精神和探索欲望，同時使他們領悟科學研究中的批判精神。

比如，“基因在染色體上”一節中提到，薩頓在研究蝗蟲精子和卵細胞的形成過程中，發現孟德爾假說中成對遺傳因子的分離與減數分裂中同源染色體的分離非常相似；基于這種相似性，薩頓通過類比基因和染色體的行為，提出了基因在染色體上的假說。而美國科學家摩爾根不相信孟德爾的遺傳理論，對薩頓的假說則持懷疑態度。他一直想設計一個實驗，以弄清楚基因與染色體之間的確切關系。后來，他選用果蠅作為實驗材料，并成功證明基因在染色體上。摩爾根憑借敢于質疑、勇于探索、鍥而不舍的精神，在科學道路上不斷前行，最終取得了輝煌的成就。在科學研究中，質疑無疑是推動進步的重要動力。摩爾根敢于挑戰現有理論或觀點，不滿足于現成的答案，這種態度讓他得以深入探索事物的本質和真相。

通過學習這段生命科學史，學生領悟到敢于質疑的重要性，明白：只有勇于挑戰權威，不斷實踐和探索，才能在科學研究中實現突破和取得進步。同時，教育學生在面對與自己不同的觀點時，應采取開放和包容的態度，因為這種態度更有利于培養學生的科學思維和批判性思維。

二、通過分析實驗，提升批判性思維能力

批判性思維是一種對信息進行分析、評估、推斷和評價的思考方式，它能夠幫助人們判斷信息的真實性，并評估其可靠性，從而做出明智的決策。通過實驗來培養學生的批判性思維是一種有效的途徑。在實驗中，通過引導學生觀察和分析實驗現象，推理和思考實驗結果，不斷地反思和修正自己的觀點，培養學生的批判性思維。批判性思維方式使學生能夠不盲目接受信息，進行獨立思考和判斷，從而更好地應對復雜多變的世界。

在實驗教學過程中，運用批判性思維是一個涵蓋提出問題、分析問題、作出假說、設計實驗、進行演繹推理和反思總結等環節的理性思考過程［2］。首先，學生應勇于提出問題，這是批判性思維的發端，也是激發探索欲望的要點。在觀察現象時，教師應引導學生探究現象成因，提出針對性問題，以激發學生思考。其次，學生需學會分析問題，這是批判性思維的核心。學生應運用已有知識深入剖析問題，精準把握問題核心，為后續的解決策略奠定堅實基礎。再次，學生需大膽提出假說。假說是基于知識和觀察對問題的猜測。學生應在分析問題的基礎上提出假說，為后續實驗設計提供依據。然后，學生要設計實驗。實驗設計是批判性思維在實踐中的體現。學生應根據假說設計實驗方案，以驗證或推翻假說。最后，學生要進行演繹推理，即從已知事實和原理推導出必然結論。學生應根據實驗結果進行推理，驗證或修正假說，從而揭示問題的本質。

例如，在教學“基因在染色體上的實驗證據”這部分內容時，教師以學生已有知識為基礎，采用假說-演繹法，引導他們重溫摩爾根研究過程。具體步驟如下：第一步，觀察摩爾根的果蠅雜交實驗，并提出問題：為什么果蠅眼色的遺傳總是與性別相關聯？第二步，分析問題，提出假說，解釋實驗現象。第三步，設計實驗，驗證假說。第四步，進行實驗，分析結果。這樣的教學設計遵循學生的認知發展規律，有助于推動他們進行深度學習，并進一步培養他們的科學思維。

然而，在解釋摩爾根的果蠅雜交實驗現象時，教材直接提出：“摩爾根及其同事設想，如果控制白眼的基因（用w表示）在X染色體上，而Y染色體上不含有它的等位基因。”這一假說確實可以解釋實驗現象。但是，是否存在其他假說同樣能夠解釋該實驗現象呢？教師應鼓勵學生大膽想象，勇于提出不同的假說，并通過實驗證據來支持自己的觀點。在教學中，教師可以設置問題：有人認為控制白眼的基因在X、Y染色體的同源區段，你認為這種假說成立嗎？通過這樣的問題，啟發學生思考并嘗試運用該假說來解釋實驗。學生會發現這種假說也可以解釋摩爾根的雜交實驗現象。這樣，一方面，學生認識到能解釋實驗現象的觀點不止一個，從而更加勇于表達自己的觀點，這有助于訓練學生的批判性思維；另一方面，學生可能產生疑惑：兩種假說都能解釋實驗現象，那到底哪一種假說才是正確的呢？這種認知上的沖突，能夠激發學生進一步探索的欲望，激發他們的探究興趣，培養他們的探索精神。

接著，引導學生進一步思考：應設計怎樣的實驗來證明哪種假說是正確的呢？教材中提及：“后來，摩爾根等人又通過測交等方法，進一步驗證了這些解釋。”然而，教材并未詳細闡述摩爾根是通過怎樣的實驗證明假說的。教師可以提示學生參考孟德爾的測交實驗設計，學生很容易想到讓F1的紅眼雌果蠅與親本的白眼雄果蠅雜交。但遺憾的是，使用這兩種假說預測的實驗結果是相同的，也就是說這個實驗并不能證明哪個假說是正確的。面對學生的疑惑——摩爾根是如何證明他的假說是正確的，教師順勢引出摩爾根設計的三個實驗：一是將子二代雌果蠅與白眼雄果蠅單對交配；二是將白眼雌果蠅與紅眼雄果蠅交配；三是將白眼雌果蠅與白眼雄果蠅交配。其中，第二個實驗尤為關鍵。教師應引導學生根據兩種假說進行演繹推理，預測第二個實驗的結果。最終，摩爾根的實驗結果證實了控制白眼的基因在X染色體上，Y染色體上沒有它的等位基因。

在這一過程中，學生深刻體驗了從提出問題、分析現象、提出假說、設計實驗、實施實驗、分析結果，到最終得出結論的科學探究過程。這樣的經歷不僅鍛煉了他們的解釋、分析、推理能力，而且有助于他們在面對復雜問題時能夠更加理性、深入地進行思考，為未來的學術研究和實踐活動打下堅實基礎。

三、運用批判性思維解決實際問題

在現實生活中，我們經常面臨各種復雜的情境，此時運用批判性思維能幫助我們深入剖析問題、解決難題，進而做出明智的抉擇。批判性思維還可以幫助我們識別信息的真假和價值，避免被虛假信息或誤導性信息所欺騙。在復雜多變的當代社會，這種能力顯得尤為重要。例如，在工作中，我們需要運用批判性思維來評估項目的可行性、方案的優缺點，從而作出最有利的決策。在生活中，我們需要運用批判性思維來評估廣告宣傳的真實性和可靠性，避免被誤導或上當受騙。此外，批判性思維還有助于我們更好地與他人溝通和合作。在與他人交流時，我們需要運用批判性思維來準確理解對方的觀點和立場，避免產生偏見和誤解。在團隊合作中，我們需要運用批判性思維來提出合理的意見，以此促進團隊的發展和進步。總的來說，培養批判性思維的目的是解決現實問題，更好地應對復雜多變的環境，提高自身的思維水平和綜合素質。通過批判性思維的培養，我們不僅可以更好地理解世界、解決問題，還可以對自己的思考和判斷進行反思和改進。

例如，在“基因在染色體上”這一節的教學評價中，教師可以創設這樣的情境：玉米是我國重要的糧食產物之一，育種專家常采用雜交方法來選育新品種。假設育種專家使用純合的細莖（不抗倒伏，基因型為AA）玉米和粗莖（抗倒伏，基因型為aa）玉米進行雜交，而在得到的后代中，他們意外發現了一株粗莖個體。針對這一粗莖個體，你能給出合理的解釋嗎？這是一個開放性問題，設置此問題的目的是訓練學生的批判性思維能力。這類問題通常沒有固定的答案，而是鼓勵學生從多個角度進行思考，從而激發他們的創造性思維。

在實踐中，學生針對上述問題情境中出現粗莖植株的原因，提出了四種解釋。一是由于環境因素導致染色體數目加倍；二是發生了基因突變；三是發生了染色體變異；四是由于水肥充足導致表型變化，但遺傳物質沒有改變。基于這些解釋，教師進一步設計了三個問題：（1）如何設計實驗來探究粗莖玉米的產生是否僅受水肥條件影響，而遺傳物質沒有改變？（2）如果粗莖玉米是由染色體數目加倍引起的，那么最可能導致這種變異的環境因素是什么？如何檢測這種變異？（3）假設有人使用該粗莖玉米與純合的細莖玉米進行雜交，得到F1，再讓F1隨機傳粉得到F2，通過觀察統計F2的表現型及比例，請你預測可能的實驗結果，并給出相應的結論。通過解決這些情境問題，不僅可以對學生的學習效果進行客觀評估，還能激發學生的學習興趣，提升學生在知識遷移與應用方面的能力。在解決問題的過程中，學生對粗莖植株出現的原因進行了大膽的假設，提出了自己的觀點，并逐步思考如何設計實驗來驗證這些觀點。這樣，很好地訓練了學生的批判性思維能力。

解答這類開放性問題時，學生需主動進行思考、分析和推理，而非僅僅記憶或重復課本上的內容。這種思考模式能夠幫助學生更好地理解問題，同時提高他們的分析能力和邏輯思維能力。此外，學生還需審視不同的觀點和論據，對其進行評估和比較，這有助于培養他們的批判性思維和獨立思考能力。另外，開放性問題還能夠促進學生進行交流與合作，使他們更好地理解不同的觀點和立場，進而提高他們的溝通能力和協作能力。因此，教師在教學中應當設計一些開放性問題，鼓勵學生從多個角度思考問題，以促進他們批判性思維的發展。

教學中，教師可以采用多樣化的教學策略幫助學生深入理解和牢固掌握生物學知識，同時提升他們的批判性思維能力。比如，教師可以運用案例分析法，引導學生深入思考和分析生物學案例[3]。通過具體案例，讓學生學會將理論知識與實際問題相結合，從而培養他們解決實際問題的能力。這不僅能激發學生的學習興趣，還能讓他們學會從不同角度審視問題，形成批判性思維。此外，鼓勵學生質疑教科書中的內容也是培養批判性思維的有效方法。教師要引導學生敢于挑戰權威，勇于提出自己的觀點；要充分發揮引導作用，組織討論和辯論活動，以激發學生的思維活躍性和創造力。同時，關注科學熱點和科學倫理問題也是培養批判性思維的重要途徑。教師可以引導學生關注生物學領域的最新動態，鼓勵他們從多方面思考和分析問題。通過對科學倫理問題的探討，學生可以更好地理解科學發展的利與弊，形成辯證的思維方式。

總之，在生物學教學中，教師應采取多種策略，為學生創造一個開放、包容的學習環境，并培養他們的批判性思維；通過多種方式，引導學生在探索和思考中形成獨立、辯證的思維方式，為未來的科研和創新打下堅實基礎。

［ 參 考 文 獻 ］

[1] 中華人民共和國教育部.普通高中生物學課程標準：2017年版2020年修訂[M].北京：人民教育出版社，2020.

[2] 申定健.培養批判性思維能力的高中生物學教學：以“孟德爾的豌豆雜交實驗（一）”教學為例[J].中學生物教學，2020（5）：22-25.

[3] 周興盛，初宏.高中生物學教學中批判性思維意識的滲透策略[J].中學生物教學，2021（36）：15-16.

（責任編輯 羅 艷）