高中生物學(xué)教學(xué)中批判性思維的內(nèi)涵及培育

中圖分類號：G633.91文獻標識碼：B

《普通高中生物學(xué)課程標準（2017年版2020年修訂）》指出，學(xué)生應(yīng)在學(xué)習(xí)過程中逐步發(fā)展科學(xué)思維，能夠基于生物學(xué)事實和證據(jù)運用批判性思維解決問題。素養(yǎng)本位的生物學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維能力日益受到重視。因此，在準確厘清批判性思維內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，筆者將探索如何在高中生物學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維，以期為高中生物學(xué)教學(xué)實踐的開展和改進提供依據(jù)。

1批判性思維的內(nèi)涵探析

批判性思維是生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要組成內(nèi)容，是指基于一定評判標準的、有辨識能力的認知判斷過程，用于評估和分析信息，并據(jù)此做出決策和付諸行動。整個評判活動包含理性認識，在決策和行動上依賴于推理、論證、識別等技能。目前，在國際上得到廣泛認同的概念是由美國哲學(xué)學(xué)會提出的，將批判性思維定義為能夠自我調(diào)節(jié)的、具有目的指向性的判斷，在這個過程中運用分析、評估和推理，以及對證據(jù)、概念、方法、評判標準或背景考慮的解釋。多數(shù)學(xué)者對批判性思維的界定主要強調(diào)了兩個關(guān)鍵方面：合理性和反省性。1合理性意味著進行思考和決策的過程應(yīng)該基于理性、邏輯和證據(jù)，而非盲從或個人偏見。反省性則要求個體對自己的思維過程進行反思，考慮可能的局限性、偏見和錯誤。2]

生物學(xué)教學(xué)中學(xué)生需要掌握的批判性思維能力，是指進行科學(xué)實踐、辨別事實、區(qū)分科學(xué)與偽科學(xué)的重要思維品質(zhì)，包括運用推理、識別、分類、比較等思維技能對不同假設(shè)進行質(zhì)疑的認識過程（見圖1）。

質(zhì)疑是指個人具備一定的領(lǐng)域性知識后，對不同假設(shè)或觀點持有的看法，可以是支持、反駁或提出新的觀點。質(zhì)疑是批判性思維的核心表征，其他技能則為質(zhì)疑提供基礎(chǔ)性支撐。比較是指將觀察結(jié)果與持有的觀念進行對比以獲得差異。推理包括多種形式，有歸納推理、演繹推理、因果推理和溯因推理。從邏輯學(xué)角度看，這四種推理形式可以總結(jié)為兩類，分別是從具體的個例中得出一般性的結(jié)論和從一般性的前提中推斷出具體的結(jié)論。分類指將觀察結(jié)果或觀點按照不同的方式進行劃分。識別指能夠分辨出事物具體代表的含義，找到關(guān)鍵特征。

2批判性思維的培育現(xiàn)狀

為了解當前高中生批判性思維的培育現(xiàn)狀，筆者設(shè)置了開放式問卷并設(shè)計了生物學(xué)啟發(fā)式實驗，對省兩所高中、兩所高中選學(xué)生物學(xué)的191名學(xué)生進行了調(diào)查、訪談和課堂觀察。問卷共有三個問題，包含對批判性思維的質(zhì)疑與評價標準、推理與科學(xué)決策力、識別與分類三個方面。學(xué)生問卷發(fā)放191份，有效回收185份，回收率為 9686% 。此外，在調(diào)查的基礎(chǔ)上，筆者隨機選擇8名學(xué)生進行生物學(xué)啟發(fā)式實驗，收集觀察和開放式訪談數(shù)據(jù)，通過對問卷、訪談和觀察數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和分析，得出以下結(jié)果。

2.1衡量標準趨于一致，質(zhì)疑能力欠缺

質(zhì)疑是運用批判性思維對不同觀點進行判斷的結(jié)果，也是對評價標準的回應(yīng)。問卷和生物學(xué)啟發(fā)式實驗都呈現(xiàn)了不同觀點和不同證據(jù)。例如，對于問題“基因突變是否會導(dǎo)致蛋白質(zhì)改變，從而引起生物體性狀的改變”，約有 33% 的學(xué)生回答的結(jié)果表現(xiàn)出了質(zhì)疑，并且在隨后的推理中呈現(xiàn)了支持性證據(jù)。學(xué)生在回答“不一定會改變”的論斷后，能從鐮刀型細胞貧血癥和遺傳密碼的簡并性兩方面提供證據(jù)，既有證實也有證偽相對應(yīng)的假設(shè)或觀點。由此可以看出，該階段的學(xué)生具備利用生物學(xué)知識進行推理，進而對不同假設(shè)或觀點進行質(zhì)疑的能力，即批判性思維的表征。

在證偽啟發(fā)式實驗中，當學(xué)生面對沖突性證據(jù)時，8名學(xué)生中的3名對最初建立的支持性假設(shè)產(chǎn)生了疑問。在對6條有基因突變的DNA轉(zhuǎn)錄的mRNA進行全部翻譯后，改變了最初的假設(shè)。這說明其批判性思維過程完成了對最初領(lǐng)域性知識集合的證偽，同時也說明了大部分學(xué)生缺乏對結(jié)果的質(zhì)疑能力。此外，學(xué)生在對不同假設(shè)進行質(zhì)疑的過程中，會應(yīng)用不同的判斷標準。 96.21% 的學(xué)生對堿基互補配對原則的應(yīng)用較好，并未出現(xiàn)錯誤。這說明該階段的學(xué)生具有穩(wěn)定統(tǒng)一的判斷標準，并能以此為基礎(chǔ)為其他技能提供支持，但質(zhì)疑能力欠缺。

2.2推理能力較強，科學(xué)決策力薄弱

推理是批判性思維的重要基礎(chǔ)性技能，是基于現(xiàn)有證據(jù)推測不同結(jié)果以及建立假設(shè)的關(guān)鍵。因此，了解學(xué)生的推理能力和推理的邏輯形式，有利于培育學(xué)生批判性思維的基礎(chǔ)性技能。在為質(zhì)疑提供證據(jù)的過程中， 88.65% 的學(xué)生使用了不同形式的推理，包括歸納推理、演繹推理、因果推理和溯因推理。

在證偽啟發(fā)式實驗中，學(xué)生能夠?qū)RNA進行翻譯。經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)，8名學(xué)生均能進行演繹推理并得出正確的氨基酸序列。然而，在實驗中，5名學(xué)生未能證偽最初的假設(shè)，這表明推理結(jié)果并不直接影響假設(shè)的證偽，學(xué)生可能會回避得出的結(jié)果，導(dǎo)致證偽失敗，這通常是由于其缺乏對推理結(jié)果的判斷能力。由此可以得出，當前階段學(xué)生的推理能力較強且形式多樣，但處理假設(shè)時則缺乏判斷推理結(jié)果的決策力。3]

2.3識別能力尚可，分類能力不足

識別與分類構(gòu)成了思維的分析能力，這也是批判性思維技能的基礎(chǔ)。問卷和啟發(fā)式實驗均涉及識別和分類的內(nèi)容。例如，對于問題“已知一段mRNA的堿基序列，請寫出蛋白質(zhì)的氨基酸序列”， 58.37% 的學(xué)生能夠識別出三個相鄰的堿基構(gòu)成一個遺傳密碼子，這說明大部分學(xué)生能夠?qū)⒂^念中的標準應(yīng)用于實踐。此外， 16.76% 的學(xué)生在推理的過程中表現(xiàn)出了對證據(jù)或結(jié)果的分類，其類型表現(xiàn)為邏輯分類和知識點分類，但總體表現(xiàn)水平不佳。由此可見，該階段的學(xué)生具有一定識別能力，但分類能力不足。

3批判性思維的培育路徑

批判性思維作為高階思維的一個方面，強調(diào)對不同假設(shè)提出看法，進而做出判斷，通過常規(guī)教學(xué)方法培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維能力難以獲得良好效果。因此，如何在課堂教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維已成為現(xiàn)代教師亟須解決的問題。生物學(xué)作為一門與時代緊密相連的學(xué)科，在發(fā)現(xiàn)新規(guī)律、建立新理論或形成新科學(xué)范式的過程中，都需要批判性思維作為工具辨別科學(xué)與偽科學(xué)、真知識和假知識。在生物學(xué)教學(xué)中，教師可以從科學(xué)哲學(xué)方法論、生物科學(xué)史、跨學(xué)科實踐三個方面進行教學(xué)設(shè)計，進而培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維。

3.1科學(xué)哲學(xué)方法論

科學(xué)哲學(xué)對科學(xué)學(xué)科的影響可以從三個方面進行構(gòu)建，包括科學(xué)的本體論、科學(xué)的認識論、科學(xué)的方法論。生物學(xué)作為自然科學(xué)，本質(zhì)上與科學(xué)哲學(xué)非常契合。科學(xué)哲學(xué)的一個重要作用是能夠幫助人們提高語義的清晰度，從而有意義地理解科學(xué)理論和科學(xué)方法的基本陳述。在科學(xué)哲學(xué)的方法論中，證實與證偽可以作為培養(yǎng)學(xué)生批判性思維的有效工具，為教師提供幫助。

例如，在進行“基因突變與性狀關(guān)系”的證偽啟發(fā)式實驗時，教師可以從“基因突變導(dǎo)致蛋白質(zhì)改變，進而改變生物性狀”開始，構(gòu)建基因突變轉(zhuǎn)錄的6個mRNA片段，包括4個替換突變、1個增添突變和1個缺失突變。當學(xué)生遇到支持性和相互矛盾的證據(jù)時，其認知行為無論是證實還是證偽都會有思維轉(zhuǎn)變（見圖2）。這些思維變化代表了批判性思維發(fā)展的過程。該過程具體表現(xiàn)為：當學(xué)生遇到與最初假設(shè)相矛盾的證據(jù)時，從肯定支持性證據(jù)轉(zhuǎn)為沖突性觀察證據(jù)。這種從證實的歸納推理到證偽的演繹推理的過程轉(zhuǎn)變，不僅是對舊有標準和假設(shè)的否定，更是對其相互矛盾的證據(jù)的適應(yīng)和整合。在矛盾解決之后產(chǎn)生新的假設(shè)時，標志著批判性思維評價標準的不斷發(fā)展。

3.2生物科學(xué)史

生物科學(xué)史能夠培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維，學(xué)生通過理解科學(xué)發(fā)現(xiàn)中的不同競爭團體來認識科學(xué)發(fā)展的規(guī)律，并不是簡單地將科學(xué)史理解成科學(xué)發(fā)展的記錄。生物學(xué)的發(fā)展史包含了不同科學(xué)團體的科學(xué)家對生物界的探尋，囊括了科學(xué)規(guī)律與知識、方法與路徑、思維與智慧。學(xué)生可以通過學(xué)習(xí)生物科學(xué)史，體會科學(xué)哲學(xué)家?guī)於鳎═.S.Kuhn）所倡導(dǎo)的科學(xué)革命范式。在范式理論中，科學(xué)發(fā)展包括常規(guī)科學(xué)的證實階段，即“解謎題”，然后在范式工作中，發(fā)現(xiàn)反常的事實或現(xiàn)象以至于出現(xiàn)范式危機，最終引發(fā)科學(xué)革命以建立新的范式。4常規(guī)科學(xué)的“解謎題”是指在確定的范式下，擴展對事實的認識，增進事實與范式預(yù)期之間的符合程度，并且進一步闡述范式本身。科學(xué)革命則是對已有科學(xué)研究范式中的反常事實或觀察結(jié)果進行變革，進而促進研究范式的轉(zhuǎn)變。

例如，在孟德爾的基因分離和基因自由組合兩大定律被認可前，融合遺傳的觀點曾在19世紀下半葉十分盛行。孟德爾（G.J.Mendel）所學(xué)習(xí)的一定不是基因分離和基因自由組合定律，而是原有的融合遺傳的相關(guān)假說和理論觀點。當在這個范式工作下孟德爾發(fā)現(xiàn)了豌豆性狀的遺傳，并不符合融合遺傳的理論預(yù)期，導(dǎo)致了新事實與原有范式之間出現(xiàn)了沖突和矛盾，這也為科學(xué)革命提供了契機。孟德爾的兩大定律成為新的范式后，圍繞細胞核遺傳的相關(guān)研究迅速成為生物學(xué)遺傳研究的主導(dǎo)，這也使范式過渡到了“解謎題\"的階段。縱觀這段科學(xué)史可以看出，在科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程中，對上一個占據(jù)科學(xué)界范式的批判促進了科學(xué)發(fā)展的進步。由此可見，學(xué)生可以通過學(xué)習(xí)對舊范式的批判和對新范式的建立來理解批判性思維對科學(xué)發(fā)展的重要性。

3.3跨學(xué)科實踐

批判性思維的培養(yǎng)離不開跨學(xué)科實踐。生物學(xué)跨學(xué)科實踐是一種通過整合不同學(xué)科知識和技能來探索生物學(xué)問題的教學(xué)過程。這種方法借鑒了物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)等多個學(xué)科的知識，為學(xué)生提供了更廣闊的視野和多元化的思維方式。教師可以通過創(chuàng)設(shè)真實情境，讓學(xué)生在解決實際問題時，能夠綜合運用不同學(xué)科的知識，從而培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維能力。

例如，在學(xué)習(xí)“生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性”內(nèi)容時，學(xué)生需要設(shè)計實驗或調(diào)查方案，通過實地考察或模擬實驗采集數(shù)據(jù)。學(xué)生能夠在過程中不斷提出和驗證假設(shè)，例如“物種多樣性是否與生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性直接相關(guān)”“外來物種的入侵對本地生態(tài)系統(tǒng)的影響有多大\"“某些區(qū)域的水質(zhì)較差對生態(tài)系統(tǒng)的影響”等。通過質(zhì)疑和探討，學(xué)生能夠逐漸學(xué)會從多個角度看待問題，并根據(jù)數(shù)據(jù)支持或推翻假設(shè)，體現(xiàn)了批判性思維的核心—質(zhì)疑和驗證。又例如，在研究食物網(wǎng)和種間關(guān)系時，學(xué)生必須仔細記錄每一種生物的數(shù)量及其與其他物種的相互作用，并通過推理預(yù)測隨時間的變化而產(chǎn)生的種群數(shù)量變化。此外，學(xué)生在撰寫調(diào)查報告時，需要就如何保護和維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性提出建議，這不僅要求其具有扎實的學(xué)科知識，還要有清晰的表達和邏輯推理能力。

參考文獻

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