柴媛媛

批判性思維是指對他人或自己的觀點、做法或思維過程進行評價、質(zhì)疑、矯正，并通過分析、比較、綜合，進而達到對事物本質(zhì)更為準確和全面認識的一種思維活動。作為一種高階思維能力，教師在課堂上針對批判性思維進行的訓練，必定對培養(yǎng)學生理性思維和創(chuàng)新思維有著深遠的影響。生命科學是一個不斷發(fā)展的過程，學生通過科學史的學習，能夠沿著科學家探究生物世界的道路，理解生命現(xiàn)象的本質(zhì)，體驗科學研究的方法，感悟科學探究的精神，形成嚴謹治學的態(tài)度等，同時也是培養(yǎng)學生實驗技能，激發(fā)學生探究熱情的重要途徑。因此，生物科學史是培養(yǎng)學生生物學科核心素養(yǎng)、促進批判性思維發(fā)展的良好素材。

教師在進行科學史教學時，可以通過設(shè)置問題情境，不斷地讓學生質(zhì)疑、討論、修正、驗證等，帶領(lǐng)學生體驗經(jīng)典實驗，在探究的同時培養(yǎng)批判性思維。下面以人教版高中生物教材《必修3·穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》第三章第一節(jié)“植物生長素的發(fā)現(xiàn)”為例，借助生物科學史來引導學生思考并提出問題，發(fā)表自己的見解，表達自己的觀點，在批判中學習生物學知識，同時大膽質(zhì)疑，用發(fā)展的眼光看待科學，逐漸形成批判性思維。

1設(shè)疑激趣，導入新課

教師播放一段視頻：將培養(yǎng)好的綠豆幼苗放在暗箱中培養(yǎng)，并在一側(cè)開一個小口，再取一盆生長狀態(tài)相同的綠豆幼苗放在光下培養(yǎng)。將這組裝置放在光下培養(yǎng)2d。2d后觀察兩盆幼苗的生長情況。暗箱中的幼苗朝向小口生長，光下培養(yǎng)的幼苗直立生長。教師以此引出植物向光性的定義。

2發(fā)現(xiàn)問題，提出假說

教師介紹：1880年，達爾文針對植物向光生長的現(xiàn)象，提出問題（植物為什么具有向光性），進而研究了單側(cè)光對金絲雀虉草胚芽鞘生長的影響。

教師展示實驗并提出問題：你認為達爾文的實驗?zāi)軌蛘f明什么？

學生討論、分析并總結(jié)：胚芽鞘的感光部位是尖端，彎曲的部位是伸長區(qū)。

教師補充：為什么尖端會影響到伸長區(qū)呢？達爾文推測并提出了假說：①胚芽鞘尖端受單側(cè)光刺激后，會向下面的伸長區(qū)傳遞某種“影響”；②伸長區(qū)背光面比向光面生長快，因此胚芽鞘出現(xiàn)向光性。但是這種“影響”是什么？為什么背光面比向光面生長的快？這兩個問題還沒有得到解決，需要進一步證實。

3設(shè)計實驗，證明假說

教師提出問題：如何證明胚芽鞘尖端向伸長區(qū)傳遞了某種“影響”（假說1）？

學生討論：可以通過分離、提取的方式來確定是不是一種化學物質(zhì)。有其他學生提出質(zhì)疑：受當時的科學水平所限，還不能提取該物質(zhì)，因此還不知道這種物質(zhì)是什么。

教師引出鮑森·詹森的實驗，并提出問題：你認為該實驗可以得出什么結(jié)論？有人認為鮑森·詹森的實驗不嚴密，你認為他的實驗有什么問題？（此問題對思維的要求較高，提示學生結(jié)合對照實驗的三大原則進行分析，即對照原則、單一變量原則和等量原則）。

學生經(jīng)過思考、討論，進而總結(jié)出：該實驗?zāi)軌蛘f明胚芽鞘尖端產(chǎn)生的影響可以透過瓊脂片傳遞給下部（可以初步說明這種影響是一種化學物質(zhì)）。但是該實驗沒有遵循單一變量原則，不能排除這種影響是由尖端產(chǎn)生，而不是由瓊脂片產(chǎn)生，應(yīng)該增加一組對照。

教師繼續(xù)提出問題：如何設(shè)計實驗證明胚芽鞘伸長區(qū)的背光面比向光面生長快呢？

學生此時已經(jīng)具備了一定的探究能力，結(jié)合課本預習，能夠說出拜爾的實驗設(shè)計，并能夠快速總結(jié)出實驗結(jié)論：胚芽鞘彎曲生長的原因是因為尖端產(chǎn)生的影響在伸長區(qū)分布不均勻造成的。

教師繼續(xù)追問：拜爾的實驗為什么要選擇黑暗的環(huán)境？

學生分析討論：黑暗中可以排除光照對實驗結(jié)果的影響。

教師補充：由于胚芽鞘尖端放置位置的不同（自變量），就使尖端向下傳遞的“影響”分布的不均勻，結(jié)果導致伸長區(qū)生長的不均勻（因變量），光屬于無關(guān)變量，因此進行排除。溫特在結(jié)合詹森和拜爾的實驗基礎(chǔ)上，又進行了相關(guān)實驗，并發(fā)明了生長素的定量分析方法。溫特的實驗?zāi)軌虻贸鍪裁唇Y(jié)論？

學生總結(jié)：胚芽鞘的彎曲是由一種化學物質(zhì)引起的，并把這種物質(zhì)命名為生長素。同時指出該實驗缺少對照組，并設(shè)計了對照組（圖1）。

教師進一步介紹：1931年，荷蘭科學家郭葛首次從人尿中分離具有生長素效應(yīng)物質(zhì)——吲哚乙酸。但由于生長素在植物體內(nèi)含量極少，直到1946年才從高等植物中分離出生長素，并確認它就是IAA。

教師總結(jié)：在生長素的發(fā)現(xiàn)歷程中體現(xiàn)了科學探究的一般步驟：發(fā)現(xiàn)問題一提出假說一設(shè)計實驗一驗證假說一得出結(jié)論，幫助學生領(lǐng)悟探究科學本質(zhì)的一般方法。

4構(gòu)建模型，沉淀思維

教師提出問題你能根據(jù)生長素發(fā)現(xiàn)的歷史，構(gòu)建出植物向光性原因分析的模型（用黑點表示生長素）嗎？

教師提示：

（1）產(chǎn)生生長素的部位：胚芽鞘尖端；

（2）生長素的作用部位：胚芽鞘尖端以下的部位；

（3）感光部位：胚芽鞘尖端；

（4）外因：單側(cè)光照射；

（5）內(nèi)因：生長素分布不均勻。

學生通過小組討論、白板展示，在分析伸長區(qū)生長素分布不均勻的原因時，出現(xiàn)了兩種不同的解釋：

（1）單側(cè)光在尖端抑制了生長素的合成；

（2）單側(cè)光使生長素在胚芽鞘尖端發(fā)生了橫向運輸。

兩種觀點爭執(zhí)不下，到底哪種觀點正確呢？教師點撥，并拋出問題：大家都認為自己的觀點正確，我們不如通過這節(jié)課對科學史的學習來設(shè)計一個實驗，進而驗證哪組的觀點是正確。

學生根據(jù)已有知識，在教師的點撥下，設(shè)計出圖2所示的實驗。

教師追問：若大家假設(shè)正確，那會出現(xiàn)什么實驗現(xiàn)象？

學生經(jīng)過分析并總結(jié)：若實驗①所測生長素的總量>實驗②的生長素總量，且實驗②中左側(cè)>右側(cè)，則證明可能是單側(cè)光在尖端抑制了生長素的合成；若實驗①中所測生長素總量=實驗②的生長素總量，且實驗②中左側(cè)>右側(cè)，則證明單側(cè)光使生長素在胚芽鞘尖端發(fā)生了橫向運輸，再向下運輸?shù)缴扉L區(qū)。

通過分析，學生迫切想知道真正的實驗結(jié)果，教師通過幻燈片展示實際的實驗結(jié)果。學生通過分析得知，結(jié)果符合第二種觀點，進而構(gòu)建出正確的模型。教師用Flash動畫演示。

教師繼續(xù)補充：有關(guān)植物向光性的研究仍在繼續(xù)，有學者以向日葵、蘿卜幼苗為材料研究植物向光性時，發(fā)現(xiàn)在單側(cè)光的作用下，背光側(cè)與向光側(cè)的生長素含量相同，但是引起生長抑制的物質(zhì)分布不均。也有學者重復了溫特的實驗，發(fā)現(xiàn)胚芽鞘的彎曲度是由于生長素和生長素抑制類物質(zhì)共同作用的結(jié)果。經(jīng)典的“生長素分布不均勻假說”面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)，但是目前科學界還沒有定論，生命科學的本質(zhì)就是在這樣不斷的爭議、質(zhì)疑中進一步發(fā)展的。教師向?qū)W生滲透科學不斷發(fā)展、進步的思想，培養(yǎng)他們敢于質(zhì)疑的精神。

5教學反思

利用科學史對學生進行批判性思維訓練的關(guān)鍵是激疑，這就需要教師閱讀大量材料，精心設(shè)計問題，先讓自己成為有問題的人；同時還要注意保護學生的問題意識，鼓勵學生從看似沒有問題的教材中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題進而解決問題，進而激發(fā)學生探究的欲望，逐漸形成獨立思考、勇于創(chuàng)新、敢于質(zhì)疑的品質(zhì)。