何耀華 （北京市第十九中學(xué) 北京 100089）

0 前言

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》將“科學(xué)思維”作為生物學(xué)科素養(yǎng)重要內(nèi)容之一，并指出“科學(xué)思維”是指尊重事實(shí)和證據(jù)，崇尚嚴(yán)謹(jǐn)和務(wù)實(shí)的求知態(tài)度，運(yùn)用科學(xué)的思維方法認(rèn)識事物、解決實(shí)際問題的思維習(xí)慣和能力，可見運(yùn)用科學(xué)的思維方法是形成科學(xué)思維的重要手段。科學(xué)的思維方法包括哪些？北京師范大學(xué)劉恩山教授認(rèn)為科學(xué)思維的方法包括邏輯思維、批判性思維和發(fā)散性思維。其中批判性思維是對自己或別人的觀點(diǎn)進(jìn)行反思、提出質(zhì)疑、弄清情況和進(jìn)行獨(dú)立分析的過程。具有這種思維品質(zhì)，學(xué)生就能對生物學(xué)問題進(jìn)行科學(xué)分析及批判，從而作出理性的決定。在生物學(xué)教學(xué)中如何運(yùn)用批判性思維工具，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維，本文提出一些觀點(diǎn)。

1 批判性思維工具

美國學(xué)者理查德·保羅在《批判性思維工具》［1］一書中提出了批判性思考者的思維模式：運(yùn)用思維標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)、評估和調(diào)整思考過程的各要素，從而逐漸形成相應(yīng)思維質(zhì)量，成為一個成熟的批判性思維者（圖1）。

圖1 思維評估步驟

如何推動合理的、反思性的思維，加拿大學(xué)者馬克在研究圖爾敏論證模型的基礎(chǔ)上，提出簡單可操作批判性思維工具（表1）。

表1 批判性思維工具表

本文以高中生物學(xué)教學(xué)為例，依據(jù)批判性思考者的思維模式組織教學(xué)，并借助批判性思維工具，引導(dǎo)學(xué)生像科學(xué)家構(gòu)建理論知識一樣，經(jīng)歷評價資料、提出主張、為主張進(jìn)行辯駁等過程，了解科學(xué)知識構(gòu)建的本質(zhì)，學(xué)習(xí)科學(xué)家思考問題的方式，進(jìn)而培養(yǎng)科學(xué)思維能力，提升學(xué)科素養(yǎng)。

2 案例：DNA是主要的遺傳物質(zhì)

2.1 創(chuàng)設(shè)情境，提出問題 教師呈現(xiàn)相關(guān)的科學(xué)史：19世紀(jì)中期，孟德爾通過8年的豌豆雜交實(shí)驗提出了遺傳因子學(xué)說及遺傳學(xué)的分離定律和自由組合定律；1903年，薩頓根據(jù)染色體和遺傳因子行為上的平行關(guān)系提出假說：遺傳因子在染色體上；20世紀(jì)初期，遺傳學(xué)家摩爾根通過果蠅的遺傳實(shí)驗，證明染色體是基因的載體。到了20世紀(jì)中葉,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)染色體主要是由蛋白質(zhì)和DNA組成的。讓學(xué)生了解科學(xué)家如何對前人結(jié)論的繼承、質(zhì)疑和論證，在此基礎(chǔ)上，提出初期研究問題：遺傳物質(zhì)是什么？

2.2 小組討論，修改問題 學(xué)生經(jīng)過討論，提出各種觀點(diǎn)，其中主要的觀點(diǎn)是DNA是遺傳物質(zhì)或蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)。教師讓學(xué)生2人一小組,分為A、B組。A組的觀點(diǎn)：遺傳物質(zhì)是蛋白質(zhì)；B組的觀點(diǎn)：遺傳物質(zhì)是DNA。讓學(xué)生依據(jù)所學(xué)知識或經(jīng)驗盡可能多列出支持本組觀點(diǎn)的理由加以說明，同時也對本組所持的觀點(diǎn)進(jìn)行合理批判，并對反駁盡可能進(jìn)行回應(yīng)，即通過正-反-正論證，促使學(xué)生樹立尊重事實(shí)和證據(jù)，崇尚嚴(yán)謹(jǐn)和務(wù)實(shí)的科學(xué)態(tài)度，同時修改問題，提出更好的研究問題。學(xué)生討論并記錄，結(jié)果見表2。

表2 批判性思維工具表應(yīng)用實(shí)例

2.3 尋求更多信息 學(xué)生對2種觀點(diǎn)進(jìn)行充分討論后,觀察分析格里菲斯實(shí)驗，明確4組實(shí)驗中只有S型細(xì)菌才能殺死小鼠。教師提問：為什么加熱殺死的S型細(xì)菌還能使活的R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型活細(xì)菌？請學(xué)生分析，思考、討論相關(guān)的問題,提出觀點(diǎn)①加熱殺死的S型細(xì)菌“死而復(fù)生”；觀點(diǎn)②加熱殺死的S型細(xì)菌“借尸還魂”。學(xué)生進(jìn)行小組討論，A組觀點(diǎn)：加熱殺死的S型細(xì)菌“死而復(fù)生”；B組觀點(diǎn)：加熱殺死的S型細(xì)菌“借尸還魂”，并填寫《批判性思維工具表》。學(xué)生通過討論、填寫工具表，觀點(diǎn)趨同，即加熱殺死的S型細(xì)菌體內(nèi)存在一種活性物質(zhì)——“轉(zhuǎn)化因子”，促成R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌，并提出新問題：“轉(zhuǎn)化因子”是什么?詳見表3。

表3 批判性思維工具表應(yīng)用實(shí)例

學(xué)生觀察分析艾弗里實(shí)驗：S型細(xì)菌體內(nèi)有多種物質(zhì)DNA、蛋白質(zhì)和多糖等，如何進(jìn)一步探究S型細(xì)菌體內(nèi)哪種物質(zhì)可能是轉(zhuǎn)化因子？經(jīng)小組討論，并填寫工具表，得出結(jié)論：DNA是遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)不是。同時提出新問題：所有生物的遺傳物質(zhì)都是DNA嗎？詳見表4。

表4 批判性思維工具表應(yīng)用實(shí)例

2.4 評估論證，尋找反例 教師展示煙草花葉病毒、HIV病毒的結(jié)構(gòu)，并提問：煙草花葉病毒成分和噬菌體不同，它只有RNA，它的遺傳物質(zhì)是什么？學(xué)生根據(jù)艾弗里的肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗和噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗設(shè)計思路和實(shí)驗具體方法，設(shè)計實(shí)驗探究煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是RNA還是蛋白質(zhì)。

2.5 課堂小結(jié)，構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò) 教師引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用批判性思維工具（表格）對同伴的有關(guān)主張?zhí)岢鲑|(zhì)疑或反駁，并要求學(xué)生根據(jù)以上的實(shí)驗設(shè)計思路，可以設(shè)計實(shí)驗探究任何生物的遺傳物質(zhì)。最后師生根據(jù)批判性思維過程，并對運(yùn)用批判性思維工具得出的結(jié)論進(jìn)行梳理和總結(jié)，構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)（圖2）。

圖2 DNA是主要遺傳物質(zhì)知識網(wǎng)絡(luò)圖

3 結(jié)束語

本文所運(yùn)用的批判性思維方法及工具是國內(nèi)外批判性思維專家研究成果，結(jié)合生物學(xué)科特點(diǎn)，嘗試作為學(xué)生科學(xué)思維培養(yǎng)的工具，在課堂教學(xué)過程中加以應(yīng)用。實(shí)踐表明，批判性思維方法及工具能讓學(xué)生思維發(fā)展路徑更加清晰，通過正-反-正討論、分析、質(zhì)疑，讓學(xué)生思維發(fā)展過程更符合科學(xué)家探究歷程，從而使科學(xué)思維得到發(fā)展。尤其是從問題到問題課堂教學(xué)組織形式與波普爾提出“理性重建”過程相符合：“問題→嘗試性解決→反思、質(zhì)疑、排除錯誤→新的問題”→……

科學(xué)思維內(nèi)涵是科學(xué)精神，科學(xué)的精神就是批判,不斷推翻舊有理論,不斷作出新發(fā)現(xiàn)。按照波普爾的說法,只有可證偽的陳述才是科學(xué)的陳述。因此,知識的真理性特質(zhì)只有通過外在化的批判性檢驗才能獲得。

筆者在教學(xué)實(shí)踐中嘗用批判性思維工具，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維，得到學(xué)生認(rèn)可，取得較好的教學(xué)效果。