（廣東省佛山市順德區(qū)倫教翁祐中學(xué) 廣東佛山 528308）

生物科學(xué)史蘊(yùn)含著生物學(xué)家的科學(xué)思維、科學(xué)方法和科學(xué)精神，能夠有效地激活學(xué)生的內(nèi)省機(jī)制，促進(jìn)學(xué)生形成批判性思維，提升自身思維品質(zhì)。同時(shí)，也有研究表明，生物科學(xué)史不僅能激發(fā)學(xué)生探索生命奧秘的興趣和熱情，更能讓學(xué)生從中學(xué)習(xí)和領(lǐng)會(huì)科學(xué)的思維方法和工作方法，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。

1 生物科學(xué)史和批判性思維的概念界定

1.1 生物科學(xué)史

生物科學(xué)史是人類古往今來對(duì)生命現(xiàn)象和生命活動(dòng)規(guī)律研究的過程。劉恩山教授提出：“生物科學(xué)史描述了科學(xué)發(fā)展、演變的歷程，展示了科學(xué)家碰撞的思維火花、巧妙的研究方法以及科學(xué)的態(tài)度與精神，體現(xiàn)了科學(xué)的本質(zhì)，是整個(gè)科學(xué)史不可缺少的一環(huán)，同時(shí)也是用來培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的良好教學(xué)資源。”

1.2 批判性思維

批判性思維作為一種思維方式，由于其適用領(lǐng)域廣，國內(nèi)外至今還未有統(tǒng)一的定義。布魯克菲爾德認(rèn)為批判性思維通用模型“揭示左右我們思維和行動(dòng)的假設(shè)，通過多角度思考，檢驗(yàn)這些假設(shè)是否正確合理，最終目的是做出明智的行動(dòng)”。

批判性思維是一種高階思維，學(xué)生需要經(jīng)過漫長且復(fù)雜的訓(xùn)練才能掌握和運(yùn)用。初中學(xué)生需達(dá)到以下批判性思維的技能水平：①能夠多角度審視生活中的事物，提出自己的觀點(diǎn)；②可以初步評(píng)估觀點(diǎn)或結(jié)論的邏輯性、科學(xué)性，判斷其可信度；③有意識(shí)地反思自身思維的不足，嘗試自我質(zhì)疑和自我修正。

2 人教版初中《生物學(xué)》教材中生物科學(xué)史概要

人教版初中《生物學(xué)》教材中生物科學(xué)史的具體情況見表1。

表1 初中生物學(xué)人教版教材中生物科學(xué)史統(tǒng)計(jì)表

從表1可知，該教材共呈現(xiàn)科學(xué)史49處，主要分布在教材的正文和課后閱讀專欄。結(jié)合教材不難發(fā)現(xiàn)，前言中的科學(xué)史主要是為了營造學(xué)習(xí)情境，引導(dǎo)學(xué)生從科學(xué)家的視角思考和分析問題，從而提升思維的高度。正文中的科學(xué)史主要呈現(xiàn)了經(jīng)典的科學(xué)發(fā)展的歷程，能夠幫助學(xué)生更好地理解科學(xué)本質(zhì)，進(jìn)而提升思維的品質(zhì)。課后閱讀專欄中呈現(xiàn)的科學(xué)史旨在開闊學(xué)生視野，激起學(xué)生好奇心，鼓勵(lì)他們參與探索自然的實(shí)踐中，以此拓寬思維的廣度。

3 生物學(xué)史教學(xué)中批判性思維的培養(yǎng)策略

生物科學(xué)史主要記錄了科學(xué)家開展生命研究的過程，重現(xiàn)了科學(xué)研究的方法、步驟、結(jié)果和結(jié)論。教師借助科學(xué)史，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行批判性思維的訓(xùn)練，有利于提升學(xué)生的思維品質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維。根據(jù)教學(xué)實(shí)踐以及初中學(xué)生思維的發(fā)展的規(guī)律，教師可以通過在三個(gè)階段開展學(xué)生的批判性思維訓(xùn)練。

3.1 體驗(yàn)科學(xué)歷程，形成思維傾向

科學(xué)發(fā)展實(shí)質(zhì)是科學(xué)家不斷進(jìn)行“嘗試與錯(cuò)誤”的過程。就生物學(xué)科而言，許多生物學(xué)概念的形成經(jīng)歷了“假說—驗(yàn)證—推翻/完善—假說”的過程，其中蘊(yùn)含的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神能夠激勵(lì)學(xué)生敢于質(zhì)疑、執(zhí)著求真，促進(jìn)學(xué)生批判性思維傾向的形成。以七年級(jí)上冊(cè)中“光合作用吸收二氧化碳釋放氧氣”為例，本節(jié)內(nèi)容主要通過呈現(xiàn)海爾蒙特、普利斯特利等科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)過程和現(xiàn)象，幫助學(xué)生理解和掌握光合作用的相關(guān)知識(shí)。此時(shí)，教師如果能夠深入挖掘“光合作用”相關(guān)的科學(xué)史，帶領(lǐng)學(xué)生了解完整的科學(xué)研究過程，引導(dǎo)學(xué)生掌握光合作用的原料、產(chǎn)物、條件和場(chǎng)所，進(jìn)而幫助學(xué)生構(gòu)建光合作用的概念。在本節(jié)教學(xué)過程中，教師充分挖掘科學(xué)史中的潛在素材（表2），呈現(xiàn)相對(duì)完整的科學(xué)史，以幫助學(xué)生更好地體驗(yàn)科學(xué)歷程，形成批判性思維傾向。

表2 光合作用主要的科學(xué)史

從表2可知，光合作用概念的形成歷時(shí)幾百年，一代代科學(xué)家在前人研究的基礎(chǔ)上，敢于質(zhì)疑和創(chuàng)新，大體揭開光合作用的神秘面紗，但仍有許多細(xì)節(jié)需要科學(xué)工作者不斷探索。學(xué)生置身于科學(xué)發(fā)展歷程中，能夠感受科學(xué)家的思維方式，領(lǐng)會(huì)思維方法。例如，針對(duì)普利斯特利實(shí)驗(yàn)存在的問題——將小鼠和植物放在密閉的玻璃罩中，小鼠有的時(shí)候能夠正常地活著，有的時(shí)候卻很快死亡。英格豪斯進(jìn)行多角度分析和驗(yàn)證，500多次實(shí)驗(yàn)后，他發(fā)現(xiàn)植物在有光的情況下才能更新空氣。英格豪斯運(yùn)用批判性思維分析和解決問題的過程，為學(xué)生提供了非常好的學(xué)習(xí)范例，有助于培養(yǎng)學(xué)生批判性思維傾向。由此可見，科學(xué)史對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生批判性思維具有非常重要的作用。

3.2 嘗試質(zhì)疑權(quán)威，強(qiáng)化批判意識(shí)

評(píng)估能力是批判性思維的核心能力。在初中學(xué)段，學(xué)生要能夠初步評(píng)估觀點(diǎn)或結(jié)論的邏輯性、科學(xué)性，判斷其可信度。在學(xué)生評(píng)估能力的培養(yǎng)方面，科學(xué)史具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)，具體分析如下：①科學(xué)史記錄了許多科學(xué)家敢于質(zhì)疑權(quán)威，勇于實(shí)踐創(chuàng)新的事例，能夠激發(fā)學(xué)生批判性思考，促使學(xué)生養(yǎng)成不盲信、盲從的習(xí)慣。②科學(xué)研究往往受限于科技發(fā)展水平，因此，許多科學(xué)理論具有歷史性和局限性。這些科學(xué)史經(jīng)過教師精心挑選和加工，能夠成為學(xué)生進(jìn)行批判性思維訓(xùn)練的素材，提升學(xué)生批判性思維的技能水平。③在學(xué)生多角度分析科學(xué)史、判斷相關(guān)理論可信度的過程中，學(xué)生的評(píng)估技能得到了鍛煉和提升。

以“光合作用”科學(xué)史中普利斯特利的實(shí)驗(yàn)為例，教材中呈現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)如下：①他把一支點(diǎn)燃的蠟燭放到密閉的玻璃罩里，蠟燭不久就熄滅了。②他把一只小白鼠放到密閉的玻璃罩里，小白鼠很快也死去了。③他把一盆植物和一支點(diǎn)燃的蠟燭一同放到了一個(gè)密閉的玻璃罩里。他發(fā)現(xiàn)蠟燭沒有熄滅。④他又把一盆植物和一只小白鼠一同放到一個(gè)密閉的玻璃罩里。他發(fā)現(xiàn)小白鼠也能夠正常地活著。經(jīng)過教師適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)，學(xué)生進(jìn)行多角度分析和評(píng)估，得到以下觀點(diǎn)：

觀點(diǎn)1：普利斯特利只用一只小白鼠、一支蠟燭等進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，無法避免偶然性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果缺乏說服力。

觀點(diǎn)2：實(shí)驗(yàn)中，普利斯特利將植物和蠟燭一起放到密閉的玻璃罩中，蠟燭燃燒所產(chǎn)生的熱量將會(huì)加快植物水分的散失，影響植物體的生命活動(dòng)，因此，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不夠嚴(yán)謹(jǐn)。

觀點(diǎn)3：查閱資料發(fā)現(xiàn)，普利斯特利沒有考慮光照等因素對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)有時(shí)成功，有時(shí)失敗，但他并未找出實(shí)驗(yàn)失敗的原因。這主要是因?yàn)樗麤]有多角度地分析成功實(shí)驗(yàn)和失敗實(shí)驗(yàn)之間的差異，從而錯(cuò)過了發(fā)現(xiàn)“光合作用條件”的大好機(jī)會(huì)。

通過多角度的分析、評(píng)估科學(xué)家的研究過程和結(jié)論，能夠幫助學(xué)生形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，激發(fā)學(xué)生敢于質(zhì)疑權(quán)威，勇于挑戰(zhàn)現(xiàn)有知識(shí)體系的勇氣，從而強(qiáng)化批判意識(shí)。

3.3 勇于創(chuàng)新實(shí)踐，提升思維品質(zhì)

實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)生在實(shí)踐中能夠更好地發(fā)現(xiàn)自身思維的不足，提升認(rèn)知的成熟度。在實(shí)踐過程中，筆者構(gòu)建了批判性思維訓(xùn)練的一般流程（圖3），幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)批判性思維前期分析和解決問題。

圖3 批判性思維方法流程圖

學(xué)生在教師的指導(dǎo)下反復(fù)練習(xí)，能夠掌握批判性思維的一般方法，并逐步審視自己或他人思維的不足。此時(shí)，教師若能引導(dǎo)學(xué)生將探究報(bào)告中的設(shè)計(jì)用于實(shí)踐，不僅可以幫助學(xué)生修正設(shè)計(jì)的不足，更能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力。

以普利斯特利的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)為例，學(xué)生在分析普利斯特利實(shí)驗(yàn)的不足后，分小組嘗試改良和創(chuàng)新，其中班級(jí)評(píng)價(jià)最高的實(shí)驗(yàn)方案如下：①取2個(gè)大小相同的礦泉水瓶，編號(hào)A、B，分別放入100 g金魚藻；②在2個(gè)礦泉水瓶中裝滿自來水，塞上帶有長玻璃管的橡膠塞，伸入瓶中的玻璃管距瓶底3 cm；③將A瓶放在陽光下，B瓶放在黑暗處，其他條件保持相同；④2 h后，觀察A、B兩瓶的變化，用帶火星的木條檢測(cè)A瓶中的氣體成分，同時(shí)檢測(cè)A、B兩瓶的pH變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果預(yù)測(cè)：A瓶將產(chǎn)生O2，能使帶火星的木條復(fù)燃，B瓶不產(chǎn)生O2；A瓶的pH高于B瓶的pH。

學(xué)生根據(jù)方案開展實(shí)驗(yàn)，卻發(fā)現(xiàn)A、B兩瓶的pH變化不明顯，與預(yù)測(cè)結(jié)果不相符。經(jīng)過小組討論認(rèn)為：礦泉水瓶內(nèi)外有玻璃管聯(lián)通，當(dāng)瓶內(nèi)CO2減少時(shí)，空氣中的CO2會(huì)進(jìn)入瓶中，從而使A、B兩瓶的pH變化不明顯。為了解決這一問題，學(xué)生通過查閱資料、分析討論后，決定在玻璃管的另外一端接上注射器，從而營造一個(gè)密閉的空間。實(shí)驗(yàn)裝置改進(jìn)后，實(shí)驗(yàn)效果有了較大的提升。

該小組的實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜉^為巧妙地驗(yàn)證“在有光的條件，植物能夠吸收二氧化碳釋放氧氣”。在學(xué)生完成試驗(yàn)后，為了進(jìn)步一提升教學(xué)效果，教師可以進(jìn)行以下教學(xué)活動(dòng)：（1）充分肯定學(xué)生敢于實(shí)踐、勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神，鼓勵(lì)學(xué)生在日常生活中進(jìn)行批判性思考，真正掌握批判性思維的技巧。（2）帶領(lǐng)學(xué)生再次體驗(yàn)曲折、艱難的光合作用科學(xué)史，激勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)家迎難而上、勇往直前的科學(xué)精神。（3）引導(dǎo)學(xué)生分析時(shí)代背景，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到當(dāng)時(shí)科技水平限制了普利斯特利實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)。（4）引導(dǎo)學(xué)生明確該創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)脫離了普利斯特利的時(shí)代背景，讓學(xué)生再次進(jìn)行自我反思，提升批判性思維訓(xùn)練的效果。

4 總結(jié)與展望

生物科學(xué)史中蘊(yùn)含了大量的科學(xué)精神、科學(xué)態(tài)度和科學(xué)思維，是培養(yǎng)學(xué)生批判性思維不可或缺的素材。教師要善于挖掘科學(xué)史中豐富的教學(xué)資源，全方位篩選、加工，強(qiáng)化其在學(xué)生批判性思維訓(xùn)練中的作用，幫助學(xué)生提升思維品質(zhì)。同時(shí)，在生物學(xué)重要概念、探究實(shí)驗(yàn)等教學(xué)過程中，學(xué)生的批判性思維也能得到較好的訓(xùn)練，在此拋磚引玉，以期有更多同行參與批判性思維教學(xué)的研究與實(shí)踐。