基于中学生物实验教学培养学生批判性思维

◎福建师范大学生命科学学院 张 苑 黄 键 ◎漳州第五中学 赖伟钦

基于中学生物实验教学培养学生批判性思维

◎福建师范大学生命科学学院 张 苑 黄 键 ◎漳州第五中学 赖伟钦

批判性思维是学生在学习过程中完成知识建构所需的一种重要的思维品质，培养学生的批判性思维具有重要意义。笔者探索在生物学实验课的教学中，从设置巧妙的问题情境，开展探究教学；引导学生自主制定实验方案；大胆质疑和分析评价他人的实验方案；营造民主课堂，建立平等亲密的师生关系等方面培养学生批判性思维。

批判性思维；生物实验课；问题情境；民主课堂

“批判性思维”是critical thinking的直译。在英语中，critical thinking有怀疑的、辨析的、推断的、敏捷的意思，是一种不可或缺的思维品质和能力。批判性思维利用逻辑系统地检查问题、证据及解决方案，并对结论进行评估。建构主义学者认为，课本知识只是一种对于各种现象的较为可靠的假设，学生对知识的接受只能靠他自己的建构来完成，用其自己的经验、信念来分析知识的合理性。因此，学生的学习过程是对新知识的分析、推断和检验，以达到建构、理解和接受的过程。而批判性思维是学生完成这种建构学习过程不可或缺的思维品质。学生如果具备了这种思维品质，就会对问题进行科学分析和系统检测，使思维策略更趋合理；如果具备了这种思维品质，就会敢于质疑，提出新的见解，利于提高学生的创新意识和实践能力，提高生物科学素养。高中生物学实验课程重在引导学生进行科学探究。由于科学探究活动所设置的问题是开放式的，没有现成的答案，使得生物学实验课非常有利于进行批判性思维培养。如果教师能根据高中学生的知识基础、能力发展水平以及身心发展状况等有目的、有计划地在生物学实验课堂上进行自主而积极的批判性思维培养，就能使学生在整个生物学实验探究过程中体验科学的严谨态度和辩证思维，并潜移默化地提高学生批判性思维的能力。

一、设计实验问题情境，开展探究教学

立足实验现象，设置问题情境，是培养批判性思维的必要条件。英国科学哲学家K·R·波普尔（Karl Raimund Pop-per）曾提出科学认识的程序是：问题—试探性假说—批判与检验。从这一程序中可知，科学认识的过程是从问题开始的。在实验问题情境中，不同的学生能就同一问题产生不同的想法，再通过交流讨论，思维的碰撞能擦出新的火花。学生在这个过程中能体验到辩证思考的乐趣并充分训练批判性思维技能。因此，教师如果能在生物学实验教学中，深入分析教材，设计生动的问题情境，激发学生的学习热情，就能使学生如科学家那样进行科学探究。这种活跃的生物学实验课堂气氛可以潜移默化地培养学生的批判性思维。例如在“探究酵母菌细胞呼吸的方式”这一实验之前，教师可以先提出问题：“为什么馒头是松软多孔的，是什么气体造成的？酿酒时为什么要先通风，不通风行不行？”这样贴近学生生活的问题，以引起学生的兴趣并启发思考，从而引导学生根据已学过的细胞呼吸的原理进行讨论，进而迁移到酵母菌的呼吸作用方式的新知识点上，合理做出实验预测，达到锻炼批判性思维的目的。不仅在实验导入部分可以设置问题情境，在实验的过程中也可以巧妙设置问题引导学生进行探讨，如在“探究叶片气孔分布实验”中，可以提问：“实验叶片为什么要放在冷开水中浸泡？如果直接放在自来水中浸泡会怎样？”“通过什么现象判断叶片表面气孔的分布情况？为什么？”实验操作过程中的问题情境，能引导学生对实验的条件和影响因素进行反思和分析，以达到对实验原理的深刻理解，而不是死记硬背。利用这样的方式进行实验教学可以使学生逐步形成批判性思维的思维习惯。

二、引导学生自主制定实验方案

引导学生自主制定实验方案是培养批判性思维的重要途径。批判性思维不但是一种思维品质，也是一种思维技能。批判性思维技能可以分为定义和明确问题、判断相关信息以及解决问题三个方面。教师可引导学生将批判性思维技能运用在选择实验器材、条件、材料以及自主制定实验方案。例如在“影响酶活性的条件”这一实验课上，教师可以事先提供唾液淀粉酶、肝脏研磨液（过氧化氢酶）等几种常见的材料酶及其它实验材料、用具等，引导学生自主制定验方案，以达到锻炼学生批判性思维技能的目的。在“定义和明确目的”的思维技能方面，让学生明确探究的目的是了解环境条件的改变会不会影响细胞内酶的活性。教材提供的研究背景显示温度和PH是影响酶活性的重要因素，但教学中要引导学生明白环境因素是多种多样的，不仅课本所提出的温度和PH值的改变会对酶活性产生影响，还存在其它的环境因素可能会影响到酶的活性，并说明由于温度和PH值这两个因素容易控制，所以选择它们来探究酶活性的影响因素，请学生课后思考除温度、PH外，还有哪些环境条件的改变可能会影响酶的活性，感兴趣的学生还可在课后尝试进行实验设计。在“判断相关信息”思维技能培养方面，教师可以提出问题：“唾液淀粉酶分解淀粉溶液和过氧化氢酶分解过氧化氢溶液这两个实验，哪个实验用来探究温度对酶活性的影响更合适？”并提示学生对两种实验材料的特性进行分析比较，得出“利用唾液淀粉酶分解淀粉的实验比较合适”的结论，因为过氧化氢受热易分解，不适合作为底物探究温度对过氧化氢酶活性的影响。在“解决问题”这一批判性思维技能培养方面，实验方案设计的过程本身就是一个发现问题，解决问题的过程，学生通过对具体实验方案的设计和修改这一能动过程中，可以极大地提高批判性思维能力并充分运用批判性思维技能。

三、评价实验方案，鼓励学生大胆质疑

大胆质疑是批判性思维的重要特质。通过对已有实验方案的评价，鼓励学生大胆质疑，是培养批判性思维的有效方法。例如早期很多科学家的实验往往不够严谨，教师可以利用这一特点来引导学生分析和评价他们的实验方案，并尝试改进实验方案，从而培养学生的批判性思维。在人教版高中生物必修1“光合作用的原理和运用”的实验中，教师可以先展示普利斯特利的实验并提供当时普利斯特利的结论:空气的更新归于植物的生长。从这个结论中引导学生提出质疑：“后人重复了普利斯特利的实验，有一部分人却得到与其完全相反的结论，认为植物跟动物一样会使空气变污浊，这是为什么呢？普利斯特利的实验有缺陷吗？”由此引导学生发现该实验设计及结论的不足之处：普利斯特利的实验忽略了光照这一影响因素。接下来由学生在普利斯特利的实验方案前提下进行修改和完善，并动手操作检验修改后方案的合理性和严谨性，这一过程中可以充分地锻炼学生的批判性思维。接着教师再介绍光合作用原理中萨克斯的实验，与学生的实验方案进行对比，学生的成就感就会油然而生。或者在“观察质壁分离和复原”的实验中，引导学生对实验方案进行判断评价：“我们通常选用的是紫色的洋葱表皮来作为实验材料，采用白色洋葱表皮有影响吗？”学生通过比较讨论实验方案和实验结果后，可以得出采用紫色洋葱表皮作为实验材料是因为其细胞液呈紫色，易于与细胞外溶液区分，便于质壁分离的观察。由此又可以对实验方案提出新的质疑：“如果不使用洋葱，其他的深色植物细胞是否可以作为替代材料，如紫色的芭蕉叶、紫色的葡萄皮等？”对实验方案方方面面进行批判性思维的评价，让学生知其然并知其所以然，不但能培养学生大胆质疑的勇气，提高批判性思维的能力，而且增强了学生积极参与实验的信心，能使学生不盲目死板地遵照课本中的实验步骤，不满足已知的结论，而是在已有知识的基础上提出自己的见解，进行再创新。

四、营造民主课堂，建立平等亲密师生关系

学生是课堂的主体，教师是课堂的主导，营造民主课堂并建立平等亲密的师生关系是培养批判性思维的重要保障。生物学实验课是一门操作性极强的课程，以学生为课堂的主体，更有利于批判性思维的培养。例如在“土壤中小动物类群丰富度的调查”的实验中，让学生自行采集不同环境中的土壤样品，并引导学生判断、分析小动物的种类，这样既能发挥学生学习的主动性，又能在良好的氛围中使学生的批判性思维技能得到体现和磨练。有学者认为，培养批判性思维倾向是培养一种思考的习惯，一种思维的品质，一种人的品性，是一种思维和心理的内化过程。习惯的培养和品性的塑造需要轻松的氛围和适宜的环境，这就要求教师在课堂上不是一味地灌输，而是鼓励学生不让权威束缚住思想，能尊重学生提出的不同见解，有耐心、不嘲讽，挖掘其见解中的可贵之处，尽可能的保护学生的积极性，增强学生的自我效能感。只有这样，才能为批判性思维的“种子”提供一片丰沃的土壤，使之萌芽。

总而言之，批判性思维是探索、评价和发展活动中最基本、最富有创造性的思维形式。如何培养学生的批判性思维是需要各个学科教师共同努力和研究的综合性课题。利用生物实验课自身的学科优势，融入批判性思维的培养，使学生的思维品质得到提升和优化，不但有利于学生科学素养的提高，对学生的终身发展也具有十分深远的意义。

（责任编辑：陈欣）