批判性思维在高中生物学教学中的应用

2016-08-20司晓敏

生物学教学 2016年3期

司晓敏

(北京市第66中学 100053)

批判性思维是科学素养的一部分，是有目的地经过推理，针对目标解决问题、做出推论和推敲可能性制定决策的思考方式。包括为了得到肯定的判断所进行的可能为有形的或者无形的思维反应过程，其实质就是提出恰当的问题和做出合理论证的能力。高中阶段是学生抽象思维、逻辑思维、创造性思维、批判性思维发展的关键时期，是利用学生身心发展的规律性，培养学生批判性思维的重要时间段。我国《普通高中生物课程标准》中明确将培养学生的“批判性思维的能力”作为课程的基本理念和培养目标之一。运用批判性思维进行科学探究活动，不仅能使学生获得科学知识和技能，而且能培养学生主动进行批判性思考的习惯，有助于学生对科学知识的理解和科学本质的探究。本文通过挖掘高中生物学教材《遗传与进化》中“遗传的染色体学说”和“性别决定与伴性遗传”两节所蕴含的批判性思维技能，对新授课中如何培养学生的批判性思维进行了初步探讨。

1发现问题提出假设

通过回顾萨顿假说的提出过程，强调客观观察和准确描述的重要性，培养学生发现生物学问题，准确陈述问题并作出合理推断的能力(批判性思维技能之一)。

以“基因是什么？”作为问题引导，通过搭建知识脚手架(图1)观察信息，发现相似点即进行类比推理(图2)，层层深入比较基因和染色体间的平行关系(表1)，推测“基因位于染色体上”。明确“萨顿假说”即“遗传的染色体学说”的主要内容：基因位于染色体上，染色体是基因的载体。

图1 基因与染色体知识脚手架

2检视想法分析论证

通过重温萨顿假说的验证过程，即摩尔根的遗传学实验，在假设、预期、验证过程中培养学生检视想法、辨认论证，分析论证的能力(批判性思维技能之二)。

图2 类比推理

基因染色体独立性体细胞中存在存在配子中存在存在形成配子过程中的行为分离分离推论

摩尔根偶然发现了一只白眼雄果蝇，并以此为实验材料进行果蝇红白眼的杂交实验(图3)，通过分析，此遗传和性别相关联，由此引导学生提出以下假说：①决定果蝇眼色的基因可能位于Y染色体上；②决定果蝇眼色的基因可能位于XY染色体的同源区段上；③决定果蝇眼色的基因可能位于XY染色体的非同源区段上。

运用遗传图谱，根据假说进行推理，将果蝇红白眼杂交实验结果(图3)与演绎推理的结果(图4)进行对比，从而否定假说图4①。

图3 果蝇的红白眼杂交实验

图4 果蝇的红白眼杂交实验遗传推断

那么决定果蝇眼色的基因究竟是位于XY染色体的同源区段上还是XY染色体的非同源区段上？由此提出问题：如何设计实验证实决定果蝇眼色的基因是位于X染色体上的？

按一般情况下，学生循着学习分离定律和自由组合定律的思路很快说出测交，引导学生根据假说②③运用遗传图谱演绎推理，预测实验结果(图5①②)，将预测结果与实验结果(图6)对照，并不能否定任何一个假说，所以测交实验并不能很好地回答这个问题。但是测交实验所得到的白眼雌果蝇却为反交试验(假定摩尔根的果蝇的红白眼杂交试验，图3 为正交)提供了材料。引导学生根据假说②③先预测反交试验的实验结果(图7①②)，将预测结果与实验结果(图8)对照，否定假说(图7②)。

最终得出结论：决定果蝇眼色的基因位于X染色体上。学生在不断质疑和反复验证过程中，既获得知识，又培养了敢于质疑的批判性思维精神。摩尔根不相信孟德尔的遗传理论和萨顿的学说，通过果蝇实验发现了“伴性遗传”，生物科学的发展正是在不断地质疑和批判中进步和创新的。