在高中生物学复习教学中培养学生的批判性思维

2020-08-07池必文

福建基础教育研究 2020年7期

池必文

（福州第三中学，福建福州 350001）

随着《普通高中生物学课程标准（2017 年版）》（以下简称“课程标准”）颁布，培养学生生物学学科核心素养成为高中生物学教学的方向和任务。高中生物学课堂教学应以批判性思维培养为主导，通过科学探究活动，促进学生提升科学思维能力，［1］让学生在获得基础的生物学知识的同时，领悟科学研究过程、观点及解决问题的方法。［2］批判性思维又称为思辨式思维或审辩能力。它是做出有目的、自我监督的判断过程，“目的”是就观点和行为建立一个公正科学的判断，“自我监督”指监控自我思辨过程的能力、发现错误及进行修正的能力。简而言之，批判性思维是理由充足、逻辑严谨的反思判断。培养学生的批判性思维可以有效地落实生命观念及科学思维的培养，促进学生学会科学探究，树立社会责任，提升生物学学科核心素养。

一、高三生物学科复习教学现状

受传统文化的影响，批判性思维是国民思维体系的短板。在高三生物学科复习教学中则表现为，教师多根据教辅材料督促学生机械化地记忆已习得的生物学概念，完成相关习题。学生对于生物学的重要概念的理解和掌握是基于习题而非深刻理解其生物学本质。由于教师的权威性，学生较少有机会提出自己的疑问与想法。该复习方式单调且重复，教学效率低下，不利于学生提升能力。例如，对“遗传与进化”模块的复习，仅停留在对分离和自由组合的比例等机械记忆上，在遗传病的亲子代遗传概率计算上花费了大量时间。而对于遗传学的思想，尤其是遗传分离和自由组合的实质、基因如何定位于染色体等问题，学生无法应对自如。

二、改进高三复习教学，培养批判性思维能力

高中生物学“遗传与进化”必修模块展示了众多遗传学家富有创造性的、促进人类对于生命本质认识的实验现象、过程及结论。倘若以批判性思维培养贯穿于该模块的复习教学，则有利于学生拓展思维深度，提升解决实际问题的能力。

例如，“基因分离和自由组合”专题复习时，介绍基因分离定律和自由组合定律发现史，遗传学的奠基人孟德尔基于对融合遗传的质疑，创造性地提出“颗粒遗传”的假说，并通过测交加以验证，以此加深学生对于经典遗传学的认识，学习批判性思维的方法。还可以介绍摩尔根勇于质疑孟德尔的学说，以果蝇为实验材料，探寻质疑孟德尔假说的证据。虽未找到相关证据，但发现白眼雄果蝇等“基因位于染色体上”的证据，从而推动了现代遗传学的发展，促进学生认识：科学发展总是伴随着质疑与批判、修正甚至推翻。批判有可能不完全正确，但勇于质疑的科学精神是促进科学发展的关键因素。此外，关于“遗传物质是蛋白质还是DNA”的争论也是培养学生批判性思维的极好素材。科学界曾经一度认为蛋白质是遗传物质，DNA 没多大作用。但有些持有“非主流”观点的科学家努力探寻合适的实验材料和实验方法，最终以“肺炎双球菌的转化实验”和“T2 噬菌体侵染大肠杆菌实验”有力地证明了DNA 是遗传物质。通过复习生物科学研究史上经典案例，逐步引导学生不盲目崇拜权威，基于事实证据、敢于质疑、善于科学严谨地表达自己的观点。又如“细菌抗药性变异产生原因”的争论焦点是：变异出现于使用药物之前还是之后。如果仅告知学生结论，让其记忆，那么学生对“突变”的理解势必“苍白无力”。复习时不妨开展相关的探究实验，让学习程度好的学生动手设计实验方案，指导全体学生开展小组探究论证活动。甚至可以将学生分为“细菌的抗药性发生于用药前”与“细菌的抗药性变异发生于用药后”两个观点不同的小组进行辩论。指导学生探寻支持或反驳各自观点的实验证据及资料，通过论证探究活动达成共识：细菌抗药性的变异是基因突变产生的，而药物是选择作用。

因此，高三生物学复习教学应改革传统的试题讲练方式，加强批判性思维能力的培养。这就需要进行课程的二次开发，如围绕重要概念、大概念，充分利用相关资料，运用合适的教学方法，指导学生开展深度学习，构建概念网络，通过合理的质疑，科学的探究，培养学生分析问题、解决问题的能力及批判性思维能力。

三、例析批判性思维培养的复习教学策略

根据课程标准的内容要求，将人教版《高中生物·必修2·遗传与进化》的第1 章至第3 章经典遗传学内容组合为“玉米籽粒的遗传学分析”复习专题。现以该专题复习为例，阐述培养批判性思维能力的高三生物学复习教学策略。

1.动手实践，分析数据

提供玉米作为本课的研究材料，指导学生统计玉米籽粒的颜色，探究玉米籽粒颜色遗传规律。

首先，创设探究问题情境：玉米籽粒颜色的遗传是否遵循孟德尔定律？引导学生复习遗传学规律，尝试说出有色籽粒：无色籽粒可能的遗传比例。接着，鼓励学生设计实验方案、统计分析实验数据以验证自己的假设。运用Excel 录入各组实验数据，进行卡平方检验。并指导学生讨论：有色籽粒：无色籽粒的比例应是多少？实验1 组的数据是否真实可靠？当学生发现实验数据无法验证其假设时，指导学生深入探究可能的原因。

以“创设问题情境——探究实验——实验数据统计分析”设计复习教学过程，改革传统的试题分析的复习方式，指导学生学习设计实验方案、收集、统计与分析实验数据的方法。此外，充分利用EXECL 数据统计与分析功能，可以让学生有更多的时间深入讨论分析实验数据，以验证其假设。学生体验科学发现过程并非一蹴而就的，如果实验结果与预测不符，应冷静思考与讨论，探寻问题所在。明确科学研究需要理性的设计、有效的统计与全面的分析，方可获得正确的结论。促进学生学会基于客观事实得出合理结论，提高科学探究能力与批判性思维能力。

2.识图绘图，建构知识

提供有关控制籽粒颜色、甜度、糯性等性状的玉米3 对基因在染色体上位置的研究论文［3］（下文简称论文），指导学生学习识图、绘图方法，能从复杂的数据中寻找有用的信息，正确认识“基因在染色体上的位置和相互关系”这一高中遗传学重要概念，发展批判性思维，克服“试题情境稍有变化，作答就不理想”的状况。

首先，指导学生阅读论文，讨论：如何判断控制玉米紫色性状的C 基因是定位于的9 号染色体上的？帮助学生复习孟德尔有关“遗传因子”论述、魏尔逊的“基因”定义、减数分裂时染色体行为与数量变化，以及摩尔根的白眼雄果蝇实验等知识，促进学生明确染色体是基因的主要载体。并指导学生利用数码显微镜观察玉米减数分裂的染色体装片，复习减数分裂各个时期染色体的变化，明确染色体的行为变化导致基因分离和自由组合。接着，指导学生从论文实验数据中任选两对性状的实验数据，分析其在F2 的比例，建构控制玉米籽粒颜色、甜度及糯性等性状的3 对基因模型（图1），探究基因在染色体上的位置。并让学生了解荧光染色技术在基因定位研究中的作用。进一步指导学生比较分析广告语“玉米又甜又糯”与论文有关甜度、糯性等实验数据，激发学生质疑与讨论：为何玉米F2 代没有甜糯性状组合，要求学生绘制基因对性状的控制模型（图2），尝试从分子生物学的角度进行解释。