培养学生批判性思维的高中生物教学实践

［摘 要］批判性思维作为科学思维的重要组成部分，在培养学生的生物学学科核心素养中发挥着不可替代的作用。在高中生物教学中，教师应注重培养学生的批判性思维，为他们未来的学习和生活奠定坚实的基础。文章以“基因在染色体上”一节的教学为例，探讨如何培养学生的批判性思维，期望能为一线生物教师提供参考。

［关键词］批判性思维；高中生物教学；基因；染色体

［中图分类号］ G633.91 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-6058（2024）26-0091-03

《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》提出了四个方面的学科核心素养，其中，科学思维是关键要素之一。批判性思维作为科学思维的重要组成部分，在培养学生的生物学学科核心素养中发挥着不可替代的作用［1］。首先，批判性思维对于提高学生的学习效率具有显著作用。在面对问题时，拥有批判性思维的学生会更加深入地分析问题，不轻易接受表面信息，而是会通过自己的思考和判断来寻找答案。批判性思维使学生在学习过程中更加主动，能够更快地掌握知识，从而提高学习效率。其次，批判性思维有助于学生形成扎实的理论基础。在生物学科中，理论知识的学习是基础。批判性思维能够帮助学生在学习理论知识时不仅仅满足于表面的理解，而是深入探究，真正理解并掌握知识的本质，从而帮助学生形成扎实的理论基础。最后，批判性思维有助于学生形成持久的学习力。在快速发展的现代社会，知识更新速度极快。拥有批判性思维的学生，能够在不断的学习中自我调节，不断更新自己的知识体系，形成持久的学习力。

一、学习科学史，领悟批判性思维精神

科学史是生物教师教学的重要资源。在课堂教学中，教师可巧妙地融入科学史，通过重现科学家的探索历程，让学生身临其境地感受科学家当时所面临的挑战与困境。这不仅展示了科学家在探索过程中所秉持的专业观点和坚韧不拔的科研态度，还展示了他们运用的技术手段和方法。启发学生理解科学发展的过程，不仅能够帮助学生深入了解科学知识的形成过程，更能培养他们的科学精神和探索欲望，同时使他们领悟科学研究中的批判精神。

比如，“基因在染色体上”一节中提到，萨顿在研究蝗虫精子和卵细胞的形成过程中，发现孟德尔假说中成对遗传因子的分离与减数分裂中同源染色体的分离非常相似；基于这种相似性，萨顿通过类比基因和染色体的行为，提出了基因在染色体上的假说。而美国科学家摩尔根不相信孟德尔的遗传理论，对萨顿的假说则持怀疑态度。他一直想设计一个实验，以弄清楚基因与染色体之间的确切关系。后来，他选用果蝇作为实验材料，并成功证明基因在染色体上。摩尔根凭借敢于质疑、勇于探索、锲而不舍的精神，在科学道路上不断前行，最终取得了辉煌的成就。在科学研究中，质疑无疑是推动进步的重要动力。摩尔根敢于挑战现有理论或观点，不满足于现成的答案，这种态度让他得以深入探索事物的本质和真相。

通过学习这段生命科学史，学生领悟到敢于质疑的重要性，明白：只有勇于挑战权威，不断实践和探索，才能在科学研究中实现突破和取得进步。同时，教育学生在面对与自己不同的观点时，应采取开放和包容的态度，因为这种态度更有利于培养学生的科学思维和批判性思维。

二、通过分析实验，提升批判性思维能力

批判性思维是一种对信息进行分析、评估、推断和评价的思考方式，它能够帮助人们判断信息的真实性，并评估其可靠性，从而做出明智的决策。通过实验来培养学生的批判性思维是一种有效的途径。在实验中，通过引导学生观察和分析实验现象，推理和思考实验结果，不断地反思和修正自己的观点，培养学生的批判性思维。批判性思维方式使学生能够不盲目接受信息，进行独立思考和判断，从而更好地应对复杂多变的世界。

在实验教学过程中，运用批判性思维是一个涵盖提出问题、分析问题、作出假说、设计实验、进行演绎推理和反思总结等环节的理性思考过程［2］。首先，学生应勇于提出问题，这是批判性思维的发端，也是激发探索欲望的要点。在观察现象时，教师应引导学生探究现象成因，提出针对性问题，以激发学生思考。其次，学生需学会分析问题，这是批判性思维的核心。学生应运用已有知识深入剖析问题，精准把握问题核心，为后续的解决策略奠定坚实基础。再次，学生需大胆提出假说。假说是基于知识和观察对问题的猜测。学生应在分析问题的基础上提出假说，为后续实验设计提供依据。然后，学生要设计实验。实验设计是批判性思维在实践中的体现。学生应根据假说设计实验方案，以验证或推翻假说。最后，学生要进行演绎推理，即从已知事实和原理推导出必然结论。学生应根据实验结果进行推理，验证或修正假说，从而揭示问题的本质。

例如，在教学“基因在染色体上的实验证据”这部分内容时，教师以学生已有知识为基础，采用假说-演绎法，引导他们重温摩尔根研究过程。具体步骤如下：第一步，观察摩尔根的果蝇杂交实验，并提出问题：为什么果蝇眼色的遗传总是与性别相关联？第二步，分析问题，提出假说，解释实验现象。第三步，设计实验，验证假说。第四步，进行实验，分析结果。这样的教学设计遵循学生的认知发展规律，有助于推动他们进行深度学习，并进一步培养他们的科学思维。

然而，在解释摩尔根的果蝇杂交实验现象时，教材直接提出：“摩尔根及其同事设想，如果控制白眼的基因（用w表示）在X染色体上，而Y染色体上不含有它的等位基因。”这一假说确实可以解释实验现象。但是，是否存在其他假说同样能够解释该实验现象呢？教师应鼓励学生大胆想象，勇于提出不同的假说，并通过实验证据来支持自己的观点。在教学中，教师可以设置问题：有人认为控制白眼的基因在X、Y染色体的同源区段，你认为这种假说成立吗？通过这样的问题，启发学生思考并尝试运用该假说来解释实验。学生会发现这种假说也可以解释摩尔根的杂交实验现象。这样，一方面，学生认识到能解释实验现象的观点不止一个，从而更加勇于表达自己的观点，这有助于训练学生的批判性思维；另一方面，学生可能产生疑惑：两种假说都能解释实验现象，那到底哪一种假说才是正确的呢？这种认知上的冲突，能够激发学生进一步探索的欲望，激发他们的探究兴趣，培养他们的探索精神。

接着，引导学生进一步思考：应设计怎样的实验来证明哪种假说是正确的呢？教材中提及：“后来，摩尔根等人又通过测交等方法，进一步验证了这些解释。”然而，教材并未详细阐述摩尔根是通过怎样的实验证明假说的。教师可以提示学生参考孟德尔的测交实验设计，学生很容易想到让F1的红眼雌果蝇与亲本的白眼雄果蝇杂交。但遗憾的是，使用这两种假说预测的实验结果是相同的，也就是说这个实验并不能证明哪个假说是正确的。面对学生的疑惑——摩尔根是如何证明他的假说是正确的，教师顺势引出摩尔根设计的三个实验：一是将子二代雌果蝇与白眼雄果蝇单对交配；二是将白眼雌果蝇与红眼雄果蝇交配；三是将白眼雌果蝇与白眼雄果蝇交配。其中，第二个实验尤为关键。教师应引导学生根据两种假说进行演绎推理，预测第二个实验的结果。最终，摩尔根的实验结果证实了控制白眼的基因在X染色体上，Y染色体上没有它的等位基因。

在这一过程中，学生深刻体验了从提出问题、分析现象、提出假说、设计实验、实施实验、分析结果，到最终得出结论的科学探究过程。这样的经历不仅锻炼了他们的解释、分析、推理能力，而且有助于他们在面对复杂问题时能够更加理性、深入地进行思考，为未来的学术研究和实践活动打下坚实基础。

三、运用批判性思维解决实际问题

在现实生活中，我们经常面临各种复杂的情境，此时运用批判性思维能帮助我们深入剖析问题、解决难题，进而做出明智的抉择。批判性思维还可以帮助我们识别信息的真假和价值，避免被虚假信息或误导性信息所欺骗。在复杂多变的当代社会，这种能力显得尤为重要。例如，在工作中，我们需要运用批判性思维来评估项目的可行性、方案的优缺点，从而作出最有利的决策。在生活中，我们需要运用批判性思维来评估广告宣传的真实性和可靠性，避免被误导或上当受骗。此外，批判性思维还有助于我们更好地与他人沟通和合作。在与他人交流时，我们需要运用批判性思维来准确理解对方的观点和立场，避免产生偏见和误解。在团队合作中，我们需要运用批判性思维来提出合理的意见，以此促进团队的发展和进步。总的来说，培养批判性思维的目的是解决现实问题，更好地应对复杂多变的环境，提高自身的思维水平和综合素质。通过批判性思维的培养，我们不仅可以更好地理解世界、解决问题，还可以对自己的思考和判断进行反思和改进。

例如，在“基因在染色体上”这一节的教学评价中，教师可以创设这样的情境：玉米是我国重要的粮食产物之一，育种专家常采用杂交方法来选育新品种。假设育种专家使用纯合的细茎（不抗倒伏，基因型为AA）玉米和粗茎（抗倒伏，基因型为aa）玉米进行杂交，而在得到的后代中，他们意外发现了一株粗茎个体。针对这一粗茎个体，你能给出合理的解释吗？这是一个开放性问题，设置此问题的目的是训练学生的批判性思维能力。这类问题通常没有固定的答案，而是鼓励学生从多个角度进行思考，从而激发他们的创造性思维。

在实践中，学生针对上述问题情境中出现粗茎植株的原因，提出了四种解释。一是由于环境因素导致染色体数目加倍；二是发生了基因突变；三是发生了染色体变异；四是由于水肥充足导致表型变化，但遗传物质没有改变。基于这些解释，教师进一步设计了三个问题：（1）如何设计实验来探究粗茎玉米的产生是否仅受水肥条件影响，而遗传物质没有改变？（2）如果粗茎玉米是由染色体数目加倍引起的，那么最可能导致这种变异的环境因素是什么？如何检测这种变异？（3）假设有人使用该粗茎玉米与纯合的细茎玉米进行杂交，得到F1，再让F1随机传粉得到F2，通过观察统计F2的表现型及比例，请你预测可能的实验结果，并给出相应的结论。通过解决这些情境问题，不仅可以对学生的学习效果进行客观评估，还能激发学生的学习兴趣，提升学生在知识迁移与应用方面的能力。在解决问题的过程中，学生对粗茎植株出现的原因进行了大胆的假设，提出了自己的观点，并逐步思考如何设计实验来验证这些观点。这样，很好地训练了学生的批判性思维能力。

解答这类开放性问题时，学生需主动进行思考、分析和推理，而非仅仅记忆或重复课本上的内容。这种思考模式能够帮助学生更好地理解问题，同时提高他们的分析能力和逻辑思维能力。此外，学生还需审视不同的观点和论据，对其进行评估和比较，这有助于培养他们的批判性思维和独立思考能力。另外，开放性问题还能够促进学生进行交流与合作，使他们更好地理解不同的观点和立场，进而提高他们的沟通能力和协作能力。因此，教师在教学中应当设计一些开放性问题，鼓励学生从多个角度思考问题，以促进他们批判性思维的发展。

教学中，教师可以采用多样化的教学策略帮助学生深入理解和牢固掌握生物学知识，同时提升他们的批判性思维能力。比如，教师可以运用案例分析法，引导学生深入思考和分析生物学案例[3]。通过具体案例，让学生学会将理论知识与实际问题相结合，从而培养他们解决实际问题的能力。这不仅能激发学生的学习兴趣，还能让他们学会从不同角度审视问题，形成批判性思维。此外，鼓励学生质疑教科书中的内容也是培养批判性思维的有效方法。教师要引导学生敢于挑战权威，勇于提出自己的观点；要充分发挥引导作用，组织讨论和辩论活动，以激发学生的思维活跃性和创造力。同时，关注科学热点和科学伦理问题也是培养批判性思维的重要途径。教师可以引导学生关注生物学领域的最新动态，鼓励他们从多方面思考和分析问题。通过对科学伦理问题的探讨，学生可以更好地理解科学发展的利与弊，形成辩证的思维方式。

总之，在生物学教学中，教师应采取多种策略，为学生创造一个开放、包容的学习环境，并培养他们的批判性思维；通过多种方式，引导学生在探索和思考中形成独立、辩证的思维方式，为未来的科研和创新打下坚实基础。

［ 参 考 文 献 ］

[1] 中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准：2017年版2020年修订[M].北京：人民教育出版社，2020.

[2] 申定健.培养批判性思维能力的高中生物学教学：以“孟德尔的豌豆杂交实验（一）”教学为例[J].中学生物教学，2020（5）：22-25.

[3] 周兴盛，初宏.高中生物学教学中批判性思维意识的渗透策略[J].中学生物教学，2021（36）：15-16.

（责任编辑 罗 艳）