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高中生物学学生批判性思维培养探究

时间:2023-05-09 16:21:06

高中生物学学生批判性思维培养探究

摘要生物学教学中,决策活动的设计和实施是发展学生批判性思维的有效途径。通过分析高中生物学教学决策活动中事实、猜想、结论与评价的四个阶段以及与批判性思维的关系,阐述利用决策活动发展学生的批判性思维的策略与方法,并为批判性思维的培养提供案例。

关键词决策活动;批判性思维;思维训练

生活中的决策无处不在,决策的设计和实施往往伴随着批判性思维的运用。作为一种隐性的高阶思维,在课堂教学中很难对批判性思维进行观测和量化,但是依托决策活动,能将学生隐性的批判性思维活动通过显性的思维认知技能和思维感情态度表达,便于教师观测并采取特定手段加以干预。因此,生物学教学中广泛存在的决策活动为学生发展批判性思维提供了良好的训练平台。经济学家赫伯特·西蒙曾提出决策活动包含四个阶段:第一是界定问题、收集信息,确定明确目标的情报活动阶段(intelligencephase),第二是寻找可行方案的设计活动阶段(designphase),第三是在各备选方案中选定某个方案的抉择活动阶段(choicephase),第四是对已选方案实施评价的审查活动阶段(monitorphase)[1]。从该角度分析,决策不是实施决策的某个瞬间,而是围绕决策制定和决策实施展开的系列活动的统称。在课堂教学中,学生们面临问题情境时判断问题、解决问题的过程,基于事实经过分析提出的结论,对存疑的论点进行判断也都属于决策活动。从决策的四个阶段出发进行分析,教学中学生在科学决策的具体活动的事实阶段中,学生应本着探索求真的学习态度沉浸感受当下问题环境,及时聚焦问题。学生可从多种渠道获得与问题相关的信息,再辨明信息,对其进行筛选,排除干扰后,实事求是地整合与猜想相关的信息。在第二个阶段,学生应针对整合后的信息进行分析,从中推理提出针对问题的几种猜想。在第三个阶段,学生应基于事实,选定合理的结论,并在师生面前从容不迫地表达。表达过程中学生既能清晰地阐明方案,又能使师生理解结论的选定原因。最后,通过教师评价,审查自己的思维活动,结合教师的建议对自己提出的结论进行修正或改进。在决策活动的各个阶段,学生应能调整自身状态,时刻保持有意注意。决策活动中批判性思维认知技能与情感态度的渗透详见图1。由此可见,批判性思维的认知技能和情感态度渗透在决策活动的各个阶段,通过决策活动的开展与实施能从多个维度有效提升学生的批判性思维水平。批判性思维作为一项技能、方法已得到公众接受和认可。但批判性思维无法自发形成,需要在教学实践中逐步提升。笔者发现,决策活动的开展和实施是训练批判性思维的有效途径。现以生物学教学中“学生基于事实,辨明命题真伪,提出结论”的决策活动,展示决策活动和批判性思维的关系,利用决策活动发展学生的批判性思维。以两份教学片段为例,片段1取自人教版高中生物学教材必修1第3章第1节“细胞膜的结构和功能”中“对细胞膜成分和结构的探索”;片段2取自人教版高中生物学教材选择性必修1第3章第1节“激素与内分泌系统”中“促胰液素的发现”。从整体上看,批判性思维情感态度驱动学习者利用批判性思维认知技能参与决策活动。

1界定问题,寻找事实

本阶段伊始,教师创造了颇具争议的问题环境,迅速激发学生求知探索的学习欲望,使其及时聚焦问题。教师使用幻灯片展示以下信息,如图2、3所示。此时学生意识到情境中的问题分别是“磷脂分子在细胞膜上以单层形式排列”与“胰腺分泌胰液不受神经调节”,但对于判断证据的选择却不明确。此时,教师引导学生收集与问题相关的事实,对各种信息进行筛选和整理。一方面肯定学生实事求是的学习态度,另一方面让学生明晰质疑或肯定某个结论,都需要事实证据作为支撑。例如:在“细胞膜成分探索”片段中,教师可以通过提问的方式询问学生:“磷脂分子在细胞膜上的排列方式会和哪些物质的特性有关?”进而引导学生从磷脂分子的特点与细胞膜周围的环境特点两大因素出发进行考虑,搜集并整合关于磷脂分子与细胞膜环境的相关信息。最后分辨出“细胞膜内外均有水环境”以及“磷脂分子具有双亲性”与磷脂分子在细胞膜上的排列方式有关。在“促胰液素的发现”片段中,教师提问学生:“在何种情况,胰腺分泌胰液?在何种情况,胰腺不能分泌胰液?”引导学生搜集并整合胰腺分泌胰液和不分泌胰液的条件。该阶段末,学生不仅能对大量信息进行分辨和提取,还能客观地整理信息及时汇总,为猜想的提出提供事实依据,这无疑发展了他们的明辨是非力与信息整合力.

2分析信息,提出猜想

当学生对所得信息进行分析,基于争议结论本着实事求是的眼光,从事实证据出发,推理得出新猜想。此时,教师要有意识地帮助学生建立“猜想需要信息支持”的观念。例如:“细胞膜成分探索”教学片段中,教师引导学生对信息“磷脂分子的双亲性”和“细胞内外均有水环境”进行分析。学生发现:如果磷脂分子以奇数层形式存在,那么其疏水尾部必然会和细胞某一侧的水环境相斥,因此磷脂分子在细胞膜上不能以单层或者三层、五层等奇数层的形式排列。由此提出猜想:“磷脂分子可以两层、四层、六层等偶数层的形式排列”。在“促胰液素的发现”教学片段中,教师引导学生针对胰腺分泌胰液和不分泌胰液的事实条件”进行分析。基于“剔除通向该段小肠的神经后,胰腺仍能分泌胰液”,学生提出猜想:“胰腺分泌胰液与小肠内的反射活动无关,但和其他类型的调节相关。”结论是在猜想的基础上进一步完善获得的,这意味着即使猜想的正确性有待考量,但并不意味着学生可以凭空猜想,而是要把握信息核心,并以事实为支撑,从事实证据出发提出猜想,由此发展学生的分析推理力。

3阐明结论,表达论证

令人满意的决策活动通常需以正确的结论为支撑,而充分的事实依据能大幅度提供结论的准确率。从猜想到结论形成的过程中,倘若学生获取的某则信息可以直接证明猜想,需在阐述结论的同时指明证据。如果不能,则无法保证结论的科学性。“细胞膜成分探索”片段中的学生结论有充分的理论来源,使其结论是科学且合理的。但“促胰液素的发现”片段中学生能获得的理论依据相对较少,导致其结论仍有局限性,具体情况如下:在“细胞膜成分探索”片段中,学生得到的证据为“在空气—水界面上铺展成单分子层,红细胞表面积恰为细胞膜单分子层面积的两倍”,因此学生得出的最终结论是:“因为在空气—水界面上铺展成单分子层,红细胞表面积恰为细胞膜单分子层面积的两倍,所以磷脂分子在细胞膜上以双层形式排列”。同理,在“促胰液素的发现”片段中,学生利用信息“向小肠粘膜滤液加入稀盐酸,混合后加入至血液中,胰腺分泌胰液”,由此学生的最终结论是:“胰腺分泌胰液受体液调节。因为小肠粘膜在稀盐酸作用下分泌某种物质,经血液运输至胰腺处,促进胰腺分泌胰液。”在产生结论的过程中,学生根据猜想、结合证据提出结论,在表达结论的过程中,学生做到论中有述,既能向师生阐明自身结论又能指出结论的依据。

4基于评价,自我审查

该阶段是升华决策活动的关键一环。倘若学习者针对教师评价进行自我反思,意识到本次决策活动的优缺点,对优点加以继承,针对问题进行校正,就能为满意决策的诞生做铺垫。教师的评价内容是多样的,如果学生的结论是正确的,那么可以针对学生在决策活动中暴露的疑惑进行解答(疑惑阻碍正确结论的产生)。如果学生的结论是错误的,则引导学生对错误的结论进行修正(当证据不足导致的错误结论产生时,教师需要补充相关事实依据)。例如,在“细胞膜成分探索”片段中,教师针对学生提出“磷脂分子为什么不能以四层、六层等形式排列”的猜想进行解答。如:磷脂双分子层的厚度约4—5nm,而细胞膜的总厚度约为77.5nm[2]。如果磷脂分子在细胞膜上的排列过多,势必影响细胞与物质之间的物质交换和信息交流,进而影响细胞膜的功能。因此磷脂分子层数不宜过多。在“促胰液素的发现”片段中,教师对学生“胰腺分泌胰液受体液调节”的结论进行修正:胰腺分泌胰液不仅受体液调节也受神经调节。并补充证据如下:人的迷走神经能直接引起胰腺分泌胰液,不需要通过胃酸间接起作用。因为无胃酸的患者假饲也能引起胰腺分泌胰液。除此之外,迷走胆碱能神经能通过肠胰反射直接作用于胰腺引起胰液分泌。所以胰腺分泌胰液不仅受体液调节,也和神经调节息息相关。该阶段中,学生在倾听的过程中消除疑惑,并汲取精华,根据教师的评价对自身的思维活动进行反思,从而取长补短并以此为基础修正或完善自身结论。在决策活动的各个阶段,教师要求学生按步骤填写决策活动记录表(表1、表2)。决策记录表不仅呈现了学生各个阶段的思维活动,还帮助学生有意监控自身的思维活动,使学生的注意力持续专注于课堂,以保证他们在分析、推理、猜想、论证的过程中逐步提升批判性思维。

5结语

广大教师已经意识到批判性思维无法自发形成,但可以在教学活动中进行训练和发展。教师们应深挖教材内容,发现并显化生物学教材中渗透的批判性思维的隐性要素,充分发挥生物学教学自主探究、发现的学科特点,从学生的认知技能和情感态度两方面入手,在“基于事实,辨明真伪”的课堂活动中完成学生批判性思维的培养。

主要参考文献

[1]赫伯特·A·西蒙.管理决策新科学[M].李柱流等译.北京:中国社会科学出版社,1982:3334.

[2]康华光.细胞电生理与膜片钳技术[J].中国医疗器械杂志,2000(3):155160.

作者:林婉晶 张锋 单位:福建师范大学生命科学学院 福建省普通教育教学研究室