創新人才培養 批判性思維先行
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本期文章選自2018年舉辦的第26屆全國青少年科技輔導員論文征集活動中的一等獎獲獎論文。本屆論文征集活動主題為“科學教育：開啟培養未來創新人才的新探索”。
摘要：素質教育實施的重點是培養學生的創新能力。批判性思維是創新的基礎和前提。理性思維和科學探究是生物學科核心素養框架中的重要組成部分，批判性思維是理性思維的一種方式。在生物探究中培養批判性思維，對發展學生的創新思維，培養創新型人才有重要意義。本文基于生物探究活動，結合實際教學案例，初步探討學生批判性思維培養的策略。
關鍵字：創新批判性思維生物科學
《教育——財富蘊藏其中》一書談到： “教育應該使每個人能夠形成富有批判精神、能夠獨立進行個人決策的思想意識及能力。”這里的教育，尤其指青少年時期所受的教育[1]。上世紀80年代，美國科學基金會把批判性思維作為21世紀美國教育的重要目標之一。我國實施素質教育以來，特別是近年核心素養的提出，更加強調培養青少年的創新精神和實踐能力。生物探究課程屬于“學做探究”的課程，具備實踐性、開放性、探究性和發展性等特征，旨在讓學生在學做探究的過程中發現問題，提出疑問，并努力解決，在培養學生批判性思維、提升科學素養等方面有積極促進作用。
一、批判性思維與創新
批判性思維（Critical Thinking）是一種個性思維品質，強調質疑、猜想、開放、求異和創新等，核心是不輕信，善于反思，獨立思考[2，3]。批判性，并非全盤接收，也非全盤拒絕。信息時代，批判性思維是要根據所見、所聽，綜合評判、比較、分析、探索等高層次的思維活動甄選有價值的信息。創新是創造成果的外顯和物化，想到新點子、找到新思路、發明新事物、提出新觀點，都是創新思維的表現。創新思維往往始于問題的提出，終于問題的解決。
批判性思維是創新的基礎和前提。鐘啟泉提到： “批判性思維是創新精神與實踐能力的根本，離開批判性思維，素質教育將是一句空話?！盵4]。對于中學生來講，批判性思維的缺乏容易限制其創造性思維的發展，而使得他們的思維被禁錮在“唯書是上，唯師是尊”的模式下。批判性思維是創新思維教學的有力手段之一，培養學生的批判性思維，對于建構和完善他們的思維創新品質具有舉足輕重的作用。
二、生物探究教學中培養學生批判性思維的策略
生物探究課或生物探究活動以基于問題的課題或項目為載體，在學習體驗的過程中，教師引導學生重視思維的主動性、獨立性和開闊性，鼓勵好奇心和敢于質疑的精神等，以幫助學生形成一定的批判性思維。
1.營造輕松和諧的課堂氣氛，喚醒學生批判性思維意識
羅杰斯指出：“創造活動的一般條件是心理安全和心理自由，只有心理安全才能導致心理自由，也才能導致學習的創造性。”[5]因此，營造輕松、和諧的課堂氣氛，創設民主、平等的師生關系，是培養學生批判性思維的前提，是學生創造性學習的起點。課堂教學中教師應該平易近人，不擺架子，真心對待每位學生，關注學生之間的個體差異;盡可能為學生提供自由活動的時間、地點，讓他們在輕松的氛圍下學習、合作、交流、思考和感悟;重視教學情境的創設，引導學生放松身心，積極參與到學習探究之中。
“神奇的泡泡水”是探究表面張力的活動。一上課，教師就自己玩起了“吹泡泡”的游戲，吹一個大泡泡，一堆小泡泡，一串長泡泡……學生看得情緒高漲，也躍躍欲試。教師鼓勵學生一起玩，平時膽子比較小、不太活躍的學生也參與進來了。這時，教師提出今天的探究內容：自己做泡泡水，看誰的泡泡水吹的泡泡又大又多。大家都很興奮，自主性和積極性被調動起來了。在告知學生各種試劑的不同功能后，學生們就展開了積極的探究。探究過程中，當學生吹出第1個泡泡，教師應給予適當的鼓勵，并且鼓勵他可以嘗試讓泡泡維持得久一點。在這樣平等交流的課堂上，學生的思維也不斷被激發，樂于嘗試改良泡泡水，活躍的思維推動探究越來越深入……
教師通過不停地創設各種教學情境，同時關注不同層次的學生，營造了一種輕松、民主、和諧的課堂氣氛，學生才可能真正敞開心懷，勇敢質疑，勇于探索，敢于挑戰，敢于表達自我。
2.運用科學史素材，鍛煉學生批判性思維品質
批判性思維品質，是批判性思維產生和發展的內在動力[6]。生物科學史記錄著生物學產生、形成和發展的過程。很多經典的生物學實驗、重大的生物學發現是幾代科學家共同探索、共同努力的成果。科學家勇于探索、大膽質疑、勇于追求、堅韌不拔的品質和精神，是生物探究活動中培養學生批判性思維品質的重要素材。
在介紹科學探究方法一課中，教師通過著名的鵝頸燒瓶實驗，帶領學生重溫著名的微生物學家巴斯德的故事，他通過設計一次次改進實驗，最終推翻了“自然發生論”，提出了“生生論”。巴斯德在追求證據、追求真理的過程中不迷信權威，敢于挑戰權威，用實事求是的態度，用科學的實驗方法發現真理。DNA雙螺旋結構是人類文明史上重大的科學發現，從米歇爾、埃爾特曼到卡咖夫、鮑林，再到沃森和克里克，最終發現了DNA雙螺旋結構并建立了模型。61年后，澳大利亞加文醫學研究所的科學家們首次發現人類存在新的DNA結構，并于2018年4月25日將研究結果發表在《自然·化學》期刊上，科學家們從來沒有停止對DNA結構的探索。
通過重溫科學史、科學重大發現歷程，學習科學家們大膽猜測、虛心求教、不斷摸索的科學精神，嚴謹的科學態度，堅韌不拔的科學品質，可以培養學生思維的開闊性、主動性、堅韌性和好奇心。
3.精心設計對話式提問，發展學生批判性思維精神
保羅認為，運用“蘇格拉底式”提問[2]，可以刺激兒童的思考，引發對話式討論。這種對話式提問，不是簡單的你問我答，而是師生在相互平等、善于傾聽和樂于接納的前提下發生的;教師和學生之間不是“自上而下”的關系，而是民主平等的關系。對話式提問的關鍵是教師的提問。提問應注意從學生認知情況出發，具備一定的啟發性，需要教師精心設計。 在探究“溫度對金魚呼吸的影響”時，為了讓學生了解對照實驗及實驗的一些變量參數，教師圍繞以下問題展開對話：①本實驗中的實驗對象是什么？②金魚有大的、小的，長的、短的，你們認為可以作為實驗對象的金魚要符合什么條件？為什么？③一樣大小的金魚要選擇幾條？為什么？④研究溫度對呼吸的影響，溫度怎么選？為什么？⑤一種溫度下需要測試幾次比較合適？諸如此類，師生在相互啟發中完成對話，對話中學生學到了知識和方法，促進學生思維的自我建構與發展。
教師通過精心設計問題，平等對話，層層遞進，促進學生由不知到知、由少知到多知的吸收和轉化。有效的對話式提問能夠讓學生積極思考，主動質疑，讓學生的批判性思維得以發展。
4.實驗中善于觀察、主動思考，幫助建立批判性思維習慣
教育家葉圣陶說過“教育即習慣”[7]。一種好的習慣就是一種成功的自我教育方式。在實驗中要讓學生善于觀察，樂于思考，在潛移默化中建立學生批判性思維的習慣。進行實驗探究時，應該善于發現觀察到的現象，善于反省，善于對有爭議的觀點進行懷疑、反駁，提出有根據的觀點，并進行驗證。
“蔬菜中維生素C含量測定”探究活動中，教師提供了“褪色法”[8]的實驗方法。學生提取了紫甘藍、黃瓜、土豆等蔬菜汁液后，根據實驗方案進行滴定時，發現由于色素存在無法判斷褪色程度。教師引導學生，怎樣才能不干擾對結果的判斷呢？學生積極思考后，有同學提出可以嘗試去除汁液色素，有同學說是不是還有別的檢測方法等。在教師的鼓勵下，他們分別嘗試了活性炭、色母片、濾紙等材料洗脫色素，還積極查閱資料尋找更多的解決方案并予以驗證。
科學結論的得出需要實驗現象、實驗數據的支持，實驗觀察時應認真仔細，由表及里，推斷現象背后的本質。觀察實驗現象可以作為訓練學生主動思維的載體，從而建立遇到問題時主動思考的思維習慣，對有疑問的內容進行思考、辨析和積極修正。
5.巧用認知沖突，經歷科學探究過程，培養批判性思維能力
認知發展理論認為：在學習者認知發展過程中，當原有概念（或認知結構）與現實情境存在某些差距時，會引發他們心理產生矛盾或沖突。通俗地講，當學生所見所聞與已有認知（可能正確，也可能錯誤）不同時，就會產生認知沖突。教師抓住認知沖突的契機，能夠激發學生的探究動機，從而將疑惑轉化為科學探究，經歷觀察、實驗、比較、判斷、綜合等探究的一系列過程，培養他們的批判思維能力。
“昆蟲行為”實踐探究時，班里有學生在路邊看到一群螞蟻在搬家，于是大喊“要下雨了” （已有認知：螞蟻搬家，天要下雨），可是天明明晴朗著呢（現實與已有認知產生矛盾）。他跑來問我：“老師，螞蟻搬家不是要下雨嗎？為什么天還好好的？”我想了一下，告訴他： “你可以研究一下螞蟻搬家的原因?！边@位學生和他同桌開始了“螞蟻搬家的秘密”的探究，他們假設食物、溫度、濕度都可能讓螞蟻搬家，通過實驗探究對假設進行驗證，最終得出結論。還有同學以為蜜蜂振動翅膀發出嗡嗡聲，卻發現蜜蜂停著翅膀不動時也會有嗡嗡聲，于是開展了“蜜蜂發聲的真正原因”的小探究。
當學生認知結構發生不平衡時，教師在鼓勵學生自行探究尋找答案的過程中，學生思維處于不斷的碰撞、調整、興奮之中，由此帶來的刺激比較深刻，潛移默化地培養了學生的批判性思維能力。
參考文獻
[1]聯合國教科文組織總部，教育——財富蘊藏其中.教育科學出版社，2001
[2]黃志成.被壓迫者的教育學.人民教育出版社，2003
[3] Robert H. Ennis. A taxonomy of critical thinking skills and dispositions. Teaching Thinking Skills： Theory and Practice. New York： Freeman，1987
[4]鐘啟泉.“批判性思維”及其教學.全球教育展望，2002
[5]張其志.羅杰斯的創造性教育思想簡述.外國教育研究，2000
[6]陳駿宇.批判性思維及其能力培養研究.上海師范大學，2004
[7]張圣華.葉圣陶教育名篇.教育科學出版社，2013
[8]楊昌祥，徐丙容.用高錳酸鉀溶液探測維生素C含量的活動設計.生物學教學，2014
作者簡介
鄧芳，上海市黃浦區青少年科技活動中心，教師，電子信箱：57429031@qq.com。
點評
對于中小學科學教師和各類科技輔導員而言，貫徹黨的十九大報告的最具體、最現實任務，就是投身科學教育改革，為培養未來科技創新人才隊伍積極探索。本文作者正是依托自身教學實踐，嘗試探索在生物探究活動中培養青少年批判性思維的相關策略：營造輕松和諧的課堂氣氛，喚醒學生批判性思維意識;運用科學史素材，鍛煉學生批判性思維品質;精心設計對話式提問，發展學生批判性思維精神;實驗中善于觀察、主動思考，幫助建立批判性思維習慣;巧用認知沖突，經歷科學探究過程，培養批判性思維能力。這些經驗對廣大科學教師和科技輔導員具有一定啟發和參考價值。
如果作者能夠更深入挖掘批判性思維形成的過程，以及提供具有實證性的統計數據，則本文的科學性和學術性還有望得到提升。
——翟立原（中國青少年科技輔導員協會理論工作委員會副主任委員，第26屆全國青少年科技輔導員論文征集活動評審委員會主任委員）
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