创新人才培养　批判性思维先行

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　　本期文章选自2018年举办的第26届全国青少年科技辅导员论文征集活动中的一等奖获奖论文。本届论文征集活动主题为“科学教育：开启培养未来创新人才的新探索”。
　　摘要：素质教育实施的重点是培养学生的创新能力。批判性思维是创新的基础和前提。理性思维和科学探究是生物学科核心素养框架中的重要组成部分，批判性思维是理性思维的一种方式。在生物探究中培养批判性思维，对发展学生的创新思维，培养创新型人才有重要意义。本文基于生物探究活动，结合实际教学案例，初步探讨学生批判性思维培养的策略。
　　关键字：创新批判性思维生物科学
　　《教育——财富蕴藏其中》一书谈到： “教育应该使每个人能够形成富有批判精神、能够独立进行个人决策的思想意识及能力。”这里的教育，尤其指青少年时期所受的教育[1]。上世纪80年代，美国科学基金会把批判性思维作为21世纪美国教育的重要目标之一。我国实施素质教育以来，特别是近年核心素养的提出，更加强调培养青少年的创新精神和实践能力。生物探究课程属于“学做探究”的课程，具备实践性、开放性、探究性和发展性等特征，旨在让学生在学做探究的过程中发现问题，提出疑问，并努力解决，在培养学生批判性思维、提升科学素养等方面有积极促进作用。
　　一、批判性思维与创新
　　批判性思维（Critical Thinking）是一种个性思维品质，强调质疑、猜想、开放、求异和创新等，核心是不轻信，善于反思，独立思考[2，3]。批判性，并非全盘接收，也非全盘拒绝。信息时代，批判性思维是要根据所见、所听，综合评判、比较、分析、探索等高层次的思维活动甄选有价值的信息。创新是创造成果的外显和物化，想到新点子、找到新思路、发明新事物、提出新观点，都是创新思维的表现。创新思维往往始于问题的提出，终于问题的解决。
　　批判性思维是创新的基础和前提。钟启泉提到： “批判性思维是创新精神与实践能力的根本，离开批判性思维，素质教育将是一句空话。”[4]。对于中学生来讲，批判性思维的缺乏容易限制其创造性思维的发展，而使得他们的思维被禁锢在“唯书是上，唯师是尊”的模式下。批判性思维是创新思维教学的有力手段之一，培养学生的批判性思维，对于建构和完善他们的思维创新品质具有举足轻重的作用。
　　二、生物探究教学中培养学生批判性思维的策略
　　生物探究课或生物探究活动以基于问题的课题或项目为载体，在学习体验的过程中，教师引导学生重视思维的主动性、独立性和开阔性，鼓励好奇心和敢于质疑的精神等，以帮助学生形成一定的批判性思维。
　　1.营造轻松和谐的课堂气氛，唤醒学生批判性思维意识
　　罗杰斯指出：“创造活动的一般条件是心理安全和心理自由，只有心理安全才能导致心理自由，也才能导致学习的创造性。”[5]因此，营造轻松、和谐的课堂气氛，创设民主、平等的师生关系，是培养学生批判性思维的前提，是学生创造性学习的起点。课堂教学中教师应该平易近人，不摆架子，真心对待每位学生，关注学生之间的个体差异;尽可能为学生提供自由活动的时间、地点，让他们在轻松的氛围下学习、合作、交流、思考和感悟;重视教学情境的创设，引导学生放松身心，积极参与到学习探究之中。
　　“神奇的泡泡水”是探究表面张力的活动。一上课，教师就自己玩起了“吹泡泡”的游戏，吹一个大泡泡，一堆小泡泡，一串长泡泡……学生看得情绪高涨，也跃跃欲试。教师鼓励学生一起玩，平时胆子比较小、不太活跃的学生也参与进来了。这时，教师提出今天的探究内容：自己做泡泡水，看谁的泡泡水吹的泡泡又大又多。大家都很兴奋，自主性和积极性被调动起来了。在告知学生各种试剂的不同功能后，学生们就展开了积极的探究。探究过程中，当学生吹出第1个泡泡，教师应给予适当的鼓励，并且鼓励他可以尝试让泡泡维持得久一点。在这样平等交流的课堂上，学生的思维也不断被激发，乐于尝试改良泡泡水，活跃的思维推动探究越来越深入……
　　教师通过不停地创设各种教学情境，同时关注不同层次的学生，营造了一种轻松、民主、和谐的课堂气氛，学生才可能真正敞开心怀，勇敢质疑，勇于探索，敢于挑战，敢于表达自我。
　　2.运用科学史素材，锻炼学生批判性思维品质
　　批判性思维品质，是批判性思维产生和发展的内在动力[6]。生物科学史记录着生物学产生、形成和发展的过程。很多经典的生物学实验、重大的生物学发现是几代科学家共同探索、共同努力的成果。科学家勇于探索、大胆质疑、勇于追求、坚韧不拔的品质和精神，是生物探究活动中培养学生批判性思维品质的重要素材。
　　在介绍科学探究方法一课中，教师通过著名的鹅颈烧瓶实验，带领学生重温著名的微生物学家巴斯德的故事，他通过设计一次次改进实验，最终推翻了“自然发生论”，提出了“生生论”。巴斯德在追求证据、追求真理的过程中不迷信权威，敢于挑战权威，用实事求是的态度，用科学的实验方法发现真理。DNA双螺旋结构是人类文明史上重大的科学发现，从米歇尔、埃尔特曼到卡咖夫、鲍林，再到沃森和克里克，最终发现了DNA双螺旋结构并建立了模型。61年后，澳大利亚加文医学研究所的科学家们首次发现人类存在新的DNA结构，并于2018年4月25日将研究结果发表在《自然·化学》期刊上，科学家们从来没有停止对DNA结构的探索。
　　通过重温科学史、科学重大发现历程，学习科学家们大胆猜测、虚心求教、不断摸索的科学精神，严谨的科学态度，坚韧不拔的科学品质，可以培养学生思维的开阔性、主动性、坚韧性和好奇心。
　　3.精心设计对话式提问，发展学生批判性思维精神
　　保罗认为，运用“苏格拉底式”提问[2]，可以刺激儿童的思考，引发对话式讨论。这种对话式提问，不是简单的你问我答，而是师生在相互平等、善于倾听和乐于接纳的前提下发生的;教师和学生之间不是“自上而下”的关系，而是民主平等的关系。对话式提问的关键是教师的提问。提问应注意从学生认知情况出发，具备一定的启发性，需要教师精心设計。 　　在探究“温度对金鱼呼吸的影响”时，为了让学生了解对照实验及实验的一些变量参数，教师围绕以下问题展开对话：①本实验中的实验对象是什么？②金鱼有大的、小的，长的、短的，你们认为可以作为实验对象的金鱼要符合什么条件？为什么？③一样大小的金鱼要选择几条？为什么？④研究温度对呼吸的影响，温度怎么选？为什么？⑤一种温度下需要测试几次比较合适？诸如此类，师生在相互启发中完成对话，对话中学生学到了知识和方法，促进学生思维的自我建构与发展。
　　教师通过精心设计问题，平等对话，层层递进，促进学生由不知到知、由少知到多知的吸收和转化。有效的对话式提问能够让学生积极思考，主动质疑，让学生的批判性思维得以发展。
　　4.实验中善于观察、主动思考，帮助建立批判性思维习惯
　　教育家叶圣陶说过“教育即习惯”[7]。一种好的习惯就是一种成功的自我教育方式。在实验中要让学生善于观察，乐于思考，在潜移默化中建立学生批判性思维的习惯。进行实验探究时，应该善于发现观察到的现象，善于反省，善于对有争议的观点进行怀疑、反驳，提出有根据的观点，并进行验证。
　　“蔬菜中维生素C含量测定”探究活动中，教师提供了“褪色法”[8]的实验方法。学生提取了紫甘蓝、黄瓜、土豆等蔬菜汁液后，根据实验方案进行滴定时，发现由于色素存在无法判断褪色程度。教师引导学生，怎样才能不干扰对结果的判断呢？学生积极思考后，有同学提出可以尝试去除汁液色素，有同学说是不是还有别的检测方法等。在教师的鼓励下，他们分别尝试了活性炭、色母片、滤纸等材料洗脱色素，还积极查阅资料寻找更多的解决方案并予以验证。
　　科学结论的得出需要实验现象、实验数据的支持，实验观察时应认真仔细，由表及里，推断现象背后的本质。观察实验现象可以作为训练学生主动思维的载体，从而建立遇到问题时主动思考的思维习惯，对有疑问的内容进行思考、辨析和积极修正。
　　5.巧用认知冲突，经历科学探究过程，培养批判性思维能力
　　认知发展理论认为：在学习者认知发展过程中，当原有概念（或认知结构）与现实情境存在某些差距时，会引发他们心理产生矛盾或冲突。通俗地讲，当学生所见所闻与已有认知（可能正确，也可能错误）不同时，就会产生认知冲突。教师抓住认知冲突的契机，能够激发学生的探究动机，从而将疑惑转化为科学探究，经历观察、实验、比较、判断、综合等探究的一系列过程，培养他们的批判思维能力。
　　“昆虫行为”实践探究时，班里有学生在路边看到一群蚂蚁在搬家，于是大喊“要下雨了” （已有认知：蚂蚁搬家，天要下雨），可是天明明晴朗着呢（现实与已有认知产生矛盾）。他跑来问我：“老师，蚂蚁搬家不是要下雨吗？为什么天还好好的？”我想了一下，告诉他： “你可以研究一下蚂蚁搬家的原因。”这位学生和他同桌开始了“蚂蚁搬家的秘密”的探究，他们假设食物、温度、湿度都可能让蚂蚁搬家，通过实验探究对假设进行验证，最终得出结论。还有同学以为蜜蜂振动翅膀发出嗡嗡声，却发现蜜蜂停着翅膀不动时也会有嗡嗡声，于是开展了“蜜蜂发声的真正原因”的小探究。
　　当学生认知结构发生不平衡时，教师在鼓励学生自行探究寻找答案的过程中，学生思维处于不断的碰撞、调整、兴奋之中，由此带来的刺激比较深刻，潜移默化地培养了学生的批判性思维能力。
　　参考文献
　　[1]联合国教科文组织总部，教育——财富蕴藏其中.教育科学出版社，2001
　　[2]黄志成.被压迫者的教育学.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]钟启泉.“批判性思维”及其教学.全球教育展望，2002
　　[5]张其志.罗杰斯的创造性教育思想简述.外国教育研究，2000
　　[6]陈骏宇.批判性思维及其能力培养研究.上海师范大学，2004
　　[7]张圣华.叶圣陶教育名篇.教育科学出版社，2013
　　[8]杨昌祥，徐丙容.用高锰酸钾溶液探测维生素C含量的活动设计.生物学教学，2014
　　作者简介
　　邓芳，上海市黄浦区青少年科技活动中心，教师，电子信箱：57429031@qq.com。
　　点评
　　对于中小学科学教师和各类科技辅导员而言，贯彻党的十九大报告的最具体、最现实任务，就是投身科学教育改革，为培养未来科技创新人才队伍积极探索。本文作者正是依托自身教学实践，尝试探索在生物探究活动中培养青少年批判性思维的相关策略：营造轻松和谐的课堂气氛，唤醒学生批判性思维意识;运用科学史素材，锻炼学生批判性思维品质;精心设计对话式提问，发展学生批判性思维精神;实验中善于观察、主动思考，帮助建立批判性思维习惯;巧用认知冲突，经历科学探究过程，培养批判性思维能力。这些经验对广大科学教师和科技辅导员具有一定启发和参考价值。
　　如果作者能够更深入挖掘批判性思维形成的过程，以及提供具有实证性的统计数据，则本文的科学性和学术性还有望得到提升。
　　——翟立原（中国青少年科技辅导员协会理论工作委员会副主任委员，第26届全国青少年科技辅导员论文征集活动评审委员会主任委員）
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