生物学课堂如何培养学生理性思维论文

摘要：2017版《普通高中生物学课程标准》正式颁布，这是我国生物学教育发展中的标志性进步。新的课程标准将培养学生的生物学核心素养作为课程宗旨，对课程资源建设、课堂教学和教师专业发展都提出了新的要求。理性思维是生物学核心素养中的组成部分，是学生在生物学课程中重要的、终身受益的学习成果。充分认识理性思维的重要性、熟知理性思维在本学科的教学要点、掌握以论证为代表的教学策略，是生物学教育工作者在落实课程标准的努力中不可忽视的环节。

关键词：理性思维；核心素养；课程标准；高中生物学

学校教育的目的是为学生未来的人生做准备［1］，教育者必须慎重地选择课堂教学的内容和目标。然而，如今科学成果发展迅速，新知识不断出现，科学技术日益复杂化、专业化［2］，无法确定哪些是学生未来人生需要的知识［1］。因此，让学生掌握足够的知识变成不易实现的教育目标［2］。而与掌握足够的知识相比，促进学生的理性思维发展是实现学校教育目的更有效的途径［2］。理性思维已经受到了中、外学者和教育家的高度重视。美国国家科学研究理事会（TheNationalRes－earchCouncil，简称NRC）在2009年公布的《科学学习的校外教育：人员、地点、追求》中指出，科学学习不仅仅是对科学概念的理解。报告提出，科学学习和科学实践的最终目标有6个，分别是“理解科学概念”“培养对科学的兴趣”“参与科学推理”“反思科学”“参与科学实践”和“认同科学事业”［3］。NRC提出的这一科学学习模型认为，科学不仅仅是对科学概念的记忆和应用，传统课堂教学中学生记忆的科学知识很容易被遗忘，而“参与科学推理”的过程会让学生的科学思维得到发展，同时促进对科学知识的理解［3］。2016年9月，《中国学生发展核心素养》公布。中国学生发展核心素养以培养“全面发展的人”为核心，分为文化基础、自主发展、社会参与3个方面，具体细化为18个基本要点，其中就包括理性思维这一基本要点［4］。为了让学生有能力面对未来课堂之外的生活，理性思维的培养应该成为学校教育明确的目标，尤其应体现在科学课堂中。

1生物学课程中的理性思维

《现代汉语词典》对理性思维有2种解释：一是属于判断、推理等活动，与感性的活动相对；二是从理智上控制行为的能力［5］。哲学家和逻辑学家将理性思维视为基于逻辑和推理的加工过程，并与基于直觉和情绪机制的加工过程相对应。心理学家则将理性思维定义为推理的特定思考过程［6］。在《中国学生发展核心素养》中，理性思维的重点是：崇尚真知，能理解和掌握基本的科学原理和方法；尊重事实和证据，有实证意识和严谨的求知态度；逻辑清晰，能运用科学的思维方式认识事物、解决问题、指导行为等［4］。理性思维是一种思维的范式，需要思维者巧妙地管理思维结构，使用理智的标准，充分运用逻辑并精心权衡事实，以提高思维的质量。理性思维是自主、自律、自我监控和自我纠正的思维。理性思维在不同的学科领域中的侧重点不尽相同。有学者定义了数学学习过程中的理性思维，即在合理的数学知识结构下，合理应用数学知识，灵活应用数学思想方法，根据问题信息合理运用直觉思维与逻辑思维解决问题［7］。我国最新颁布的《普通高中生物学课程标准》将学生理性思维的发展聚焦在：质疑是思考的视角、实证是判断的尺度、逻辑是论辩的准绳。我国高中生物学课程定义的理性思维与许多学者所说的“科学思维”（scientificthinking）十分接近。库恩（Kuhn）将科学思维定义为有意识的寻求知识的过程，包括以寻求和加强知识为目的思考［8］。科学思维是理论和证据相互协调的过程。在学生获取新知识的过程中，由于已掌握的知识的理论不够完善，需通过新的证据检验和完善已有理论，获取新的知识。库恩（2011）认为，科学思维并不是罕见的思维过程，而是可以体现在日常生活中的思维方式。科学思维并不是只存在于科学家的头脑中，普通人也应该具有科学思维［2］。由此可见，科学思维和理性思维从本质上反映的都是利用科学的思维方式认识世界、解决问题的过程。

2理性思维对学生的重要性

每个人生来就会思考，这是人的天性。然而，日常思考常会参杂有偏颇、扭曲、局部甚至无知。卓越的思想和思维习惯并不会生来有之，需要系统地培养。理性思维便是卓越的思维习惯，是生物学课程可以实现，也应该实现的课程目标和育人价值之一。通过生物学课程和其他的学习活动，学生应该能运用归纳与概括、演绎与推理、模型与建模等方法探讨生命现象、审视或论证生物学社会性议题；能够将理性思维作为一种可以带到每一节理科课堂并可延伸到日常生活的习惯。这就要求学生能将“清晰、准确、质疑、客观、逻辑、深刻”等思维的要素内化为思考和决策的原则，将其应用于倾听和发言、阅读与写作等未来的专业工作或个人生活之中，使理性思维成为学生的第二天性。人们制造、建造或创作产品的质量，以及生活质量很大程度上取决于思想（或思维）的质量。低劣的思维会在财力或生活质量上付出昂贵的代价。理性思维是基于事实和严密逻辑达到更好结论的方法，是高质量的思维范式和习惯。作为学科的核心素养，学生在生物学课程中习得的理性思维，可用于改善他们在其他科学领域的认识和观点，也可将其应用在日常生活的众多领域，提高学习、生活的效率和质量。从认知的视角看，理性思维是获得正确信念或结论的艺术；从实践的视角看，理性思维是对所思问题获得明智答案的途径。

3学校教育和科学教育应注重发展学生的理性思维

知识和信息不是单纯的记忆和重复，而是需要主动寻找和使用，对世界进行探寻，知识学习的过程不可能完全剥离学习者的认知过程［1］。教育不是没有思维过程的事实性知识的累积，不是教师将思维传递给学生，而应该是学生个人的思维过程［1］。杜威认为学校所能做或必须为学生做的事就是关注他们的思想，发展他们的思考能力。布鲁纳认为随着社会的发展，单靠对知识的机械理解和记忆只会加重学生的负担，必须注重和发展学生的认知能力。为了在教学中发展学生的思维能力，布鲁纳强调要让学生主动进行探索，在探索中发现学习。布鲁纳的观点对学校的科学教育产生了深远的影响。库恩（1993）认为，理性思维是智力发展的最终目标［2］。教育的核心在于发展学生的思维，尤其是理性思维。理性思维能够支持学生获取新知识，学会如何使用知识，构建并评价假设和观点［1］。具备理性思维的学生能成为独立的学习者，能自主寻求问题的答案。理性思维的过程也是为了理解科学过程，是促进知识学习的过程。理性思维作为智力发展的最终目标，这种能力一旦获得就不会失去，学生对科学进行探索，假设、实验、得出结论的过程都需要使用理性思维［1］。库恩（2007）还指出，理性思维本质上是社会性行为，不是只发生在人们头脑中的过程［8］。理性思维是获取知识的过程，这就包括所有为获取更多知识而进行的有目的的思维过程。理性思维会促进学生对科学的理解。实际上，正是由于想要对科学进行理解，才促进理性思维的发展。获取知识的过程不是单纯地增加知识，而是概念转变的过程。促进学生对科学现象的理解确实是教育的目标，但由于学生的理解是建立在理性思维能力之上的，因此，促进学生理性思维能力的发展同样是非常重要的教育目标。对于社会，学校教育应培养最有用的人才。这些人才应具备发现问题并解决问题的能力，能使用合理的论证作出判断，而具备理性思维的学生才能成为这种人才。在学生步入社会后，理性思维可指导学生运用逻辑推理面对生活中的问题并作出决策。科学教育的目的是培养“受过教育”的个体，他们能理解和评价与科学相关的信息，并作出合理的决定，甚至进一步成为从事与科学相关事业的专门人才。这就需要科学课程应将培养学生的理性思维作为重要的目标。

4在科学和生物学课堂培养理性思维———论证技能的发展

如前所述，理性思维不是与生俱来的，是科学和生物学课程的明确目标。理性思维的培养应放在高中自然科学课程的教学过程中，有多种策略和方式被研究者证明行之有效，其中的一个重要策略就是论证（argument）或科学论证，并以此发展学生的论证技能，促进理性思维的发展。

4.1论证技能

在知识构建的过程中，学生通过解释数据理解现象，通过其他学生的反驳辩护修正自己的观点。这种参与论证以便构建、辩护和评价科学解释的`能力被普遍认为是科学素养的重要组成部分［9］。2012年美国出版的《K-12科学教育框架》中明确强调在科学课堂中培养学生的论证技能。无论是科学家发现知识或建立理论，还是工程师寻找解决问题的最佳答案，都依赖于论证技能［10］。

4.2论证技能对于理性思维的重要性

自然科学工作本身就是论证的过程。个人提出理论观点后，经过他人质疑，个人论证、解释才能最终被社会接受［1］。无论是科学事实还是科学理论，都要经过公众的争辩，经历论证的构建才能成为科学［1］。在一个科学理论被提出后，通常会有几个与其竞争的理论。理论提出者需要经历论证的过程，分析证据及证据在不同理论的适应性，以此在公众面前论证自己的理论。论证在理论提出者头脑中的思维过程有着重要的作用，科学家在进行理论建立的过程中就需要思考如何说服他人接受自己提出的理论。通过培养学生的论证技能，可让学生学会如何提出、支持、评价及修正观点，运用证据支持自己的观点，为研究问题构建合理的解释。在论证过程中，学生的思维能力得到提高，且这种思维能力可运用到其他任何情境中［1］。论证给予学生将自己的观点和看法展现给他人的机会，通过交流，有利于学生表达和进一步修正自己的观点。更重要的是，通过论证过程中回答“为什么”“有什么依据”等问题，学生的思维能力得到了提高和改进，在今后思考的过程中也会善于询问自己同样的问题，这对于学生思维能力的自我管理和修正有很大的益处。通过论证，学生将学会如何针对一个主张表达自己的观点、评价别人的主张［1］。同时，论证过程对提高学生的论证写作能力也有很大的帮助，学生会在写作中展现真实的论证过程，陈述主张然后用证据支持自己的观点，有助于提高学生明确表达自己观点的能力［1］。若学生具备了有效获得知识的技能，就可运用这些技能获取知识。受教育的人并不完全取决于是否知道某些知识，而在于他们能发现值得研究的问题，并能运用技能研究问题获取知识。受过良好科学教育的人，就是应具备充分的能力和深厚的兴趣去学习和发现的人。

4.3如何发展论证技能

培养学生的论证技能应让学生学会评估自己的观点和想法。研究表明，学生开展理性思维最大的挑战不是获得正确的研究技能，而是学会用新的证据调整已有的观点，即反思自己的观点。库恩（1993）认为，理性思维可依赖于教育者的培养而习得，而实现的办法就是将科学知识的内容与学生日常生活中熟悉的现象相结合，即将科学发现的过程与学生日常生活中的思维过程相联系。首先，不仅教师，学生应意识到科学思维的重要性，意识到科学思维与日常思维的相关性，因此学生参与的思维活动都应设定在更广阔的内容中，不仅仅局限在科学情境中，尤其是针对社会性科学议题，在这样的话题中普通人也可以找到自己的观点并作出判断，让学生意识到科学思维的重要性，不能止步于传统科学的领域。其次，要提高学生的思维水平，必须让学生参与思维实践，希望学生不仅在学习科学的过程中表现出科学思维，而且在日常生活中也能运用理性思维解决问题。库恩的思想在实践中进行了检验。她针对学生论证技能的培养开展了专门的培训课程，课程内容选择社会性议题。培训课程包括几个阶段，分别是确定观点、解释观点、用证据支持观点、评价观点、将观点发展为论证、检验并评估他人的观点、针对他人的观点建立反驳的论证、反驳他人的反驳论证、评估多种证据、建立并评价全面的论证［1］。课程结束后发现学生构建独立论证的能力和社会性论证的能力均得到提高。说明在课堂上采用这一模式培养学生的论证能力是有效的。库恩及相关科学教育的研究工作为我国高中生物学和其他理科教师开展教学改革提供了范例和依据。除了论证式教学策略，还有其他的教学策略也适合在生物学课程中用于发展学生的理性思维，例如模型和建模。教师可有针对性地钻研，将其用于课堂实践。尽管并不清楚学生未来面临的生活和挑战，但是具备理性思维的学生有能力获取知识并解决科学及社会中的问题。通过理性思维的培养，学生不仅能在课堂中学到足够的知识和技能，也有能力应对课堂之外的生活。生物学课堂和其他科学课堂都是适合开展理性思维教学的平台，教师要将理性思维的培养融入到自己的课堂教学中，培养学生的理性思维，充分达成生物学课程的教育目标。