生物學課堂如何培養學生理性思維論文
摘要：2017版《普通高中生物學課程標準》正式頒佈，這是我國生物學教育發展中的標誌性進步。新的課程標準將培養學生的生物學核心素養作為課程宗旨，對課程資源建設、課堂教學和教師專業發展都提出了新的要求。理性思維是生物學核心素養中的組成部分，是學生在生物學課程中重要的、終身受益的學習成果。充分認識理性思維的重要性、熟知理性思維在本學科的教學要點、掌握以論證為代表的教學策略，是生物學教育工作者在落實課程標準的努力中不可忽視的環節。
關鍵詞：理性思維；核心素養；課程標準；高中生物學
學校教育的目的是為學生未來的人生做準備［1］，教育者必須慎重地選擇課堂教學的內容和目標。然而，如今科學成果發展迅速，新知識不斷出現，科學技術日益複雜化、專業化［2］，無法確定哪些是學生未來人生需要的知識［1］。因此，讓學生掌握足夠的知識變成不易實現的教育目標［2］。而與掌握足夠的知識相比，促進學生的理性思維發展是實現學校教育目的更有效的途徑［2］。理性思維已經受到了中、外學者和教育家的高度重視。美國國家科學研究理事會（TheNationalRes－earchCouncil，簡稱NRC）在2009年公佈的《科學學習的校外教育：人員、地點、追求》中指出，科學學習不僅僅是對科學概念的理解。報告提出，科學學習和科學實踐的最終目標有6個，分別是“理解科學概念”“培養對科學的興趣”“參與科學推理”“反思科學”“參與科學實踐”和“認同科學事業”［3］。NRC提出的這一科學學習模型認為，科學不僅僅是對科學概念的記憶和應用，傳統課堂教學中學生記憶的科學知識很容易被遺忘，而“參與科學推理”的過程會讓學生的科學思維得到發展，同時促進對科學知識的理解［3］。2016年9月，《中國學生髮展核心素養》公佈。中國學生髮展核心素養以培養“全面發展的人”為核心，分為文化基礎、自主發展、社會參與3個方面，具體細化為18個基本要點，其中就包括理性思維這一基本要點［4］。為了讓學生有能力面對未來課堂之外的生活，理性思維的培養應該成為學校教育明確的目標，尤其應體現在科學課堂中。
1生物學課程中的理性思維
《現代漢語詞典》對理性思維有2種解釋：一是屬於判斷、推理等活動，與感性的活動相對；二是從理智上控制行為的能力［5］。哲學家和邏輯學家將理性思維視為基於邏輯和推理的加工過程，並與基於直覺和情緒機制的加工過程相對應。心理學家則將理性思維定義為推理的特定思考過程［6］。在《中國學生髮展核心素養》中，理性思維的重點是：崇尚真知，能理解和掌握基本的科學原理和方法；尊重事實和證據，有實證意識和嚴謹的求知態度；邏輯清晰，能運用科學的思維方式認識事物、解決問題、指導行為等［4］。理性思維是一種思維的正規化，需要思維者巧妙地管理思維結構，使用理智的標準，充分運用邏輯並精心權衡事實，以提高思維的質量。理性思維是自主、自律、自我監控和自我糾正的思維。理性思維在不同的學科領域中的側重點不盡相同。有學者定義了數學學習過程中的理性思維，即在合理的數學知識結構下，合理應用數學知識，靈活應用數學思想方法，根據問題資訊合理運用直覺思維與邏輯思維解決問題［7］。我國最新頒佈的《普通高中生物學課程標準》將學生理性思維的發展聚焦在：質疑是思考的視角、實證是判斷的尺度、邏輯是論辯的準繩。我國高中生物學課程定義的理性思維與許多學者所說的“科學思維”（scientificthinking）十分接近。庫恩（Kuhn）將科學思維定義為有意識的尋求知識的過程，包括以尋求和加強知識為目的思考［8］。科學思維是理論和證據相互協調的過程。在學生獲取新知識的過程中，由於已掌握的知識的理論不夠完善，需透過新的證據檢驗和完善已有理論，獲取新的知識。庫恩（2011）認為，科學思維並不是罕見的思維過程，而是可以體現在日常生活中的思維方式。科學思維並不是只存在於科學家的頭腦中，普通人也應該具有科學思維［2］。由此可見，科學思維和理性思維從本質上反映的都是利用科學的思維方式認識世界、解決問題的過程。
2理性思維對學生的重要性
每個人生來就會思考，這是人的天性。然而，日常思考常會參雜有偏頗、扭曲、區域性甚至無知。卓越的思想和思維習慣並不會生來有之，需要系統地培養。理性思維便是卓越的思維習慣，是生物學課程可以實現，也應該實現的課程目標和育人價值之一。透過生物學課程和其他的學習活動，學生應該能運用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模等方法探討生命現象、審視或論證生物學社會性議題；能夠將理性思維作為一種可以帶到每一節理科課堂並可延伸到日常生活的習慣。這就要求學生能將“清晰、準確、質疑、客觀、邏輯、深刻”等思維的要素內化為思考和決策的原則，將其應用於傾聽和發言、閱讀與寫作等未來的專業工作或個人生活之中，使理性思維成為學生的第二天性。人們製造、建造或創作產品的質量，以及生活質量很大程度上取決於思想（或思維）的質量。低劣的思維會在財力或生活質量上付出昂貴的代價。理性思維是基於事實和嚴密邏輯達到更好結論的方法，是高質量的思維正規化和習慣。作為學科的核心素養，學生在生物學課程中習得的理性思維，可用於改善他們在其他科學領域的認識和觀點，也可將其應用在日常生活的眾多領域，提高學習、生活的效率和質量。從認知的視角看，理性思維是獲得正確信念或結論的藝術；從實踐的視角看，理性思維是對所思問題獲得明智答案的途徑。
3學校教育和科學教育應注重發展學生的理性思維
知識和資訊不是單純的記憶和重複，而是需要主動尋找和使用，對世界進行探尋，知識學習的過程不可能完全剝離學習者的認知過程［1］。教育不是沒有思維過程的事實性知識的累積，不是教師將思維傳遞給學生，而應該是學生個人的思維過程［1］。杜威認為學校所能做或必須為學生做的事就是關注他們的思想，發展他們的思考能力。布魯納認為隨著社會的發展，單靠對知識的機械理解和記憶只會加重學生的負擔，必須注重和發展學生的認知能力。為了在教學中發展學生的思維能力，布魯納強調要讓學生主動進行探索，在探索中發現學習。布魯納的觀點對學校的科學教育產生了深遠的影響。庫恩（1993）認為，理性思維是智力發展的最終目標［2］。教育的核心在於發展學生的思維，尤其是理性思維。理性思維能夠支援學生獲取新知識，學會如何使用知識，構建並評價假設和觀點［1］。具備理性思維的學生能成為獨立的學習者，能自主尋求問題的答案。理性思維的過程也是為了理解科學過程，是促進知識學習的過程。理性思維作為智力發展的最終目標，這種能力一旦獲得就不會失去，學生對科學進行探索，假設、實驗、得出結論的過程都需要使用理性思維［1］。庫恩（2007）還指出，理性思維本質上是社會性行為，不是隻發生在人們頭腦中的過程［8］。理性思維是獲取知識的過程，這就包括所有為獲取更多知識而進行的有目的的思維過程。理性思維會促進學生對科學的理解。實際上，正是由於想要對科學進行理解，才促進理性思維的發展。獲取知識的過程不是單純地增加知識，而是概念轉變的過程。促進學生對科學現象的理解確實是教育的目標，但由於學生的理解是建立在理性思維能力之上的，因此，促進學生理性思維能力的發展同樣是非常重要的教育目標。對於社會，學校教育應培養最有用的人才。這些人才應具備發現問題並解決問題的能力，能使用合理的論證作出判斷，而具備理性思維的學生才能成為這種人才。在學生步入社會後，理性思維可指導學生運用邏輯推理面對生活中的問題並作出決策。科學教育的目的是培養“受過教育”的個體，他們能理解和評價與科學相關的資訊，並作出合理的'決定，甚至進一步成為從事與科學相關事業的專門人才。這就需要科學課程應將培養學生的理性思維作為重要的目標。
4在科學和生物學課堂培養理性思維———論證技能的發展
如前所述，理性思維不是與生俱來的，是科學和生物學課程的明確目標。理性思維的培養應放在高中自然科學課程的教學過程中，有多種策略和方式被研究者證明行之有效，其中的一個重要策略就是論證（argument）或科學論證，並以此發展學生的論證技能，促進理性思維的發展。
4.1論證技能
在知識構建的過程中，學生透過解釋資料理解現象，透過其他學生的反駁辯護修正自己的觀點。這種參與論證以便構建、辯護和評價科學解釋的能力被普遍認為是科學素養的重要組成部分［9］。2012年美國出版的《K-12科學教育框架》中明確強調在科學課堂中培養學生的論證技能。無論是科學家發現知識或建立理論，還是工程師尋找解決問題的最佳答案，都依賴於論證技能［10］。
4.2論證技能對於理性思維的重要性
自然科學工作本身就是論證的過程。個人提出理論觀點後，經過他人質疑，個人論證、解釋才能最終被社會接受［1］。無論是科學事實還是科學理論，都要經過公眾的爭辯，經歷論證的構建才能成為科學［1］。在一個科學理論被提出後，通常會有幾個與其競爭的理論。理論提出者需要經歷論證的過程，分析證據及證據在不同理論的適應性，以此在公眾面前論證自己的理論。論證在理論提出者頭腦中的思維過程有著重要的作用，科學家在進行理論建立的過程中就需要思考如何說服他人接受自己提出的理論。透過培養學生的論證技能，可讓學生學會如何提出、支援、評價及修正觀點，運用證據支援自己的觀點，為研究問題構建合理的解釋。在論證過程中，學生的思維能力得到提高，且這種思維能力可運用到其他任何情境中［1］。論證給予學生將自己的觀點和看法展現給他人的機會，透過交流，有利於學生表達和進一步修正自己的觀點。更重要的是，透過論證過程中回答“為什麼”“有什麼依據”等問題，學生的思維能力得到了提高和改進，在今後思考的過程中也會善於詢問自己同樣的問題，這對於學生思維能力的自我管理和修正有很大的益處。透過論證，學生將學會如何針對一個主張表達自己的觀點、評價別人的主張［1］。同時，論證過程對提高學生的論證寫作能力也有很大的幫助，學生會在寫作中展現真實的論證過程，陳述主張然後用證據支援自己的觀點，有助於提高學生明確表達自己觀點的能力［1］。若學生具備了有效獲得知識的技能，就可運用這些技能獲取知識。受教育的人並不完全取決於是否知道某些知識，而在於他們能發現值得研究的問題，並能運用技能研究問題獲取知識。受過良好科學教育的人，就是應具備充分的能力和深厚的興趣去學習和發現的人。
4.3如何發展論證技能
培養學生的論證技能應讓學生學會評估自己的觀點和想法。研究表明，學生開展理性思維最大的挑戰不是獲得正確的研究技能，而是學會用新的證據調整已有的觀點，即反思自己的觀點。庫恩（1993）認為，理性思維可依賴於教育者的培養而習得，而實現的辦法就是將科學知識的內容與學生日常生活中熟悉的現象相結合，即將科學發現的過程與學生日常生活中的思維過程相聯絡。首先，不僅教師，學生應意識到科學思維的重要性，意識到科學思維與日常思維的相關性，因此學生參與的思維活動都應設定在更廣闊的內容中，不僅僅侷限在科學情境中，尤其是針對社會性科學議題，在這樣的話題中普通人也可以找到自己的觀點並作出判斷，讓學生意識到科學思維的重要性，不能止步於傳統科學的領域。其次，要提高學生的思維水平，必須讓學生參與思維實踐，希望學生不僅在學習科學的過程中表現出科學思維，而且在日常生活中也能運用理性思維解決問題。庫恩的思想在實踐中進行了檢驗。她針對學生論證技能的培養開展了專門的培訓課程，課程內容選擇社會性議題。培訓課程包括幾個階段，分別是確定觀點、解釋觀點、用證據支援觀點、評價觀點、將觀點發展為論證、檢驗並評估他人的觀點、針對他人的觀點建立反駁的論證、反駁他人的反駁論證、評估多種證據、建立並評價全面的論證［1］。課程結束後發現學生構建獨立論證的能力和社會性論證的能力均得到提高。說明在課堂上採用這一模式培養學生的論證能力是有效的。庫恩及相關科學教育的研究工作為我國高中生物學和其他理科教師開展教學改革提供了範例和依據。除了論證式教學策略，還有其他的教學策略也適合在生物學課程中用於發展學生的理性思維，例如模型和建模。教師可有針對性地鑽研，將其用於課堂實踐。儘管並不清楚學生未來面臨的生活和挑戰，但是具備理性思維的學生有能力獲取知識並解決科學及社會中的問題。透過理性思維的培養，學生不僅能在課堂中學到足夠的知識和技能，也有能力應對課堂之外的生活。生物學課堂和其他科學課堂都是適合開展理性思維教學的平臺，教師要將理性思維的培養融入到自己的課堂教學中，培養學生的理性思維，充分達成生物學課程的教育目標。