校外科学课STEM项目中培养学生批判性思维的探究

    邓芳

    【摘要】为培养学生的批判性思维，提升学生的创新能力和科学素养，以校外科学课STEM项目为载体，结合部分教学案例，初步探讨学生批判性思维的培养策略。

    【关键词】STEM?批判性思维?校外科学课

    批判性思维（Critical?Thinking）是一种个性思维品质，是一种有目的而自律的判断，是對思维展开的思维。批判性思维强调质疑、猜想、求异和创新，核心是多思善思、自主推理、思考。近年来核心素养的提出，对学生批判性思维的要求提升到新高度，琳琅满目的信息时代，学生有赖于运用批判性思维对信息进行综合判断。

    STEM是科学（SCIENCE）、技术（TECHNOLOGY）、工程（ENGINEERING）、数学（MATHMATICS）四门学科的简写。校外科学STEM项目，以生活中真实的问题为导向，具备实践性、开放性、探究性、延展性等特征。活动中，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精神，让学生发现问题、提出疑问，并努力解决，对培养学生批判性思维、提升学生科学素养有积极促进作用。笔者结合案例，阐述校外科学课STEM项目中批判性思维训练的基本策略。

    一、创设和谐的课堂情境，唤醒学生批判性思维意识

    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。可以尝试以下方法：教师平易近人、关注学生之间差异;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;创设情境，引导学生放松身心，积极参与探究。

    “神奇的泡泡水”是一节以“表面张力”为主题的STEM探究课，融数学、生命科学等学科知识，含滴管使用、试剂量取等相关技术。教师通过自己玩“吹泡泡”，激发学生学习欲望;学生有了兴趣，教师鼓励学生一起“玩”;学生玩得比较放得开的时候，教师提出本课探究任务，极大增强了学生的自主性。学生探究过程中，教师定学生成果的基础上提出进一步的要求，引发学生的主动思考。在这种轻松和谐的课堂氛围下，学生思维不断的被激发，他们乐于尝试新的挑战，活跃的思维推动探究越来越深入。

    可见，教师通过不停的创设各种教学情境，层层递进的引导学生探究，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。

    二、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。科学史记录着科学产生、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的成果。科学家勇于探索，大胆质疑、勇于追求，坚忍不拔的品质和精神，是培养学生批判性思维品质的重要素材。

    “细菌作画”为主题的STEM项目中，导论一课通过著名的“鹅颈烧瓶实验”，带领学生重温“微生物之父”巴斯德的故事。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。

    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、坚忍不拔的科学品质，可以培养学生思维的开阔性、主动性、好奇心、坚韧性等思维品质。

    三、精心设计“对话式提问”，发展学生批判性思维精神

    “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，需要教师的精心设计。

    “温度对金鱼呼吸的影响”STEM探究中，为了让学生了解对照实验以及实验的一些变量参数，教师围绕以下问题展开对话。老师：实验对象是什么？学生：金鱼。老师：什么样的金鱼？学生答案可能会不同，教师继续发问：大家选择的不太一样，都可以，但要符合一定条件，什么条件？学生会主动思考，归纳出“同等条件”的金鱼。教师会根据同学回答层层递进提出更多的问题，如金鱼要选择几条？为什么？研究温度对呼吸的影响，温度怎么选？为什么？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。

    四、实验中善于观察、主动思考，帮助建立批判性思维习惯

    一种好的习惯就是一种成功的自我教育方式。在实验中善于观察，乐于思考，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、提出有根据性的观点，并进行验证。

    “食物中的维生素C”STEM项目中，教师提供了“褪色法”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，怎么样才能不干扰结果的判断呢？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。

    五、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。通俗的讲，当学生所见所闻与已有认知（可能正确的，也可能是错误的）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”项目中，班里有同学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：“你可以去研究一下蚂蚁搬家的原因。”这位同学和他同桌开始了“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。

    当学生认知结构发生不平衡时，教师鼓励学生自行探究，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]保罗·弗莱雷.被压迫者教育学.上海：华东师范大学出版社，2001.

    [2]钟启泉.“批判性思维”及其教学.全球教育展望，2002，（01）：34.

    [3]杨昌祥，徐丙容.2014.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，（05）：60.