編譯 | 劉海平
在現代社會，我們很多時候需要根據不確定或變化的復雜數據做出一系列的判斷和抉擇，這個時候就需要用到批判性思維（critical thinking）。
批判性思維的概念可追溯到約翰·杜威（John Dewey）的“反省性思維”：能動、持續和細致地思考任何信念或被假定的知識形式，洞悉支持它的理由以及它進而指向的結論。科學教育的一個核心目標就是使學生能夠對數據和模型進行批判性思考。能否自主地反思數據，測試證據是否支持結論，以及分清干擾信息、變量和有效信息，無論是對科學家、工程師還是其他職業的工作者，都是至關重要的。
然而，現有教育體系一直未能有效地培養學生的批判性思維。哈佛大學前校長德雷克·博克(Derek Bok) 曾在大量實證研究的基礎上，考察了美國大學生取得的進步與本科教育目標之間的差距，他得出的結論發人深?。弘m然大多數學生在很多重要的方面都有收獲，但是在寫作、批判性思維、數理能力和道德推理等方面的能力還遠未達到期望的水平。
同樣地，著名的錢學森之問也對中國教育提出質疑：為何我們的大學培養不出“大師”？為何我們的大學培養出的拔尖創新人才如此之少？也許，德雷克·博克已經給了我們答案：我們的大學教育，不僅缺少教育目標，還缺少教學方法，更缺少懂得使用先進教學方法的師資力量。要培養創新型人才，必須談批判性思維能力；談批判性思維能力，則必談教學方法的改革。
已有的科學研究表明，批判性思維能力的習得是一個非常困難的過程。一般說來，在接受高等教育的過程中，學生批判性思維的習得分為兩類：直接習得與間接習得。前者指學生經由專門的批判性思維課程而獲得批判性思維的過程，內容包括邏輯學、思辨、科學方法論等；后者指學生經由具體課程的學習實踐以及合作討論而獲得批判性思維的過程。在間接習得中，學生的批判性思維能力來自其對于知識以及知識習得過程的領悟與歸納。無庸置疑，教師在這一環節中的作用舉足輕重。教學方法的優劣，直接影響到學生對蘊含于所學具體知識中的批判性思維技能和精神的理解與接收。斯坦福大學教育研究生院教授Carl Wieman，英屬哥倫比亞大學的D. A. Bonn 和斯坦福大學物理系做博士后研究的N.G.Holmes就批判性思維的間接習得進行了深入分析，試圖探究這種批判性思維過程所涉及到的認知過程，并據此設計出一套教學方法來引導學生內化這個過程。實驗證明，他們設計的對比—分析—決策流程能夠有效促進培養學生的批判性思維。這一研究結果9月8日刊登在《美國科學院院報》（PNAS）。
研究指出，科學家進行批判性思維時會進行一系列的重復對比和基于對比的決策行為：將新獲得的數據同先前的數據及模型進行對比，然后根據對比的結果來選擇相應的分析工具進行數據分析。這些行為的累計將逐漸提高數據質量并改進實驗模型。在一般的實驗設定中，實驗者要做出種種決策，有時候是要提高數據測量的精度和準確性，從而能夠發現隱藏的因變量；有的時候，他們需要根據實驗數據決定采用、調整或舍棄相應的實驗模型；而有的時候，需要設計出新的實驗去解決出現的研究問題。在其他一些例如醫學政策相關的實驗中，雖然決策的種類不多，但是也要根據模型和數據表現一致或出現矛盾做出相應的決策，以及用數據去證實結論。
三位研究者表示：“我們并非不切實際地要求大學一年級的新生就可以進行復雜的思考過程，但我們可以通過簡化科學家們的決策過程，來訓練學生們學習科學家的思維方式?！?/p>
首先需要實現批判性思維過程的透明化，向學生展示這個思考過程如何幫助他們學習和探索；當然，僅僅向學生展示批判性思維的過程遠不能夠讓他們學會應用。學生們必須通過練習和實踐參與到這個過程中，并且這種練習和實踐應當輔以一定的目標反饋進行重復。三位研究者們指出學生們之所以具有這種批判性思維，主要原因是現有的教育環境提供給學生進行這種思考過程的機會少之又少。因此，只有讓學生最大程度地感受并參與到這種對比—分析—決策流程的思維訓練，學生們才可以體會認識到他們所在領域科學的本質，從而漸漸習得并內化這種批判性思維。
研究者們選擇了一所研究型大學物理專業的一年級和二年級學生，在他們的物理實驗課上進行了為期十七周的兩組對照實驗。實驗組的學生被要求反復多次地將數據同理想數據進行對比，反思自己所獲得的數據能夠如何提高，并且對實驗模型做出判斷和可能的改進，做到的學生將會獲得額外加分。而對照組的學生采用傳統的教學方法，沒有這些要求和獎勵機制。在實驗組內，隨著課程的推進，這種要求將逐漸減少，直至最后幾周學生將完全自主完成實驗和思考。當所有的要求和指示停止后，實驗組的學生會展現出和傳統教學的對照組學生怎樣的不同呢？
在學期剛開始的第二周和學期末第十六、十七周的三次抽樣結果顯示經過一學期的對比—分析—決策流程的反復練習之后，到學期末即使沒有要求和指導的情況下，實驗組的大部分學生中能夠主動反思自己的實驗數據質量，并尋求改進的方法，而不是像傳統對照組里的學生那樣簡單地將實驗數據的低質量歸因于測量誤差和實驗儀器精度不夠。此外，實驗組里有超過一半的學生能夠主動尋求新方法去爭取更高質量的數據，而這在傳統的對照組中完全沒有發生。實驗組中有超過四分之三的學生能夠識別數據和模型之間的矛盾，這一人數比例是傳統對照組的整整四倍。實驗組中超過一半的學生能用自己的實驗數據去評價并解釋物理模型的缺陷，而傳統對照組中僅有10%的學生這樣做。最后，對比—分析—決策的批判性思維流程重復的次數越多，學生對模型的分析也越來越精準和深入。他們對自己的數據也更加有信心，從而敢于去質疑給定的權威模型。而這種差異在大二學生的對照試驗中也繼續保持。
學生對外部知識高效接收、合理分析、全面總結的能力是培養批判性思維的重要內容。對比—分析—決策的批判性思維流程訓練讓學生能夠對數據和模型進行自主獨立的批判性辯證思考。這種自主能力和信心的培養對學生未來能否在科學研究中自主地改善模型將會起到至關重要的作用。它帶來的不僅僅是一項技能的習得，更是一種研究態度的轉變。這套對比—分析—決策的訓練流程可以應用到很多涉及數據和模型的科學領域，對高校的教學方法改革也有一定的借鑒意義。
參考文獻： Holmes N G, Wieman C E, Bonn D A. Teaching critical thinking[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2015, 112(36): 11199-11204.
