例談以生物學(xué)科核心素養(yǎng)為目標(biāo)的論證式教學(xué)

范 捷

(浙江省紹興市第一中學(xué) 312000)

邵乃軍

(浙江省紹興市教育教學(xué)研究院 312000)

1 論證模式簡介

論證是一種基于真實的數(shù)據(jù)或資料，形成主張、做出決策并與同伴溝通交流的過程。將科學(xué)領(lǐng)域的論證引入課堂，可以促進(jìn)學(xué)生更好地理解科學(xué)本質(zhì)，落實基于生物學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)。TAP模式是最為經(jīng)典的論證模式，其內(nèi)容包括資料、主張、論據(jù)、支持、條件限制和反駁六個基本要素及各要素之間的聯(lián)系[1](圖1)。其中，資料指可主張的事實，如數(shù)據(jù)、圖表或簡短的敘述等；主張是論證過程中形成的結(jié)論；論據(jù)是說明資料如何推論至主張，提供所需的規(guī)則及證據(jù)；支持是用以證明提出的理由，往往是原理、定律和公式等；條件限制是指在特定條件限制下主張才能成立；反駁是指主張不能成立的情況[2]。

圖1 TAP論證模式

2 基于生物學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)實踐

2.1 創(chuàng)設(shè)情境，引發(fā)思考 Duschl與Osborne認(rèn)為在進(jìn)行論證教學(xué)時，必須提供給學(xué)生兩種重要的情境：“問題的情境”和“交談的情境”[3]。在相應(yīng)的情境下，不僅能引發(fā)學(xué)生情感的共鳴，增強(qiáng)學(xué)生的社會責(zé)任感和使命感，亦能成功地引發(fā)出前概念，為迅速思考問題做好準(zhǔn)備。例如：在開展“影響光合作用的環(huán)境因素”這一教學(xué)內(nèi)容時，可首先展示一組數(shù)據(jù)：從2002—2015年，中國糧食進(jìn)口量增長了780%！從2000年開始15年時間糧食價格上漲了50%，伴隨著城市的擴(kuò)張，中國的耕地面積不斷減少，專家預(yù)測到2020年中國的糧食約有近2億噸的缺口！我們該如何應(yīng)對這樣的糧食危機(jī)？在此情境下，學(xué)生提出在有限的土地面積上增加糧食產(chǎn)量，教師追問：如何增加糧食的產(chǎn)量？有學(xué)生根據(jù)光合作用的原理提出增強(qiáng)光照以提高光合作用效率，但也有少數(shù)學(xué)生指出：某些植物更喜歡陰暗潮濕的環(huán)境，強(qiáng)光照不一定會提高光合作用效率。此時的“同一問題不同看法”讓學(xué)生感到迷惑，而這恰恰可能是學(xué)生的迷思概念，為后續(xù)探究實驗收集證據(jù)、做出推斷、反駁等埋下伏筆。

2.2 實驗探究，收集證據(jù) 在傳統(tǒng)的實驗教學(xué)中，探究實驗常被曲解成機(jī)械化地操作，教學(xué)過程中教師掌控話語權(quán)，教導(dǎo)學(xué)生接受某一結(jié)論。為了改變這種假探究形式，以上述問題情境為例：學(xué)生根據(jù)自己的主張分組實驗以探究光照強(qiáng)度和光質(zhì)兩種環(huán)境因素對光合速率的影響。教師通過學(xué)案的方式讓學(xué)生在課堂上討論并完成實驗原理、實驗材料、實驗步驟、實驗裝置等內(nèi)容的填寫。然后通過組建4～5人一組的學(xué)習(xí)共同體，動手設(shè)計實驗裝置(圖2)，在操作過程中領(lǐng)悟變量控制的重要性。例如，用打孔器制備小圓葉片時，需要避開葉脈，取生長狀況相似的葉肉區(qū)域以控制無關(guān)變量；必須采用冷光燈以更好地控制實驗溫度；在不同組別的實驗中都要保證與光源相同的距離以控制實驗的自變量；記錄實驗結(jié)果要精確并重復(fù)多次，求取平均值以保證因變量測量的準(zhǔn)確。通過實驗過程中的問題與觀察，學(xué)生對光合作用的認(rèn)識不斷得以深化，設(shè)計的實驗方案不斷趨于合理，真正體現(xiàn)出在合作中探究、在探究中學(xué)習(xí)。

圖2 實驗裝置圖

2.3 引之以據(jù)，展開論證 在實驗完成后，教師根據(jù)TAP模式中的論證因子設(shè)計相關(guān)的“主張表”分組討論完成(表1)?！爸鲝埍怼辈呗允钦撟C教學(xué)的一種常用策略，它不僅有助于學(xué)生記錄并思考科學(xué)探究的活動過程，而且使學(xué)生在提出自己的解釋和主張時，有一個條理清晰的參考。

表1 論證活動中的“主張表”

在論證的過程中，教師需引導(dǎo)學(xué)生注意實驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、有效性，是否能做出反駁等。例如，在探究光照強(qiáng)度對光合作用的影響時，根據(jù)實驗的數(shù)據(jù)，有學(xué)生提出“隨光照強(qiáng)度的增加，光合速率增大”這一主張，但是極少學(xué)生會指出數(shù)據(jù)的不完整性，教師可引導(dǎo)：在弱光照或強(qiáng)光照下依然是這樣的規(guī)律嗎？由此使學(xué)生深入思考光反應(yīng)與碳反應(yīng)的關(guān)系，進(jìn)而不斷完善主張。另外，在探究光質(zhì)對光合作用的影響時，大部分學(xué)生根據(jù)實驗結(jié)果提出白光最有利于光合作用，但個別學(xué)生注意到實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性存在問題而提出質(zhì)疑，并進(jìn)一步通過實驗證明不同顏色的透明薄膜濾過白光后會導(dǎo)致光照強(qiáng)度下降，所以無法得出準(zhǔn)確結(jié)論。

需要指出：論證教學(xué)不僅關(guān)注實驗的結(jié)果和最后的主張，更加注重的是論證的質(zhì)量和過程。經(jīng)過學(xué)生的討論和修改，光照強(qiáng)度對光合速率影響的論證過程如圖3。光質(zhì)對光合作用的影響，由于實驗中無法控制等光照強(qiáng)度下的不同光波，所以學(xué)生后續(xù)通過網(wǎng)絡(luò)收集資料，提出：不同光質(zhì)對光合速率的影響不盡相同，這與植物的年齡、種類、發(fā)育狀態(tài)等都有關(guān)。

圖3 光照強(qiáng)度對光合速率影響的論證過程

2.4 深化認(rèn)識，學(xué)以致用 回應(yīng)最初的情境，請學(xué)生為糧食增產(chǎn)提出合理建議。例如，有的提出合理密植，或是陰生和陽生植物間作，或是根據(jù)不同的植物對光照需求不同適時而植；也有的提出根據(jù)不同的植物選擇合適的光進(jìn)行補(bǔ)充照射以提高光合速率。

3 結(jié)語

論證式的科學(xué)探究促使學(xué)生像科學(xué)家那樣收集資料、提出自己的主張，與同學(xué)、教師進(jìn)行討論、辯駁。在此過程中需要學(xué)生進(jìn)行深層次的理性思考，有利于其構(gòu)建、理解和應(yīng)用生物學(xué)概念，掌握科學(xué)探究的方法；有助于發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力、批判思維的能力與決策能力；亦可結(jié)合社會性問題，提升其社會責(zé)任感?？傊?，通過以科學(xué)探究活動為支撐點的論證式教學(xué)是落實生物學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的一條有效途徑。

(基金項目：浙江省2016年教研課題“基于高中生核心素養(yǎng)培養(yǎng)的生物課程實施研究”，No 06475；紹興市2017年規(guī)劃教改課題“基于生物學(xué)科核心素養(yǎng)的高中實驗教學(xué)整合與實施研究”，No SJG17314)