引入論證式教學(xué) 發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維

周忠芬 謝曉宏

（1 浙江省德清縣高級(jí)中學(xué) 浙江湖州 313200 2 浙江省德清縣第一中學(xué) 浙江湖州 313200）

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》提出，新課程應(yīng)著眼于學(xué)生適應(yīng)未來(lái)社會(huì)發(fā)展和個(gè)人社會(huì)生活的需要，從生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究及社會(huì)責(zé)任等方面發(fā)展學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)?！昂诵乃仞B(yǎng)”中的“科學(xué)思維”是指尊重事實(shí)和證據(jù)，崇尚嚴(yán)謹(jǐn)和務(wù)實(shí)的求知態(tài)度，運(yùn)用科學(xué)的思維方法認(rèn)識(shí)事物、解決實(shí)際問(wèn)題的思維習(xí)慣和能力。學(xué)生應(yīng)該在學(xué)習(xí)過(guò)程中逐步發(fā)展科學(xué)思維，能基于生物學(xué)事實(shí)和證據(jù)運(yùn)用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維、創(chuàng)造性思維等方法，探討、闡釋生命現(xiàn)象及規(guī)律，審視或論證生物學(xué)社會(huì)議題［1］。學(xué)生要理解科學(xué)、發(fā)展科學(xué)思維的能力，論證的實(shí)踐活動(dòng)就必須引入科學(xué)課堂。

1 論證式教學(xué)策略

論證式教學(xué)策略在20世紀(jì)90年代提出，是當(dāng)前國(guó)際科學(xué)教育比較關(guān)注的研究領(lǐng)域。其實(shí)質(zhì)就是將科學(xué)研究中的論證引入課堂教學(xué)，讓學(xué)生經(jīng)歷類(lèi)似科學(xué)家的論證過(guò)程，理解科學(xué)概念和科學(xué)本質(zhì)，并促進(jìn)學(xué)生思維發(fā)展的教學(xué)策略。本文主要參考CER 論證模型（圖1）進(jìn)行論證式教學(xué)。其中主張（claim）即觀點(diǎn)；證據(jù)（evidence）是支持主張的、關(guān)于自然界的信息，通常由數(shù)據(jù)組成，包括對(duì)自然界的觀察、測(cè)量或?qū)嶒?yàn)的研究結(jié)果；推理（reasoning）是解釋證據(jù)如何支持主張的過(guò)程，推理需要使用恰當(dāng)?shù)目茖W(xué)概念或原理建立證據(jù)和主張的邏輯聯(lián)系（圖1）。

圖1 CER 論證模型（McNeill，2006）

2 浙江省近6 次選考中對(duì)于學(xué)生科學(xué)思維能力考查的變化

經(jīng)過(guò)高中生物學(xué)課程的學(xué)習(xí)，是否發(fā)展了學(xué)生的科學(xué)思維？檢測(cè)學(xué)生的科學(xué)思維能力，最好的方法就是檢測(cè)學(xué)生的科學(xué)論證技能。浙江省選考生物學(xué)試題中第32 題考查選修、第33 題考查實(shí)驗(yàn)，這2 道題目非常重視考查學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究?jī)纱笏仞B(yǎng)。筆者調(diào)查了浙江省近6 次選考中，全省參加生物學(xué)選考的學(xué)生這2 道題目平均得分的變化，以及這2 道題目對(duì)于論證技能考查的分?jǐn)?shù)，發(fā)現(xiàn)之間有一定的相關(guān)性。

表1 浙江省近6 次選考平均得分及論證題分?jǐn)?shù)的變化

從表1中不難發(fā)現(xiàn)一個(gè)規(guī)律，浙江省選考越來(lái)越重視考查學(xué)生的論證技能，且考查論證技能相對(duì)占比高的試題，得分率一般都相對(duì)較低。因此，將論證式教學(xué)策略引入高三生物學(xué)復(fù)習(xí)課中，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維，就顯得尤為迫切和重要。

3 論證式教學(xué)策略在高三生物學(xué)復(fù)習(xí)課中的教學(xué)實(shí)踐

3.1 根據(jù)主張選擇證據(jù)找出推理 學(xué)生在考試時(shí)遇到考查科學(xué)思維類(lèi)的問(wèn)題時(shí)，知道應(yīng)該用教材上的知識(shí)作答，但總是答不全、答不好。究其原因是學(xué)生不知道用論證的方法，也不知道論證方法的基本組成部分是主張、證據(jù)和推理，因此教學(xué)的第1 步是讓學(xué)生能根據(jù)主張?jiān)谝延械淖C據(jù)中選擇相關(guān)的證據(jù)，并找出合理的推理。

表2 “質(zhì)膜的流動(dòng)鑲嵌模型”建立過(guò)程中的主張、證據(jù)與推理

圖2 探索質(zhì)膜組成成分中有蛋白質(zhì)的論證過(guò)程

在這一環(huán)節(jié)中，先出示主張和證據(jù)，并讓學(xué)生在主張和證據(jù)之間連線，即根據(jù)主張找出相應(yīng)的證據(jù)；再出示推理，讓學(xué)生在證據(jù)和推理之間連線，用推理將證據(jù)和主張之間相聯(lián)系。之后讓學(xué)生自選一個(gè)主張用CER 模型的形式表示（圖2）。并讓學(xué)生找出哪個(gè)主張是錯(cuò)誤的，明白科學(xué)研究的道路不是一帆風(fēng)順的，認(rèn)同科學(xué)的發(fā)展往往是一個(gè)“正確—錯(cuò)誤—正確”的循環(huán)過(guò)程，特定階段得出的科學(xué)結(jié)論往往需要經(jīng)受后來(lái)者的質(zhì)疑，使學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)家的科學(xué)研究論證過(guò)程。經(jīng)過(guò)這一環(huán)節(jié)，學(xué)生基本明白證據(jù)是對(duì)自然界的觀察、測(cè)量或?qū)嶒?yàn)的研究結(jié)果；推理是使用恰當(dāng)?shù)目茖W(xué)概念或原理建立證據(jù)和主張的邏輯聯(lián)系。

3.2 根據(jù)主張尋找證據(jù)進(jìn)行推理 當(dāng)學(xué)生明白什么是證據(jù)，怎么找證據(jù)，如何進(jìn)行推理之后，進(jìn)行第2 個(gè)環(huán)節(jié)，教師給出主張，引導(dǎo)學(xué)生自己尋找證據(jù)，并進(jìn)行推理。以“內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)”為例：

教師提出主張：人體攝入淀粉以后，糖類(lèi)會(huì)進(jìn)入血漿。

教師引導(dǎo)學(xué)生尋找證據(jù)：人體在空腹時(shí)和攝入糖類(lèi)以后分別測(cè)血糖濃度（在課堂上用血糖測(cè)定儀直接測(cè)量），發(fā)現(xiàn)攝食以后血糖濃度比空腹時(shí)高。

教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行推理：淀粉在消化道中水解為葡萄糖，葡萄糖是小分子有機(jī)物，易于通過(guò)消化道上皮細(xì)胞和毛細(xì)血管壁細(xì)胞進(jìn)入血液。

內(nèi)環(huán)境論證模型如圖3。

圖3 探索糖類(lèi)進(jìn)入血糖的論證過(guò)程

教師進(jìn)一步引導(dǎo)：內(nèi)環(huán)境能維持相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)即穩(wěn)態(tài)，你能?chē)L試論證這個(gè)主張嗎？

學(xué)生嘗試尋找證據(jù)：人體攝食后每隔一定時(shí)間測(cè)血糖濃度（時(shí)間允許，可在課堂上招募學(xué)生志愿者檢測(cè)），血糖濃度基本穩(wěn)定。

學(xué)生進(jìn)行推理：血糖濃度過(guò)高，刺激胰島β 細(xì)胞分泌胰島素，使血糖濃度降低；當(dāng)血糖濃度過(guò)低，刺激胰島α 細(xì)胞分泌胰高血糖素，使血糖濃度升高。

穩(wěn)態(tài)論證模型如圖4。

圖4 探索內(nèi)環(huán)境能維持穩(wěn)態(tài)的論證過(guò)程

3.3 提出主張尋找證據(jù)進(jìn)行推理 當(dāng)學(xué)生學(xué)會(huì)尋找證據(jù)進(jìn)行相應(yīng)推理以后，教師可引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行論證的整個(gè)過(guò)程，指導(dǎo)學(xué)生評(píng)判別人的觀點(diǎn)，鼓勵(lì)學(xué)生使用推薦的句式：你為什么這樣認(rèn)為？你的證據(jù)是什么？這個(gè)證據(jù)怎么支持你的主張？我不同意……因?yàn)椤彝狻蚁胙a(bǔ)充……我認(rèn)為最支持這個(gè)主張的證據(jù)是……

以“神經(jīng)沖動(dòng)的產(chǎn)生和傳導(dǎo)”為例：

教師提出問(wèn)題：當(dāng)適宜刺激發(fā)生在神經(jīng)纖維的兩端，2 個(gè)神經(jīng)沖動(dòng)傳導(dǎo)到中間相遇以后會(huì)發(fā)生什么變化？

教師引導(dǎo)學(xué)生在小組內(nèi)進(jìn)行討論，小組內(nèi)達(dá)成共識(shí)由一組學(xué)生向全班匯報(bào)他們的主張、證據(jù)和推理，進(jìn)行全班討論。

神經(jīng)沖動(dòng)的產(chǎn)生和傳導(dǎo)傳導(dǎo)論證模型如圖5。

圖5 探索2 個(gè)神經(jīng)沖動(dòng)相遇以后會(huì)消失的論證過(guò)程

4 教學(xué)反思

4.1 應(yīng)用論證式教學(xué)策略的價(jià)值 高三復(fù)習(xí)課中應(yīng)用論證式教學(xué)策略，學(xué)生可應(yīng)用所學(xué)知識(shí)自主構(gòu)建解釋，從而促進(jìn)學(xué)生深入的知識(shí)理解；學(xué)生可用多種方式交流知識(shí)，促進(jìn)學(xué)生參與課堂交流實(shí)踐；鍛煉學(xué)生的邏輯推理能力，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維；科學(xué)論證讓課堂更接近真實(shí)的科學(xué)研究，幫助學(xué)生理解科學(xué)的本質(zhì)［2］。因此，在論證式教學(xué)中，學(xué)生可在邏輯推理的訓(xùn)練、演繹歸納的運(yùn)用、實(shí)驗(yàn)方法的處理、結(jié)論分析與評(píng)價(jià)等方面得到全面提高。

4.2 應(yīng)用論證式教學(xué)策略的注意事項(xiàng) 論證式教學(xué)是一種以學(xué)生為核心的課堂模式，教師在此過(guò)程中需要有效地安排教學(xué)流程和時(shí)間分配，運(yùn)用恰當(dāng)?shù)牟呗苑椒ㄗ寣W(xué)生發(fā)表不同的意見(jiàn)，并適時(shí)引導(dǎo)論證的方向使課堂有條不紊，還要預(yù)設(shè)各環(huán)節(jié)中可能會(huì)遇到的問(wèn)題等。學(xué)生能否全員參與、發(fā)表觀點(diǎn)、合作討論、張弛有度，是課堂成敗的關(guān)鍵［3］。實(shí)施論證式教學(xué)策略的挑戰(zhàn)是學(xué)生的推理能力遠(yuǎn)低于科學(xué)家的推理能力，而推理是聯(lián)接論證和主張的腳手架，論證中最有挑戰(zhàn)的部分，常被學(xué)生忽略，學(xué)生很難在論證中清楚表達(dá)推理過(guò)程。因此提高推理能力不是一蹴而就的，教師平時(shí)應(yīng)通過(guò)多問(wèn)幾個(gè)“為什么”等，將論證式教學(xué)策略滲透到平時(shí)的每一節(jié)課中。