論證式教學在高中生物教學中的運用

洪海鸞

[摘 要]將“論證”活動引入學科學習，可以培養學生的論證能力與科學探究能力，加深學生對科學概念及其本質的理解，提高學生在解決問題時的判斷和決策等能力。基于圖爾敏的“論證圖式”，結合生物學科的教學特點，實施論證式教學，可實現教師與學生的有效互動，有效達成教學目標。

[關鍵詞]論證式教學；高中生物教學；生態系統；能量流動

[中圖分類號] G633.91 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-6058（2018）20-0085-02

《生態系統的能量流動》一節以“生態系統結構”中的食物鏈為基礎，內容包括“生態系統中能量流動的過程”和“能量流動的特點”兩部分，同時涉及之前學過的“光合作用”“細胞呼吸”方面的知識，因此具有較強的綜合性。傳統的教學是讓學生帶著猜想去尋找答案，而后直接呈現科學家的發現過程，是一種確定的、靜態的認知模式。筆者在教學中基于圖爾敏的“論證圖式”，結合生物學科的教學特點，建構了論證式教學模式。這一模式的重點在于帶領學生參與數據的整理、處理、分析活動，通過數據闡釋生物學現象以及規律，以提高學生數據分析和處理的能力、科學探究能力和論證能力。

一、創設情境，設置懸疑

筆者首先以教材中的“問題探討”為切入點，投影“魯濱遜漂流記”的封面，講述故事：“在英國的約克城有一個叫魯濱遜的水手，自小就對航海有著很濃厚的興趣，長大后，他坐船前往幾內亞，但在途中遇到滔天巨浪，船沉了，作為唯一的幸存者，他被海浪推到一個荒島上，但他依舊保持著強烈的求生欲望。為了避免野獸、野人的侵犯，他在荒島上建起一座“城堡”，就這樣孤獨地生存了28年后，最終回到了故鄉。”接著提問：“如果這樣的事情發生在你身上，你的身邊只有15公斤玉米和1只母雞，你應該怎么做才能生存更長的時間？”

二、提出觀點，解釋理由

在這個環節中，學生積極發言、各抒己見。教師收集整理學生的觀點，即生存策略，可歸納為：A.先后吃掉雞和玉米；B.將玉米分兩份，一份自己吃，一份養雞，以雞下的蛋為食物，最后吃雞。投影兩條策略，讓學生加以選擇，教師統計各自主張的人數，要求代表發言闡述選擇策略A或B的理由，但顯然由于學生現有的水平和已有的知識有限，不能拿出足夠的證據來使對方信服。這時，教師設計導學案活動1，引導學生根據生物結構和功能相適應的原理，分析食物鏈（網）形成的能量在食物鏈（網）中流動的規律。

[導學案活動1]如果是你，會選擇哪個策略？為什么？請畫出這兩個策略中所蘊含的關系。

A.先后吃掉雞和玉米。

B.將玉米分兩份，一份自己吃，一份養雞，以雞下的蛋為食物，最后吃雞。

分析兩條食物鏈的不同之處在于，A策略中玉米的全部能量直接流向人，而B策略中玉米的能量一部分流向人，另一部分先流向雞再流向人。究竟玉米和雞的能量怎樣流動才能使人獲得最多的能量呢？

三、尋找證據，支持觀點

證據問題是論證式教學的核心問題，全部教學活動實際上都是圍繞證據的搜集和運用進行的。為了帶領學生一起尋找證據，教師首先提供預備案讓學生填空，要求學生回顧與能量有關的幾個問題，如光合作用過程的能量發生怎樣的變化？呼吸作用過程的能量是如何變化的？1mol葡萄糖（2870 kJ）氧化分解之后，其中有1161 kJ保存在ATP中，剩下的能量轉變為熱能并釋放出去，則其能量轉化效率為多少？這樣可引導學生把注意力集中在能量的變化上，為尋求證據提供幫助。接著，讓學生分組協作完成導學案活動2。

[導學案活動2]能量分別流經一株玉米和一只雞的來源和去路是什么？用箭頭表示能量流動的方向，標注有關的生理過程（小組合作完成）。

學生完成活動并展示成果后，教師提問：“能量在生態系統中轉移的單位是什么？”然后通過圖示來闡述能量在生態系統中的轉移，從“個體”研究對象著手，最終轉移到“營養級”研究對象上來，在這一過程中讓學生學會研究生態系統的方法。

在初步鞏固成果的基礎上，問學生是否找到證據，學生表示沒有找到。怎么辦呢？教師接著點撥：“如果把第一和第二營養級聯系起來，再進一步聯系第三和第四營養級，構建一個能量流動模型，看看能否找到證據。”接著，讓學生完成導學案活動3。

[導學案活動3]構建、修正能量流動模型并在方框內和橫線上填寫合適的文字。

首先，學生完成建模，講解意圖，修正圖解。詳細分析圖解（能量的輸入、傳遞、轉化、散失），再次把玉米、雞、人寫在各營養級所處的位置。此時問學生找到證據沒有，學生表示找到了，他們從模型上能夠直觀地看出“如果人直接吃玉米，人是初級消費者，如果雞吃玉米，人再吃雞，人是次級消費者，能量損失更多，因此 A生存策略具有優勢”。

其次，鞏固成果，小結能量流動的概念和過程。教師進一步點撥：“從模型分析來看A生存策略具有優勢，可以說初步找到了證據，但在科學研究中光是定性分析是不夠的，還需要定量分析作為支撐。

最后，教師利用多媒體展示林德曼的研究資料，引導學生完成導學案活動4，分析討論賽達伯格湖每一個營養級能量的來源與去路，計算上下營養級能量的傳遞效率。

[導學案活動4]數一數賽達伯格湖各營養級的能量去路有幾條，填表并計算出入比。

這些知識是教材的重難點知識，在圖解計算的過程中，教師應幫助學生理解能量守恒定律，探討能量轉移的特點。

四、認可觀點，歸納結論

基于能量轉移的特點，讓學生對生存策略再次進行選擇，并說明理由。同時完成導學案活動5。

[導學案活動5]請定量分析人所獲得的能量（假設玉米15 kg，雞3 kg，按最大傳遞效率20%計算）。

學生計算結果如下：

A. 3×20%+15×20%=3.6（kg）。

B. （15×1/3×20%+3）×20%+15×2/3×20%=2.8（kg）。

學生再次對策略A和B進行選擇，教師統計人數，讓小組代表發言闡述選擇策略A或B的理由，學生各持己見。通過計算，得出結論：A生存策略具有優勢。

綜上可知，在論證式教學中，學生學會從不同的角度進行思考，當常規思維無法解決問題時，馬上轉換角度，突破舊的思維模式，能在較短的時間內解決問題。學生在學習過程中逐步發展理性思維，能夠基于生物學事實和證據運用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維等方法，探討、闡釋生命現象及規律，審視或論證生物學社會議題，形成積極的科學態度，發展終身學習的能力。

當然，這種教學模式也需要教師改變自我，將自身更多地定位為“咨詢師”或“顧問”參與學生的一系列活動，而不是以前的掌控者。

（責任編輯 黃春香）