論證法教學(xué)模式在生物教學(xué)中的實踐應(yīng)用
——以“基因在染色體上”一節(jié)為例

徐小磊 （前黃高級中學(xué)國際分校 江蘇常州 210000）

《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)未來社會發(fā)展和個人社會生活的需要，從生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究及社會責(zé)任等方面來發(fā)展學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。因此，以開展探究活動為核心，強調(diào)學(xué)生主動參與學(xué)習(xí)的教學(xué)方式是許多一線教師所推崇的。但是，有些教師為了體現(xiàn)“探究式課堂”的落實而生搬硬套某些探究話題，從而讓學(xué)生無從下手，無勞而獲。合理的“探究式”教學(xué)策略是落實科學(xué)探究的基礎(chǔ)，是實現(xiàn)科學(xué)思維能力培養(yǎng)的關(guān)鍵。

無論是科學(xué)家發(fā)現(xiàn)知識或者建立理論，還是工程師尋找問題的最佳答案，都依賴于論證技能。論證式教學(xué)是當(dāng)前國際科學(xué)教育及其研究領(lǐng)域所關(guān)注的一個新的方向，是國內(nèi)外科學(xué)教育研究的熱點之一。它將論證活動引入課堂，讓學(xué)生經(jīng)歷類似科學(xué)家的評價資料、提出主張、為主張進行辯駁等過程，從而培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方式。

1 論證式教學(xué)的內(nèi)涵

圖爾敏所提出的TAP模式（圖1）是多數(shù)科學(xué)教育論證學(xué)者所采用的論證模式。在該模式中，論證包括主張、證據(jù)、理由、支持、條件限制及反駁6個因素。其中“主張”是論證過程中形成的結(jié)論；“證據(jù)”是可支持主張的事實；“理由”則是說明證據(jù)如何導(dǎo)出主張的推論規(guī)則，用以判斷證據(jù)是否合理地解釋主張；“支持”是對理由的權(quán)威性支援，如科學(xué)規(guī)律等；“條件限制”指出主張適用在何種情況；“反駁”是指主張不能成立的情況。因此，論證式教學(xué)的實施可分為3個階段：依據(jù)證據(jù)與理由提出主張、質(zhì)疑和反駁他人的觀點、通過條件限制化解反例達成共識。該過程實質(zhì)就是將科學(xué)探究領(lǐng)域應(yīng)用到課堂中，讓學(xué)生能親歷科學(xué)家的探索歷程，理解生物規(guī)律和科學(xué)本質(zhì)，發(fā)展科學(xué)思維能力的探究課堂。

2 論證式教學(xué)在“基因在染色體上”一節(jié)中的應(yīng)用

2.1 依據(jù)證據(jù)與理由提出主張

圖1 TAP論證模式

2.1.1 創(chuàng)設(shè)情境材料，呈現(xiàn)觀點依據(jù)

論證教學(xué)開展前，教師要給學(xué)生創(chuàng)造兩種情境，即“問題的情境”和“交談的情境”，以引起學(xué)生的共鳴，激發(fā)學(xué)生的思考興趣。在提出“基因與染色體的關(guān)系”前，教師給學(xué)生展示“精子的形成過程及受精作用”與“孟德爾兩對相對性狀的雜交實驗過程”的圖片，并提出問題：

②對比減數(shù)分裂和受精作用的過程，分析基因與染色體之間的關(guān)系。

2.1.2 分析問題，設(shè)計實驗，提出主張

根據(jù)建構(gòu)主義，新知識的建立必須與舊知識發(fā)生關(guān)系，經(jīng)過一定的關(guān)聯(lián)和處理，學(xué)生才能進入新的知識體系。學(xué)生在分析基因與染色體的行為過程中發(fā)現(xiàn)，基因是由染色體攜帶著從親代傳遞給子代，即基因行為與染色體的行為存在著明顯的平行關(guān)系。學(xué)生初步得出主張：基因在染色體上。

按照學(xué)生的主張，基因在染色體上，在常染色體和性染色體上都應(yīng)該存在控制性狀的基因。教師隨后呈現(xiàn)情境——紅眼果繩與白眼呆蠅雜交現(xiàn)象，并引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)現(xiàn)象，提供支持或反駁主張的論據(jù)。學(xué)生通過小組合作討論，解釋了控制果蠅眼色的基因在遺傳時符合孟德爾的遺傳定律，并且白眼的遺傳與性別相聯(lián)系，初步得出論據(jù)：控制果蠅眼色的基因很可能位于性染色體上。

教師進一步呈現(xiàn)果蠅的X與Y染色體的形態(tài)（圖2），并讓學(xué)生根據(jù)論據(jù)，思考控制眼色的基因是否可位于性染色體的任意位置。各小組展開激烈的談?wù)摚承〗M學(xué)生則通過演示遺傳圖譜演繹觀點：

圖2 果蠅的染色體組成及性色體形態(tài)

①如果基因位于Y染色體非同源區(qū)段，那么所有雄性子代全部為白眼，與現(xiàn)象不符；

②如果眼色基因位于X染色體的同源區(qū)段，則在Y染色體上相同位置，也有其等位基因，紅眼雌與白眼雄雜交后的F2代中紅眼：白眼為3∶1；

③如果眼色基因位于X染色體的非同源區(qū)段，那么結(jié)果與觀點二相同。因此，學(xué)生則進一步主張控制眼色的基因可能在X染色體的某一區(qū)段。

③??????? ?［加］威 廉 ·萊斯:《滿足的限度 》，李永學(xué)譯，商務(wù)印書館 2016 年版，第 13 ～26、42、145、37、2、115、8、135、6 頁。

2.2 質(zhì)疑和反駁他人的觀點

2.2.1 根據(jù)論據(jù)，提出質(zhì)疑，制定反駁方案

根據(jù)學(xué)生提出的主張，教師進一步啟發(fā)學(xué)生：任何一種對現(xiàn)象的推論都要以實驗來進行驗證。那么，控制眼色的基因是否真的在X染色體上？不同區(qū)段的基因在遺傳的過程中會產(chǎn)生相同的結(jié)果嗎？眼色的基因可在X染色體上任意區(qū)段上嗎？

教師以問題情境的方式提出對主張的質(zhì)疑，引導(dǎo)學(xué)生深入思考與探究，并嘗試構(gòu)建出支持或反對該質(zhì)疑的驗證方案，并修改最終的主張。

2.2.2 合作探究，構(gòu)建論據(jù)，修正主張

小組通過設(shè)計相關(guān)實驗進行驗證，并提出兩種主張觀點：

①將雜交所得的F1中紅眼雌果蠅與白眼雄果蠅雜交后，不論基因位于X染色體的何位置，子代四種紅眼雌、紅眼雄、白眼雌、白眼雄果蠅的數(shù)量比都是1∶1∶1∶1，與摩爾根所做的實驗結(jié)果相符合，所以眼色基因位于X染色體的任意位置。

②在測交實驗的基礎(chǔ)上將測交后代的白眼雌果蠅與純種紅眼雄果蠅雜交，如果后代雌雄全部是紅眼果蠅，那么控制眼色的基因在X染色體的同源區(qū)域，如果后代雌性全為紅眼，雄性全為白眼，那么控制眼色的基因在X染色體的非同源區(qū)域。

但是，不可否認，控制眼色的基因確實位于X染色體上。

2.3 通過條件限制，化解反例，達成共識

教師引導(dǎo)學(xué)生歸納出摩爾根是利用假說演繹法證實“基因在染色體上”的過程，讓學(xué)生肯定自己思維能力的同時，又能領(lǐng)悟科學(xué)家在探究過程中所持有的觀念及解決問題的思路和方法。

最后，教師再次升華問題：

①基因在染色體上，那么一條染色體上是否只有一個基因？

②基因在染色體上如何排列？

③能否利用精子與卵細胞的形成過程來解釋孟德爾遺傳定律的實質(zhì)呢？

學(xué)生根據(jù)已有的知識建構(gòu)，提出新的主張，并歸納總結(jié)基因分離定律和基因自由組合定律的實質(zhì)，完成課堂論證。

3 論證式教學(xué)的實踐的思考

3.1 論證式教學(xué)體現(xiàn)生物學(xué)科核心素養(yǎng)的要求

論證式有助于學(xué)生形成科學(xué)觀念，在尊重科學(xué)發(fā)展歷史的事實基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生對科學(xué)探究的過程給予客觀的評價。在論證式性教學(xué)策略中，通過教師創(chuàng)設(shè)特定的情景，啟發(fā)學(xué)生主動參與探究話題，自主合作完成探究過程，在嘗試提出主張，與人論證，使用證據(jù)支持或反駁的過程中，運用科學(xué)的思維方法去認識事物，培養(yǎng)解決實際問題的習(xí)慣和能力，并對科學(xué)家的觀點提出評價和質(zhì)疑，發(fā)展批判性和創(chuàng)造性思維能力。論證式教學(xué)中，學(xué)生可以在邏輯推理的訓(xùn)練、演繹歸納的運用、實驗方法的處理、結(jié)論分析與評價等方面得到全面提高。

3.2 論證式教學(xué)實踐時的注意事項

論證式是一種以學(xué)生為核心的課堂模式，教師在此過程中需要有效地安排教學(xué)流程和時間分配，運用恰當(dāng)?shù)牟呗苑椒ㄗ寣W(xué)生發(fā)表不同的意見，并適時引導(dǎo)論證的方向使課堂有條有理，還要預(yù)設(shè)各環(huán)節(jié)中可能會遇到的問題等。學(xué)生能全員參與，發(fā)表觀點，合作討論，張弛有度，是課堂成敗的關(guān)鍵。因此，論證式的實施需要在民主、寬容、輕松而又不失秩序的條件下開展。如果教師急于完成教學(xué)任務(wù)，壓縮學(xué)活動時間，提前表達認可的科學(xué)觀點等都會無法達到預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。