“生物的多樣性、統一性和進化”一節論證式教學設計*

張志祥 趙沛榮

（1 寧波市惠貞書院 浙江寧波 315016 2 寧波市鄞州中學 浙江寧波 315105）

科學論證是一個包括許多復雜的認識策略和技能的社會性過程，指利用自然界的證據，在推理的基礎上構建、質疑和評判主張［1］。2006年，Mc-Neill 提出了著名的CER 論證模型，該模型描述了論證的3 個基本組成部分：證據、推理和主張，主要包括基于特定的問題情境搜集用于支持主張的證據；運用一定的方式解釋、評價證據和主張的相關性；提出針對問題的主張、觀點或結論等。基于此，筆者嘗試圍繞科學論證的基本要素，將論證式教學策略引入課堂，以“情境—問題—活動”為主線開展教學。設置問題情境引導學生經歷類似科學家的論證過程：分析資料、找出證據、運用推理、質疑辯駁、提出主張。

1 教材分析

本節內容選自高中生物學浙科版必修2 第5章“生物的進化”第1 節。新課程標準中作為四大必修概念之一的大概念4 為生物的多樣性和適應性是進化的結果，其重要概念之一即是地球上的現存物種豐富多樣，它們來自共同祖先［2］。學生在初中所學進化知識的基礎上，可嘗試通過化石記錄、比較解剖學、胚胎學和分子生物學等事實，說明當今生物具有共同的祖先；嘗試運用進化論對生物的多樣性和統一性進行合理解釋。

2 學情分析

學生在初中階段已學過達爾文的自然選擇學說，具備相應的前概念，但對現代生物進化論的主要內容等知之甚少。高一學生分析思維的目的性、連續性和邏輯性很不完善。本節課中，采用自主學習和小組合作論證的方式，幫助學生“以科學家的思維方式或模擬科學家的研究過程”進行學習，掌握生物學概念、培養科學的思維方式。

3 設計思路

利用“寧波常見鳥類的調查和分析”這樣的真實情境，引導學生進行思維活動，從而引入物種、生物多樣性等概念，隨后設置問題情境引導學生利用資料尋找證據、科學推理、發表主張論證“生物具有共同祖先”，并嘗試用生物進化的觀點分析“達爾文雀”的進化過程，小組合作構建“進化論對生物多樣性和統一性的解釋”模型，完成對本節課的知識梳理，體會并理解大概念。最后通過生物多樣性下降及保護等社會議題的討論，引導學生嘗試分析和解決現實生活中的生物學問題，提高社會責任意識。

4 學習目標

1）通過資料分析和論證，能用結構與功能相適應的觀念和生物進化觀念解釋生物的多樣性和統一性。

2）通過證據、推理、主張，掌握科學論證的基本要素，能用科學的思維方式探討闡釋生命現象及規律。

3）通過“進化論對生物統一性和多樣性的解釋”模型的構建和評價，領悟合作交流與分工操作的重要性。

4）通過生物多樣性下降及保護等社會議題的討論，形成通過科學實踐解決問題的意識、想法和方案。

5 教學過程

本節課采用“情境—問題—活動”為主線開展教學活動［3］：1）創設真實的生物學情境，讓學生通過對情境中的相關信息進行積極的感知和理解學習生物學概念；2）基于情境提出核心問題，呈現系統化、多樣化的學習資料，進一步設計系統的、有層次的子問題，引發學生思考；3）引導學生利用資料尋找證據、科學推理、發表主張論證。整節課通過自主、合作、探究等主動論證式學習活動解決問題，并多元評價。

5.1 創設情境，激發興趣——調查分析寧波常見鳥類

情境：教師課前布置體驗式實踐活動“寧波常見鳥類的調查和分析”。學生利用周末觀測和調查校園、公園、居民小區等地出現的鳥類。

問題：1）寧波常見的鳥類有哪些？2）全世界的鳥類已發現有超過1 萬種，是怎么分類的？ 3）麻雀、白頭鵯、烏鶇是否為同一物種？ 它們之間有什么界限？ 4）馬和驢是否為同一物種？

活動：學生成立3 個調查小組，分別觀測學校周邊、公園和居民小區3 地區的鳥類，并在課上簡單介紹調查成果。調查發現：寧波常見鳥類有麻雀、白頭鵯、烏鶇、白鷺等10 多種，生活習性和形態特征具有較大差異。教師引導學生從鳥類的生活、繁殖習性等角度著手，思考自然界鳥類及動物的分類原則，歸納物種的定義，并總結得出：判斷生物個體是否屬于同一物種的標準為是否存在生殖隔離。

舉行“寧波常見鳥類的調查和分析”活動，并設置問題情境，使學生在產生疑問的同時激發學習新知識的興趣，自然而然地引出教材相關內容：生物的多樣性、物種、生殖隔離等。這樣的教學設計能實現學生快速進入課堂角色，具有快、準、趣、好等特點。

5.2 證據推理，科學論證——論證“生物具有共同祖先”

情境：用PPT 展示多種植物、動物、微生物的圖片，說明當前地球上的生物約有800 多萬種；用PPT 展示特創論和達爾文進化論的觀點。

問題：1）從圖中你能獲得什么信息？2）地球上如此多的生物是如何形成的？它們是否存在聯系？3）你支持哪種觀點？ 你的理由是什么？ 4）你的主張是什么？你的證據是什么？你的證據和主張有什么聯系？ 你的推理是什么？

活動：教師引導學生根據學歷案和教材中的相關資料及學生搜集的其他證據，論證“生物具有共同祖先”這一觀點。提示學生：注意所給資料的分析與鑒別；使用證據構建論證，解釋證據如何支持主張的推理過程；需在小組合作的基礎上，以小組為單位進行陳述。學生通過小組合作，從所給的資料中排除不相關證據“寒武紀生命大爆發”，并分別從化石記錄（馬的進化）、胚胎學（脊椎動物早期胚胎）、比較解剖學（同源器官）、細胞生物學（細胞器）和分子生物學（DNA 雜交）5 個角度收集、記錄、分析證據、推理解釋、形成主張。每組由一位代表匯報闡述（圖1），其他組評判、反駁或補充他人的論證。

圖1 互動性的科學論證流程

本環節采用論證式教學模式展開。基于不同層次的事實和證據，引導學生鑒別、選擇和搜集證據，推理解釋，構建、質疑、評判主張，掌握科學論證的基本要素。在小組分工基礎上，合作進行科學論證，能用科學術語闡述探究成果，提升學生科學分析及評價能力。

5.3 案例分析，理解新知——論證“達爾文雀”的進化過程

情境：用PPT 展示加拉帕戈斯群島的不同島嶼地理環境，簡單介紹“達爾文雀”的類型、喙的形狀大小等相關情況。用PPT 展示拉馬克進化學說和達爾文進化學說的觀點。

問題：1）同一祖先的后代為何有不同類型的喙？ 2）你支持哪種觀點？ 你的理由是什么？ 3）拉馬克進化學說和達爾文進化學說的主要區別是什么？ 4）拉馬克進化學說和達爾文進化學說的相同點是什么？ 5）你能否用達爾文進化學說解釋“達爾文雀”的進化過程？

活動：教師引導學生從PPT 和學歷案資料中獲取信息，比較分析拉馬克進化學說和達爾文進化學說的相同點和主要區別（變異出現的原因和環境對進化的作用）［4］。學生搜集合適的證據，進行適當的推理，嘗試用2 種生物進化的觀點解釋“達爾文雀”的進化過程。教師通過追問，引導學生分析喙的形狀大小差異是先有變異還是先有自然選擇展開辯論，并要求學生補充進化的其他實例。最后，教師總結：2 種學說其實均主張生物的進化是漸進的，生物的變異是在環境的影響下發生的，只是在生物的起源和變異與適應的關系上具有不同的看法而已，而且隨著遺傳學的進步，2種學說也在不斷進化。

在新的問題情境“達爾文雀的進化過程”中，學生基于事實和證據，辨析2 種生物進化理論的差異，理解達爾文進化學說是對拉馬克學說的修正和延續但也存在一定的不足，并高度認同科學是不斷的發展和完善的觀點。這樣的論證活動能培養學生思維的獨立性和批判性。通過進化案例分析，學生對生物統一性和多樣性的認識也更加深入，為后續構建模型做好鋪墊。

5.4 模型構建，內化概念——構建“進化論對生物的統一性和多樣性的解釋”模型

情境：教師板書補充本節課重要概念，帶領學生回顧本節課重要知識點，引導學生構建“進化論對生物的統一性和多樣性的解釋”概念模型。教師為每組發放磁性板、彩色軟磁片、記號筆等工具。

問題：1）進化的這些概念之間是否具有聯系?存在什么聯系？2）你能否用小組構建的模型再次對“達爾文雀”的進化現象進行解釋？3）該組概念模型是否存在科學性或邏輯性錯誤？ 如有，怎樣修正？

活動：學生利用準備好的磁性板和材料（由彩色軟磁片制作的各種概念：例如，原物種、進化、自然選擇、生殖隔離及新物種形成等），各小組將相關概念擺放在磁性板上建構“進化論對生物的統一性和多樣性的解釋”模型（圖2）。每組派代表將模型作品進行展示，運用科學術語闡明科學內涵。師生一起作出評價，對存在科學性的模型提出質疑并修正。

圖2 “進化論對生物的統一性和多樣性的解釋”模型

合作構建概念模型可幫助學生梳理本節課的思維活動，體會新知識之間的相互聯系，內化大概念和重要概念。概念模型的設計和展示環節，學生用準確的概念圖、科學術語表達自己的觀點，提高了學生的思維能力和靈活運用概念的能力。

5.5 應用提升，責任擔當——討論生物多樣性下降及保護等社會議題

情境：教師播放視頻《生物多樣性——物種減少》，并講解自己在生物多樣性保護特別是浙江省的瀕危植物南方鐵杉調查與保護方面所做的相關研究，邀請學生一起加入瀕危動植物的保護行列。

問題：1）你知道全球每年有多少物種會消失？2）全國有哪些物種已滅絕或瀕臨滅絕？ 是什么原因導致其消失的？ 3）從學生角度出發，保護生物多樣性需要做什么？ 你可以做什么？

活動：學生觀看視頻，小組討論生物多樣性下降及保護的相關問題，明確全球環境的破壞是導致生物多樣性下降的主要原因，并就如何保護生物多樣性提出了多種方案。個別小組課堂上成立了調查小分隊，準備積極參與生物多樣性及環境保護等相關實踐活動，希望通過課后的資料查找、實地調查、訪談等形式，進一步了解浙江省瀕危動植物的現狀并提出更好的保護方案。

引導學生運用生物學知識和方法，關注生物多樣性下降的社會議題，參與討論并作出理性解釋，并開展生物學實踐活動。結合浙江省本地瀕危物種資源開展科學調查，也能在嘗試解決現實生物學問題中形成生態和環保意識。

6 教學評價

教學評價要指向學科核心素養的達成，需結合具體的教學內容，以生物學大概念、重要概念等主干知識為依托，檢測學生的素養發展水平［2］。在本節課中，筆者高度關注教學評價目標和學習目標之間的相關性，時時體現“教-學-評”一致的策略。具體教學評價目標參考表1。

表1 本節課的教學評價目標

7 教學反思

科學論證特別強調從證據、推理到主張的論證過程，是一個邏輯推理相當嚴密的解釋過程。首先，學生一開始會直接依據搜集到的證據發表主張，缺少推理解釋過程。所以，教師可以某一案例為例，呈現論證的示例，設置論證的格式，教會學生如何科學論證。其次，在搜集證據不充分的情況下，學生初次得出的主張不一定完全正確，教師要鼓勵學生大膽質疑與反駁，使主張不斷得到修正與完善。最后，論證課堂要讓學生主導論證，教師除準備資料供學生選擇外，論證時只需觀察和記錄學生論證的情況，適時點撥即可。