引入論證式教學 發展學生科學思維

周忠芬 謝曉宏

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

《普通高中生物學課程標準（2017年版）》提出，新課程應著眼于學生適應未來社會發展和個人社會生活的需要，從生命觀念、科學思維、科學探究及社會責任等方面發展學生生物學學科核心素養。“核心素養”中的“科學思維”是指尊重事實和證據，崇尚嚴謹和務實的求知態度，運用科學的思維方法認識事物、解決實際問題的思維習慣和能力。學生應該在學習過程中逐步發展科學思維，能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、創造性思維等方法，探討、闡釋生命現象及規律，審視或論證生物學社會議題［1］。學生要理解科學、發展科學思維的能力，論證的實踐活動就必須引入科學課堂。

1 論證式教學策略

論證式教學策略在20世紀90年代提出，是當前國際科學教育比較關注的研究領域。其實質就是將科學研究中的論證引入課堂教學，讓學生經歷類似科學家的論證過程，理解科學概念和科學本質，并促進學生思維發展的教學策略。本文主要參考CER 論證模型（圖1）進行論證式教學。其中主張（claim）即觀點；證據（evidence）是支持主張的、關于自然界的信息，通常由數據組成，包括對自然界的觀察、測量或實驗的研究結果；推理（reasoning）是解釋證據如何支持主張的過程，推理需要使用恰當的科學概念或原理建立證據和主張的邏輯聯系（圖1）。

圖1 CER 論證模型（McNeill，2006）

2 浙江省近6 次選考中對于學生科學思維能力考查的變化

經過高中生物學課程的學習，是否發展了學生的科學思維？檢測學生的科學思維能力，最好的方法就是檢測學生的科學論證技能。浙江省選考生物學試題中第32 題考查選修、第33 題考查實驗，這2 道題目非常重視考查學生的科學思維和科學探究兩大素養。筆者調查了浙江省近6 次選考中，全省參加生物學選考的學生這2 道題目平均得分的變化，以及這2 道題目對于論證技能考查的分數，發現之間有一定的相關性。

表1 浙江省近6 次選考平均得分及論證題分數的變化

從表1中不難發現一個規律，浙江省選考越來越重視考查學生的論證技能，且考查論證技能相對占比高的試題，得分率一般都相對較低。因此，將論證式教學策略引入高三生物學復習課中，發展學生的科學思維，就顯得尤為迫切和重要。

3 論證式教學策略在高三生物學復習課中的教學實踐

3.1 根據主張選擇證據找出推理 學生在考試時遇到考查科學思維類的問題時，知道應該用教材上的知識作答，但總是答不全、答不好。究其原因是學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、證據和推理，因此教學的第1 步是讓學生能根據主張在已有的證據中選擇相關的證據，并找出合理的推理。

表2 “質膜的流動鑲嵌模型”建立過程中的主張、證據與推理

圖2 探索質膜組成成分中有蛋白質的論證過程

在這一環節中，先出示主張和證據，并讓學生在主張和證據之間連線，即根據主張找出相應的證據；再出示推理，讓學生在證據和推理之間連線，用推理將證據和主張之間相聯系。之后讓學生自選一個主張用CER 模型的形式表示（圖2）。并讓學生找出哪個主張是錯誤的，明白科學研究的道路不是一帆風順的，認同科學的發展往往是一個“正確—錯誤—正確”的循環過程，特定階段得出的科學結論往往需要經受后來者的質疑，使學生經歷科學家的科學研究論證過程。經過這一環節，學生基本明白證據是對自然界的觀察、測量或實驗的研究結果；推理是使用恰當的科學概念或原理建立證據和主張的邏輯聯系。

3.2 根據主張尋找證據進行推理 當學生明白什么是證據，怎么找證據，如何進行推理之后，進行第2 個環節，教師給出主張，引導學生自己尋找證據，并進行推理。以“內環境的穩態”為例：

教師提出主張：人體攝入淀粉以后，糖類會進入血漿。

教師引導學生尋找證據：人體在空腹時和攝入糖類以后分別測血糖濃度（在課堂上用血糖測定儀直接測量），發現攝食以后血糖濃度比空腹時高。

教師引導學生進行推理：淀粉在消化道中水解為葡萄糖，葡萄糖是小分子有機物，易于通過消化道上皮細胞和毛細血管壁細胞進入血液。

內環境論證模型如圖3。

圖3 探索糖類進入血糖的論證過程

教師進一步引導：內環境能維持相對穩定的狀態即穩態，你能嘗試論證這個主張嗎？

學生嘗試尋找證據：人體攝食后每隔一定時間測血糖濃度（時間允許，可在課堂上招募學生志愿者檢測），血糖濃度基本穩定。

學生進行推理：血糖濃度過高，刺激胰島β 細胞分泌胰島素，使血糖濃度降低；當血糖濃度過低，刺激胰島α 細胞分泌胰高血糖素，使血糖濃度升高。

穩態論證模型如圖4。

圖4 探索內環境能維持穩態的論證過程

3.3 提出主張尋找證據進行推理 當學生學會尋找證據進行相應推理以后，教師可引導學生進行論證的整個過程，指導學生評判別人的觀點，鼓勵學生使用推薦的句式：你為什么這樣認為？你的證據是什么？這個證據怎么支持你的主張？我不同意……因為……我同意……我想補充……我認為最支持這個主張的證據是……

以“神經沖動的產生和傳導”為例：

教師提出問題：當適宜刺激發生在神經纖維的兩端，2 個神經沖動傳導到中間相遇以后會發生什么變化？

教師引導學生在小組內進行討論，小組內達成共識由一組學生向全班匯報他們的主張、證據和推理，進行全班討論。

神經沖動的產生和傳導傳導論證模型如圖5。

圖5 探索2 個神經沖動相遇以后會消失的論證過程

4 教學反思

4.1 應用論證式教學策略的價值 高三復習課中應用論證式教學策略，學生可應用所學知識自主構建解釋，從而促進學生深入的知識理解；學生可用多種方式交流知識，促進學生參與課堂交流實踐；鍛煉學生的邏輯推理能力，發展學生的科學思維；科學論證讓課堂更接近真實的科學研究，幫助學生理解科學的本質［2］。因此，在論證式教學中，學生可在邏輯推理的訓練、演繹歸納的運用、實驗方法的處理、結論分析與評價等方面得到全面提高。

4.2 應用論證式教學策略的注意事項 論證式教學是一種以學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流程和時間分配，運用恰當的策略方法讓學生發表不同的意見，并適時引導論證的方向使課堂有條不紊，還要預設各環節中可能會遇到的問題等。學生能否全員參與、發表觀點、合作討論、張弛有度，是課堂成敗的關鍵［3］。實施論證式教學策略的挑戰是學生的推理能力遠低于科學家的推理能力，而推理是聯接論證和主張的腳手架，論證中最有挑戰的部分，常被學生忽略，學生很難在論證中清楚表達推理過程。因此提高推理能力不是一蹴而就的，教師平時應通過多問幾個“為什么”等，將論證式教學策略滲透到平時的每一節課中。