“輪詢論證”在論證探究式實驗教學與評價中的運用

林靜

（廈門第一中學，福建 廈門 361003）

論證探究式教學（Argument-Driven Inquiry 簡稱ADI）是一種旨在培養學生證據意識、提升科學思維的教學策略。它將科學論證和探究式學習有機結合，幫助學生了解科學知識的產生過程，學會應用科學方法收集證據，運用邏輯解釋證據與觀點之間相關性，并基于辯護建構和完善主張。有必要在高中生物學教學中推廣運用論證探究式教學策略。論證探究式教學的“精髓”是辯護環節。但目前高中生物學實驗課堂交流環節常出現“一人匯報，大家聽講，教師評價”的參與面小、缺乏生生對話的現象。輪詢（Round-Robin）是一種學習小組間按規則輪轉、依次辯護的模式。［1］在課堂教學中引入輪詢論證有助于學生全面參與主張的論證，發揮學生的主體性和合作精神，提高論證的效果和效率，實現問題的解決和思維的發展。筆者嘗試以“驗證活細胞是實現細胞水平的生命活動的必要條件”實驗教學為例，闡述輪詢論證探究式教學與評價（圖1）。

圖1 輪詢論證探究式教學模型

一、聚焦問題意識，建構大概念

高中生物學論證探究實驗教學時，應聚焦關鍵問題和生物學大概念，創設探究活動情境，促進學生發展學科核心素養。［2］

“驗證活細胞是實現細胞水平的各項生命活動的必要條件”輪詢式論證探究實驗教學，創設具有一定的開放性的探究實驗情境：第一，要求學生運用所學的事實證據或是通過設計不同變量的實驗，促進科學主張的形成。該探究實驗涉及質壁分離實驗、細胞質環流觀察、細胞膜特性的探究等內容，具有一定的思維難度，要求學生4 人一組開展探究實驗。第二，學生可以自行挑選實驗材料和實驗用具，如新鮮的紅色月季花瓣、洋蔥、黑藻、蘿卜等實驗材料。第三，學生不同的想法、觀點為輪詢式討論交流提供素材。引導學生根據《普通高中生物學課程標準（2017 年版2020 年修訂）》中相關實驗要求設計實驗方案，思考與討論“哪些細胞水平的生命活動依賴于活細胞的結構”，促進學生更好地理解與應用“細胞是生物體結構與生命活動的基本單位”這一生物學大概念。

二、尋找實驗證據，建構證據與主張之間的邏輯關系

證據是研究問題和推斷主張時必須引用的事實依據；實驗證據可以表征觀察或測量現象隨時間的變化趨勢，也可以表征不同目標或組別之間的差異、不同變量之間的差異。［3］教師指導學生以實驗為載體，尋找支持觀點的證據，并思考、討論證據是否能成為主張的有力“支持”。

為論證“活細胞是實現細胞水平的生命活動的必要條件”，實驗證據的關鍵在于自變量和因變量的確定。該實驗的自變量是“細胞的死活”，可以應用沸水處理或鹽酸處理等細胞處死方法。因變量的設計則取決于各學習小組選擇哪種細胞、觀察何種生命活動。

探究學習小組設計的方案各不相同。小組1-4 的實驗方案分別是：1.觀察具有活性及鹽酸處理的洋蔥外表皮是否能發生質壁分離現象。2.比較清水和熱水處理的等量的蘿卜條是否被紅墨水染料滲入。3.觀察分別將紅色花瓣放入清水和鹽酸處理后，花瓣色素分子是否滲出細胞。4.觀察黑藻細胞的細胞質環流現象是否受細胞活性的影響等。各小組學生討論、修改完善及實施方案。同時，在實驗報告上記錄實驗結果，分析實驗結果，得出實驗結論，獲得支持觀點的證據。為了方便實驗結果及實驗結論的交流和表達，以概念圖形式呈現實驗設計、實驗結果的分析過程及觀點的推理過程，或利用逆向設計原理展示為了得到觀點而探尋支持證據的過程。

三、輪詢論證探究，建構科學結論

以小組合作方式進行實驗論證，完成ADI 模型中的從問題到主張的初步探究。接著，繼續以輪詢方式深入論證，尋求支持主張的證據，完善、修改結論。

開展輪詢的主要方式是：A 小組派A1 代表展示匯報實驗報告，其余3 名組員A2、A3、A4 分別按順時針輪轉到B、C、D 小組參與聆聽和論證，B、C、D 小組學生同樣通過輪轉參與到A 組聽取匯報、發言辯駁與評審（圖2）。新的小組以“1+3”的組合構成。“1”指匯報的學生，“3”指來自其他組聽取匯報并進行評審的學生。

圖2 輪詢論證中的小組輪轉重組方式

在輪詢論證過程中，教師通過巡視、指導學生主要從“探究方案的實驗原理是否合理？實驗變量設置是否合理？實驗材料處理方式和操作方式是否合適？是否有利于減小誤差？實驗數據是否支持觀點？如果再次開展論證探究，你打算如何改進？”等方面進行質疑與辯護。

以A 小組為例，匯報的學生A1 展示了論證主張的過程：將新鮮的洋蔥鱗片葉外表皮置于質量濃度為0.3g/mL 的蔗糖溶液中，觀察到質壁分離現象。再應用引流法將該洋蔥鱗片葉外表皮置于清水中，觀察到質壁分離復原現象。說明活細胞在一定條件能發生質壁分離和復原的生理活動。聽取該觀點匯報后，B4學生首先對該實驗原理進行論證：植物活細胞具有選擇透過性的原生質層，當原生質層內外存在濃度差時，則發生質壁分離現象。可見該實驗是可行的。C3學生對實驗變量進行質疑與評價：該實驗目的是說明活細胞是完成生命活動的必要條件，自變量是細胞的死活，但A 小組的實驗并沒有設計對照實驗，應增加處死的洋蔥外表皮細胞進行對照實驗，檢驗后者是否也能發生質壁分離及復原現象。同時，C3 學生就避免實驗誤差等提出了重復實驗的建議。匯報的A1 學生表示贊成，修改實驗設計，加入了對照實驗。D2 學生則認為根據活細胞的生物膜具有選擇透過性，可以增加具有活性的和處死的洋蔥內表皮細胞是否能被臺盼藍染料染色來證明，使得證據更充分。3 位評審學生不僅在原小組中積極參與論證協商，而且主動參與到新小組的觀點論證。

四、組織三方評審評價，促進反思與修正

論證某一觀點時，小組成員可以通過參與探究活動，獲得第一手的資料來支持觀點；還可以通過參與其他組的介紹來獲得第二手的資料。在比較分析和辯駁中深化論證。并應用實驗論證探究能力評價表（表1）組織匯報學生、評審學生及教師等三方進行輪詢論證探究過程性評價，促進學生反思、修正實驗報告，提高論證能力與反思能力。

實驗論證探究能力評價表采用等級量表，在許桂芬等人關于科學論證能力評價標準的研究基礎上，［4］根據輪詢論證探究式教學模型（表1），參考有關專家意見制定的。本評價量表結合探究實驗過程，設計觀點主張、實驗證據、論證辯護及創新表現等4 個維度能力指標，并根據學生實驗論證探究能力的表現劃分“好、較好、一般、不足”等4 個水平。以此，引導學生主動參與輪詢論證探究學習，提高論證探究能力。

表1 實驗論證探究能力評價表

總之，教師應根據高中生物學課程要求，結合具體學情與教學內容，創設激發興趣型、解釋觀點型及探究活動型等輪詢論證探究式實驗。為了輪詢論證探究式活動順利實施，應指導學生逐步熟練應用輪詢論證探究模式。同時，應控制難度并適時地指導。特別是要加強對新組建的小組輪詢論證的指導，促進學生比較分析原小組與新小組的觀點、主張的異同，激發學生勇于質疑與辯護，學會應用事實證據論證主張、完善結論，在輪詢論證探究過程中深化生物學知識的理解與應用，發展論證探究能力及科學思維能力。