基于高中生物學(xué)論證教學(xué)的科學(xué)思維培養(yǎng)路徑

呂國(guó)裕

摘? ?要：基于高中生物學(xué)論證教學(xué)，從概念視角剖析了歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維、創(chuàng)新性思維等科學(xué)思維，提出了相應(yīng)的多元培養(yǎng)路徑。

關(guān)鍵詞：論證教學(xué);科學(xué)思維;路徑

論證式教學(xué)主要包含提出問(wèn)題、收集證據(jù)、論證反駁、得出主張等階段[ 1 ]。《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年）版》中提出了高中生物學(xué)核心素養(yǎng)，其中科學(xué)思維是以事實(shí)和證據(jù)為基準(zhǔn)，通過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的態(tài)度，運(yùn)用科學(xué)的思維方法，解決問(wèn)題的思維習(xí)慣和能力[ 2 ]。科學(xué)思維旨在培養(yǎng)學(xué)生歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維、創(chuàng)新性思維等方面。剖析這些概念內(nèi)涵，緊扣教材資源，與同仁進(jìn)行論證教學(xué)下的科學(xué)思維培養(yǎng)路徑多元化的商討。

1? 基于論證教學(xué)，通過(guò)枚舉法、列表比較法、觀看視頻等進(jìn)行歸納與概括

概念剖析：歸納的推理順序是由個(gè)別到一般，包括完全歸納法和不完全歸納法。前者包含所有的研究對(duì)象，要窮盡全部對(duì)象。完全歸納推理具有合理的論證作用，是一種必然性推理，蘊(yùn)含結(jié)論主張，在論證教學(xué)中可用來(lái)證明觀點(diǎn)，反駁謬誤。不完全歸納法只是包含部分研究對(duì)象，雖不是全部對(duì)象，但也是科學(xué)的，通常可用簡(jiǎn)單枚舉法和科學(xué)歸納法。在論證教學(xué)中較常用到不完全歸納法，前提和結(jié)論主張是或然的關(guān)系，即前提條件是真實(shí)的，推出的結(jié)論不一定真實(shí)，因此論證教學(xué)時(shí)要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)結(jié)論主張進(jìn)行質(zhì)疑和反駁，不畏權(quán)威。概括是運(yùn)用對(duì)比比較的方法手段，抽象出事物共同的本質(zhì)特征，是論證的有力手段之一。

培養(yǎng)路徑：論證教學(xué)是講究證據(jù)意識(shí)，證據(jù)可以是一種事實(shí)、實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)等，但證據(jù)不可能窮盡，只能舉個(gè)別典型實(shí)例，然后通過(guò)歸納與概括推理，得出主張。培養(yǎng)歸納和概括的路徑可以有：可通過(guò)學(xué)生舉例后進(jìn)行歸納總結(jié)，如研究蛋白質(zhì)的種類和功能;可通過(guò)列表等形式進(jìn)行對(duì)比，如學(xué)習(xí)細(xì)胞器的種類和作用、不同細(xì)胞的細(xì)胞周期;可通過(guò)使用高倍顯微鏡等實(shí)驗(yàn)儀器觀察，如概括出原核細(xì)胞和真核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)區(qū)別;通過(guò)觀看視頻、動(dòng)畫(huà)、圖片等資源進(jìn)行概括推理，如觀看胰腺泡細(xì)胞分泌蛋白質(zhì)過(guò)程視頻，概括出分泌蛋白質(zhì)的合成和運(yùn)輸相關(guān)的細(xì)胞器;結(jié)合數(shù)學(xué)法，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜進(jìn)行不完全歸納推理，如依次講解二肽、三肽、四肽、五肽……多肽，然后歸納出氨基酸數(shù)目、肽鏈數(shù)目之間與形成的肽鍵數(shù)和脫去的水分子的關(guān)系。

2? 基于論證教學(xué)，通過(guò)角色扮演、假說(shuō)-演繹法、類比推理法等進(jìn)行演繹與推理

概念剖析：演繹的推理順序是一般（普遍）到個(gè)別（特殊），一般有三段論、假言推理和選言推理等形式。從一個(gè)命題出發(fā)，運(yùn)用邏輯的規(guī)則，推導(dǎo)出另一命題的過(guò)程，與個(gè)別到一般的歸納邏輯思維方向相反。推理根據(jù)已知判斷直接或間接推導(dǎo)出新判斷，由前提條件得出結(jié)論主張的過(guò)程，也可從結(jié)論主張倒推其必須的前提條件。推理的語(yǔ)言表述通常為因果關(guān)系的復(fù)句，如“因?yàn)椤浴薄坝纱丝梢?jiàn)”等作為推理的系詞。推理主要形式有演繹推理、歸納推理和類比推理，區(qū)別之一在于邏輯推理方向不同，運(yùn)用條件不同，但對(duì)于論證教學(xué)都是有力的論證手段。

培養(yǎng)路徑：在論證教學(xué)時(shí)，演繹推理是十分常見(jiàn)的思維方式，假說(shuō)-演繹法是人教版高中生物必修2重要的學(xué)科方法之一。在論證教學(xué)時(shí)，演繹推理主要貫穿在從事實(shí)到主張的推理過(guò)程中，在支持與反駁環(huán)節(jié)也常用到。培養(yǎng)演繹與推理的路徑可以有：通過(guò)角色扮演等活動(dòng)形式進(jìn)行演繹，如細(xì)胞免疫和體液免疫教學(xué)時(shí)運(yùn)用角色扮演形式演繹不同種類的細(xì)胞的作用;通過(guò)假設(shè)-演繹法進(jìn)行探究活動(dòng)，如論證孟德?tīng)柕幕蚍蛛x定律和基因自由組合定律等;通過(guò)類比推理法進(jìn)行推理，如論證基因在染色體上。

3? 基于論證教學(xué)，分析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能以及內(nèi)在關(guān)系等，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行建模

概念剖析：模型是為了達(dá)到表達(dá)概念的性質(zhì)等目的，作用是把主觀意識(shí)變成客觀闡述的形態(tài)結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)形式有實(shí)體或虛擬結(jié)構(gòu)。如果一件事物發(fā)生變化，由此構(gòu)建的模型也會(huì)隨之改變，具有一定的動(dòng)態(tài)性，并不是一成不變。模型從構(gòu)成形式、展示形式、分類等不同標(biāo)準(zhǔn)，分為實(shí)體模型和虛擬模型、平面展示和立體展示、數(shù)學(xué)模型、物理模型、結(jié)構(gòu)模型、概念模型、思維模型、仿真模型等。建模就是為了研究事物而建立模型的過(guò)程，是一個(gè)為了幫助理解事物之間關(guān)系而抽象的過(guò)程。建模的作用可以用來(lái)解釋已有的事物現(xiàn)象，也可以基于事物發(fā)展過(guò)程的連貫性規(guī)律預(yù)測(cè)事物的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)實(shí)際事物實(shí)行最優(yōu)化控制。

培養(yǎng)路徑：論證教學(xué)強(qiáng)調(diào)論證手段和方法，實(shí)現(xiàn)論證的形式多種多樣，模型與建模是論證手段之一，有利于支持主張。培養(yǎng)模型與建模的路徑有：通過(guò)分析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，根據(jù)系統(tǒng)的內(nèi)在關(guān)系建模，如構(gòu)建細(xì)胞膜流動(dòng)鑲嵌模型、真核細(xì)胞亞微鏡結(jié)構(gòu)模型等;通過(guò)分析系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)律，根據(jù)系統(tǒng)的作用機(jī)理建模，如血糖平衡調(diào)節(jié)模型、水鹽平衡調(diào)節(jié)模型等;通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)探究分析或?qū)嶒?yàn)結(jié)果處理，運(yùn)用已學(xué)的知識(shí)建模，如構(gòu)建酵母菌種群數(shù)量的變化模型、構(gòu)建數(shù)學(xué)模型研究土壤中小動(dòng)物類群豐富度等。

4? 基于論證教學(xué)，通過(guò)提出問(wèn)題、評(píng)價(jià)質(zhì)疑等方式發(fā)展批判性思維

概念剖析：批判性思維是一種高階思維，離不開(kāi)低階思維的支持，為了改善思維品質(zhì)，可按照一定的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)評(píng)價(jià)他人或自己的觀點(diǎn)、行為或思維過(guò)程，對(duì)司空見(jiàn)慣的現(xiàn)象，運(yùn)用不同的思維角度、方向等進(jìn)行質(zhì)疑、反思和矯正，重新審視自己的思維。它是一種與常規(guī)思維傾向不同的思維技能，通過(guò)分析、比較和綜合等充分的論證，往往使認(rèn)識(shí)更準(zhǔn)確、更全面。批判性思維是當(dāng)今社會(huì)急需的一種創(chuàng)新思維，可以通過(guò)論證教學(xué)得到很好地發(fā)展。

培養(yǎng)路徑：論證教學(xué)每一個(gè)環(huán)節(jié)都可進(jìn)行評(píng)價(jià)質(zhì)疑，如提問(wèn)是否有效、證據(jù)是否可靠、評(píng)價(jià)是否恰當(dāng)、支持是否有力、主張是否正確等。培養(yǎng)批判性思維的路徑可以有：通過(guò)提問(wèn)訓(xùn)練，掌握提問(wèn)的模式和方法，鍛煉批判性思維，如針對(duì)去年全球出現(xiàn)的引起肺炎的新型冠狀病毒，6問(wèn)法（Who、What、Where、When、Why、How）就是一套很好用的提問(wèn)模式——它是一種SARS變異病毒嗎？人會(huì)傳動(dòng)物嗎？病毒從哪里來(lái)？什么時(shí)候會(huì)消失？為什么會(huì)大爆發(fā)？喝高度酒可殺死病毒嗎？等;通過(guò)評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)發(fā)展批判性思維，如教師提供關(guān)于免疫治療加靶向治療的效果與傳統(tǒng)的化療效果的資料，學(xué)生得出提高免疫治療加靶向治療的效果比傳統(tǒng)的化療效果好的觀點(diǎn)，判斷證據(jù)與觀點(diǎn)是否正確關(guān)聯(lián)？可引導(dǎo)學(xué)生提出質(zhì)疑：作出判斷的依據(jù)是數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)研究還是猜想？資料來(lái)源是權(quán)威雜志還是一般網(wǎng)絡(luò)資料？

5? 基于論證教學(xué)，通過(guò)培養(yǎng)發(fā)散思維、直覺(jué)思維等方式發(fā)展創(chuàng)新性思維

概念剖析：創(chuàng)新性思維離不開(kāi)記憶、理解、聯(lián)想等低階性思維能力，表現(xiàn)為開(kāi)拓新領(lǐng)域或開(kāi)創(chuàng)新成果，不受固有知識(shí)的限制和傳統(tǒng)方法的束縛，能運(yùn)用新角度、新觀點(diǎn)、新方法、新設(shè)想，從不同的層次、不同的結(jié)構(gòu)去發(fā)散性、創(chuàng)新性解決生活實(shí)踐或?qū)W習(xí)探究情境的問(wèn)題[ 3 ]。思維有時(shí)是直覺(jué)、頓悟、靈感，批判性思維是創(chuàng)新性思維的基礎(chǔ)，創(chuàng)新性思維是批判性思維的必然。創(chuàng)新性思維范疇很廣，如對(duì)立思維、發(fā)散思維、逆向思維等，具有獨(dú)特的批判性、深刻的靈活性，它是論證教學(xué)追求的最高境界。

培養(yǎng)路徑：中學(xué)生遷移創(chuàng)新能力表現(xiàn)不佳，低水平的占93.4%，高水平僅占6.6%[ 3 ]。創(chuàng)新性思維不是先天的，后天訓(xùn)練可形成，它發(fā)展于一般思維又有別于一般常規(guī)思維。論證教學(xué)就是創(chuàng)新性思維培養(yǎng)良好的教學(xué)模式之一，由證據(jù)到初步主張需要學(xué)生大膽猜測(cè)，發(fā)揮學(xué)生想象力，調(diào)動(dòng)學(xué)生思維的發(fā)散性和創(chuàng)新性。培養(yǎng)創(chuàng)新性思維的路徑可以有：大膽猜想，小心求證，分析推斷。如嘗試提出不同于教材的新的細(xì)胞衰老學(xué)說(shuō)、生物進(jìn)化學(xué)說(shuō)、遺傳定律等;充分發(fā)散，擴(kuò)大思維寬度。如防治艾滋病的新思路有免疫療法、陷阱法、RNA降解法等;依托直覺(jué)思維，發(fā)揮瞬息即逝的直覺(jué)靈感。如根據(jù)教師提供的史實(shí)，構(gòu)想細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)模型演變過(guò)程。

與常規(guī)教學(xué)比，論證教學(xué)使科學(xué)思維不停留在某個(gè)環(huán)節(jié)，而是向思維深度不斷推進(jìn)，形成完整的證據(jù)鏈。如論證教學(xué)不能戛然而止于歸納概括后得出主張，還必須尋找證據(jù)來(lái)支持，引導(dǎo)學(xué)生提出質(zhì)疑。“基因控制性狀”一節(jié)，通過(guò)囊性纖維病和鐮刀型細(xì)胞貧血癥兩個(gè)實(shí)例歸納概括，得出初步主張：基因可通過(guò)控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制性狀。如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證？證據(jù)：水熊是地球上生命力最頑強(qiáng)的生物，抗輻射能力是人類的千倍之多。將水熊的抗輻射基因Dsup、Dsup基因且抑制蛋白組轉(zhuǎn)入人類細(xì)胞，實(shí)驗(yàn)分為無(wú)輻射處理組和輻射處理組。實(shí)驗(yàn)結(jié)果略。分析：轉(zhuǎn)入Dsup基因但同時(shí)抑制蛋白質(zhì)合成，人的細(xì)胞仍然會(huì)迅速死亡，表明即使有基因存在，沒(méi)有蛋白質(zhì)，人細(xì)胞仍沒(méi)有抗輻射的能力。質(zhì)疑：是否是唯一途徑？通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)照和白化病實(shí)例，完善最終主張。

科學(xué)思維要嚴(yán)謹(jǐn)求真，運(yùn)用實(shí)證性邏輯思維應(yīng)對(duì)各種問(wèn)題[ 4 ]。科學(xué)思維不僅僅局限以上五個(gè)方面，具有更廣的內(nèi)涵，在論證教學(xué)單課時(shí)中不可能只是單獨(dú)培養(yǎng)某個(gè)維度，也不可能全部涵蓋，必然具有單元整體綜合性，培養(yǎng)科學(xué)思維路徑是多元的，論證教學(xué)與科學(xué)思維兩者關(guān)系研究的越深，培養(yǎng)路徑就越豐富，成效也就會(huì)越大。

參考文獻(xiàn)：

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