基于科學思維發展的高中生物學論證式教學
——以“動物細胞融合與單克隆抗體”教學為例

范艷艷

（福州第三中學濱海校區，福建 福州 350209）

科學思維是高中生物學學科核心素養之一，《普通高中生物學課程標準（2017 年版2020 年修訂）》強調高中生物學教學應引導學生尊重事實和證據，運用科學的思維方法認識、解決實際問題。［1］論證是科學實踐方法及培養學生科學思維的重要手段。將論證引入高中生物學課堂，有利于學生基于證據，分析、解決問題，逐步發展認知能力及元認知能力等科學思維能力。

一、高中生物學論證式教學模型與論證能力評價

（一）高中生物學論證式教學模型

英國著名學者斯蒂芬·愛德斯頓·圖爾敏（Stephen Edelston Toulmin）認為論證是基于資料的、合理的邏輯得出主張并說明理由的慎思明辨過程。［2］研究表明高中階段學生論證能力水平較低，學生信息再加工能力弱、缺乏質疑精神。［3］結合高中生物學課程課時有限、學生不了解論證結構等客觀因素，筆者研究與實踐高中生物學論證式教學模型（圖1），通過問題、任務等引導學生解讀、分析資料，體會事實證據的重要性，培養證據意識。促進學生學會利用資料提出初始主張，并通過對初始主張的質疑與辯駁，培養辯證看待問題的習慣與能力，發展科學思維。

圖1 高中生物學論證式教學模型

（二）高中生物學論證能力評價標準

主張或觀點、證據、推理與反駁等是科學論證能力的構成要素。學生基于客觀事實、實驗結論、重要概念等證據展開推理，進而形成主張或觀點，并對不同主張或觀點提出質疑與辯駁。以主張、證據、推理、反駁等四要素為基礎，構建高中生物學論證能力評價標準（表1）。［4］在高中生物學教學實踐過程中，結合學生填寫的論證過程主張表，依據論證能力評價標準開展評價，并利用評價結果指導教學，使得教學實踐更符合學生的學情，促進學生提高論證能力與科學思維能力。

表1 高中生物學論證能力評價標準

二、高中生物學論證式教學課例分析

本文以2007 年版人民教育出版社《高中生物·選修3·現代生物科技專題》中“動物細胞融合與單克隆抗體”之“雜交瘤細胞篩選”及“單克隆抗體制備流程模型構建”等教學為例，闡述高中生物學論證式教學策略。

（一）“雜交瘤細胞篩選”論證式教學

1.論證式教學過程

教師提供事實性資料：細胞合成DNA 有D、S 途徑，D 途徑是DNA 合成的主要途徑，但存在腺嘌呤時，無法通過D 途徑合成DNA。S 途徑是DNA 合成的補救途徑，在次黃嘌呤和胸腺嘧啶核苷存在的情況下，可經酶催化合成DNA。當DNA 合成受阻時，細胞無法通過有絲分裂增殖。不同類型細胞合成DNA 的途徑不同，人淋巴細胞中有D、S 合成途徑，但自身增殖能力有限；鼠骨髓瘤細胞中只有D 途徑，但能無限增殖。［5］引導學生運用資料論證：如何篩選既能無限增殖、又能產生特異性抗體的雜交瘤細胞？（圖2）培養學生運用資料，提出主張的能力（表2）。

圖2 “雜交瘤細胞篩選”方案論證過程

2.論證能力評價及其意義

根據論證能力評價標準，“雜交瘤細胞”論證主張表（表2）中“證據”評價標準是評價水平二，“推理”及“補充證據或新的推理”評價標準是推理水平二，“初始主張”及“完善主張”評價標準是主張水平二。若學生無法從資料中獲取信息或無法完整表述所得到的證據，說明學生運用資料舉證能力弱，應當在課堂教學、習題中注重資料任務的設置與分析。若學生能列出證據，但無法厘清證據與主張之間的邏輯關系，或無法正確陳述推理過程與主張，說明學生邏輯思維能力較弱，應當注重因果邏輯關系的練習。在習題中，多給學生機會進行闡述，表達自己的觀點。若學生能結合資料提煉出較完整的多個證據，且較清晰地闡明推理過程與主張，說明該生具備最基本的論證能力，可側重提升結構不良情境中提出主張、質疑辯駁等批判性思維能力。只有根據學生科學論證能力實際情況，設計與實施論證活動，才能更好地達成教學目標，逐步提高學生的論證能力與科學思維能力。

表2 “雜交瘤細胞”論證主張表

（二）“單克隆抗體制備流程模型構建”論證式教學

概念模型的建構有利于學生深入理解知識形成過程，促進思維發展與問題解決。模型教學包含模型的構建、評價與修正。［6］本課時運用論證式教學，以模型為基礎，引導學生有理有據地對所構建模型提出質疑與辯駁，并修正模型。

學生構建新冠病毒單克隆抗體制備的概念模型，教師請不同學習能力的學生分享并說明構建的理由，引導學生合理評價、質疑他人的模型或為自己的模型辯護，并完善或修正自己的模型（圖3）。該論證過程側重反駁能力的培養。若學生能利用事實基礎，合理闡述所質疑的觀點或推理過程，說明該生已達到反駁水平二；若學生能有理有據的質疑并提出新的觀點，說明該生已達到反駁水平三，具有較好的質疑與批判能力。

圖3 新冠病毒單克隆抗體制備概念模型論證過程

三、高中生物學論證式教學反思

“動物細胞融合與單克隆抗體”精心設計兩個論證環節。在“雜交瘤細胞篩選”的論證過程中，側重引導學生基于資料提煉證據，并通過一定的邏輯關系，得出主張這一論證環節的練習。在“單克隆抗體制備流程模型構建”的論證過程中，要求學生以所構建的模型為基礎，通過模型的比較與辨析，引發論證，側重培養學生質疑與辯駁能力。基于課堂教學內容的特點，結合不同的論證環節開展教學活動，既不影響正常的教學秩序，又能在教學過程中廣泛的開展論證式教學活動。同時，“動物細胞融合與單克隆抗體”論證式教學開展過程性評價，應用主張表評價學生論證活動表現與論證能力，有助于學生明確自己的優勢與不足，教師掌握班級學生的論證水平及薄弱環節，為實現精準教與學做準備。

在高中生物學課堂教學中運用論證式教學，引導學生開展尋找證據、提出主張、質疑與辯駁等論證活動，有助于學生獲取、遷移應用與內化知識，發展科學思維能力及科學論證能力。