以論證式教學培養學生科學思維素養的實施策略探索

摘" 要：論證式教學是一種基于論證理論的教學模式，通過將論證引入課堂教學中，使學生經歷類似科學家一般地通過自主查找事實與證據以提出主張、歷經質疑與辯駁逐步完善主張并最終達成共識的過程，而這些過程都離不開思維活動。在課堂教學中有效實施論證式教學，可以端正學生的科學求知態度、培養學生的批判思維能力、解決學生的生活實際問題，進而潛移默化地提升學生的科學思維素養，這也是生物學學科核心素養所明確要求的。因此，教師可以在論證式教學中通過創設問題情境、營造論證氛圍、組建學習共同體以及強化科學表征等策略有效實施論證式教學，深入科學本質，培養科學思維。

關鍵詞：論證式教學；科學思維；實施策略；核心素養

中圖分類號：G421" " 文獻標識碼：A" " 文章編號：1673-7164（2023）02-0090-04

《普通高中生物學課程標準（2017年版）》對生物學學科核心素養提出“生命觀念”“科學思維”“科學探究”以及“社會責任”四點要求，其中對“科學思維”的詮釋如下：科學思維指尊重事實和證據，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，如能夠基于生物學事實和證據運用歸納和概括、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］。 “論證”已被國內外研究者證實是培養科學思維最行之有效的方法之一，在教學過程中合理實施論證式教學，可以達成提升學生生物學核心素養的目的。

一、論證式教學的概念界定

若想界定“論證式教學”的概念，首先要厘清何為“論證”、何為“教學”。綜合邏輯學領域、自然科學領域以及認知心理學領域的主要觀點，“論證”是共同體圍繞某一論題，利用科學的方法收集證據，運用一定的論證方式解釋、評價自己及他人證據與觀點之間的相關性，促進思維的交鋒，最終達成較為可接受結論的活動［2］。“教學”則是一種教與學緊密結合的雙邊活動，過程中學生通過教師的組織與引導來系統掌握基礎知識、培養必備技能、發展智力體力、提升科學素養等，最終成為社會所需要的人才。結合二者的內涵可以得出：“論證式教學”是將“論證”引入“教學”之中，由教師將教室塑造成生生、師生之間平等對話的平臺，引導學生通過自主查找事實與證據以提出主張、歷經質疑與辯駁逐步完善主張并最終達成共識的過程理解科學的本質，從而獲取科學知識并發展科學思維的探究式教學模式。根據教學中生生、師生互動頻率高低又將論證式教學分為兩類，一是以教師提出主張并進行說教，目的是使學生認同的傳統論證式教學，二是由教師引導學生自主搜集資料以提煉主張，并為主張進行闡述、辯護、質疑、反駁等論證活動的科學論證式教學。比起前者而言，后者可以幫助學生將之運用到推理、歸納等邏輯方法之中，因此提倡將科學的論證式教學模式運用到課堂之中，以提升學生的科學思維素養。

二、論證式教學于科學思維培養的價值

（一）端正學生的科學求知態度

圖爾敏論證模型（見圖1）常作為分析科學課堂論證過程的基礎，在科學教育研究中較為常用，主要由主張、資料、根據、支援、限定和反駁六個要素組成，其中，資料是論證的基礎，即任何研究或推斷開始所必需的材料或信息［3］。在論證式教學模式中，學生通過進行實驗、查閱文獻等途徑獲得資料，這些資料是提出主張時所必要的材料，也是回應質疑時最有力的證據。論證式教學十分重視自主獲得事實與證據并用其辯論的過程，因為它不僅是學生理解科學知識的切入點，也是構建知識體系的強有力支撐。學生在不斷用事實證據進行辯護、反駁的同時，也自覺學會如何尊重事實證據，實事求是。學生在論證活動中通過假設形成主張、搜集資料支撐主張、面對質疑為本人主張進行辯護或反思修改并最后達成共識等一系列過程中，不斷地以嚴謹的邏輯深入探索科學的本質，同時也在無形中端正了學生的求知態度。

（二）培養學生的批判思維能力

在日新月異的現代社會，學生需要批判性思維理性判斷各種撲面而來的信息、合理審察錯綜復雜的思想，以做出理智決策。而論證便是構成批判性思維的其中一環，如果說批判性思維是指向理性世界的明燈，那么論證就是培養批判性思維的必經之路。在論證式教學模式中，面對同一論題的多種主張，學生自主推理并思考其合理性，并基于事實證據評判，同時不斷修改完善自己的主張并得出最佳結論。過程中涉及了批判性思維的多個維度，學生不僅可以充分表達自己的主張，還可以在彼此溝通中基于證據進行辯護、質疑或反駁，在促進生生、師生之間多元化溝通的同時，有效培養學生的邏輯能力、問題意識以及懷疑精神等，以提升學生的批判性思維能力。

（三）解決學生的生活實際問題

隨著科學技術與日常生活的聯系越來越密切，學生對科學技術的理解程度也關系到學生解決實際生活問題的能力。論證式教學可以再現科學知識產生的過程，再現社會與科學技術之間互動與選擇的過程，促進學生對科學知識的相對真理性、可錯性、社會建構性等本質特征有更加深刻的體驗，對科學技術與社會之間相互影響、相互選擇的關系會有更加深刻的理解［4］。論證式教學可以培養學生基于證據提煉觀點或主張的能力，運用證據辯護或反駁的能力，選擇、權衡、評估、判斷的能力，表達、交流、溝通、協調的能力，推理、批判等高層次的思考能力以及敢于質疑、樂于探究的科學精神等，這均是可以解決學生生活實際問題所需要的。

三、以論證式教學培養學生科學思維素養的實施策略

比起由教師單方面的講授，論證式教學可以在生生、師生之間構建一種聯系網絡，通過論證的方式使信息快速交流，實現科學知識認知過程的外顯化、思維過程的可視化。但科學教育中論證式教學涉及“誰來論證，論證什么，怎樣論證，用什么論證”等環節，缺少某個環節或某個環節設計不當都將會導致論證教學的低效、無效甚至反效，如有師無生的論證式教學主體移位、有證無論的論證式教學目標缺位、有證無證的論證式教學行為錯位以及有據無駁的論證式教學證據離位等［5］。基于論證式教學的環節缺失以及其運用到教學活動中培養生物學學科核心素養的適切性，教師可以運用創設具有探究性、知識性的問題情境、營造寬松活躍、井然有序的論證氛圍、組建組內合作、組間競爭的學習共同體以及加強科學化、書面化的表征能力等策略開展論證式教學，以深入科學本質，培養科學思維。

（一） 創設具有探究性、知識性的問題情境

問題情境的創設是論證式教學的起點，有效創設問題情境有利于激發學生的好奇心與探索欲。那么何謂有效的問題情境？首先，問題情境需有探究性，不能指向唯一可能的答案，只有學生對問題具有不同的見解，才能實現不同觀點之間的爭鋒，也有助于論證活動的展開。對于生物學科而言，這個問題可以是教材實驗的優化方案，組織幾位對生物學科有濃厚興趣的學生在教師指導下進行課前預實驗，記錄并總結由于實驗材料、工具器材、操作方法等因素導致出現的問題，并于課上進行分享，學生經由思考討論后得出不同優化方案再根據其主張觀點分組進行實驗，不僅可以端正學生的求知態度，也使學生對實驗原理內容具有更為深刻的理解。這個問題也可以是在科學技術方面具有爭議的社會性科學議題（SSI），這類議題涉及道德兩難問題，往往會因為學生原則、立場以及思考方式的不同而出現不同的意見，無法取得共識便意味著擁有廣闊的論證空間。如在《轉基因產品的安全性》一節，教師可以“黃金大米”事件為導入，使學生就轉基因產品安全性進行討論，在提升學生的批判性思維能力以及生物學倫理水平的同時，論證式教學也由此展開。其次，問題情境需有知識性，并不是所有教材中的課題都適合論證式教學，教師需要深入鉆研并選擇其中具有一定思考價值的、與當前學習內容相聯系的、可以引起學生認知沖突的問題。如《生態環境的穩定性》一節，教師可以先介紹“府南河嚴重污染”事件，與學生觀念中“生態環境具有自我調節能力”的概念不符，隨后進行提問“具有自我調節能力的府南河為何還會被嚴重污染導致大部分動植物消失？”，以問題為指引引導學生進行討論，不僅可以激發學生的好奇心以及學習熱情，而且該問題還處于學生的最近發展區，學生可以通過論證的過程順利解決認知沖突，得到論證成就感，有效培養科學思維。

（二） 營造寬松活躍、井然有序的論證氛圍

為了順利地展開論證式教學，教師需要營造出寬松活躍的且融合教學內容的課堂氛圍，只有在這種氛圍下，學生才能順利排解心理負擔、調節情緒狀態，以更加飽滿的熱情積極參與到論證中。首先，考慮到學生思維方式、知識基礎等差異，應盡量給予學生充分的思考時間，確保每名學生都能在已有的學習材料中提煉出自己的觀點主張，并能用自主獲得的事實證據辯護或反駁，以獲得共識，其次，教師的語言、態度也影響著學生論證的參與程度及積極性，要時刻關注學生狀態，鼓勵學生分享自己的觀點、闡述獲得該觀點的思路與推理過程，并及時給予反饋。如此，每位學生都能充滿熱情地表達所思所想，體會到獲得肯定的成就感，真正地參與并融入課堂。

課堂也需規則秩序來維持，教師在論證開展之前應言明論證的各個要素及相應規則，如要求學生尊重每一位同學的主張，在他人陳述觀點時認真傾聽記錄，不能隨意打斷他人發言；要求學生的陳述必須基于自主搜集到的事實證據，發言簡明扼要、直奔主題，可圍繞主題適當展開；要求學生在積極參與討論的同時能保持獨立的思考，而不是人云亦云；要求學生敢于對他人的主張提出質疑，且能接納他人意見而調整自己的觀點，確保最終班級學習共同體能夠獲得共識等。過程中，教師也要塑造平等交流的環境，確保每位學生都有表達主張的機會，且各位學生表達的時間適當，盡量避免學生只陳述卻不交流、不反思的情況。保證寬松活躍而井然有序的論證氛圍是有效展開論證式教學，從而培養學生科學思維素養的前提條件。

（三） 組建組內合作、組間競爭的學習共同體

在論證式教學模式中，班級學生可以視為一個學習共同體，學習共同體的建立與維護是推動論證式教學模式順利實施的保障。班級學習共同體由若干學習小組組成，而學習小組由秉持同一主張的學生組成。有效組織組內合作，由組內各成員圍繞其主張各自分工，如資料的搜集、整理、分析、推理、歸納、總結等工作，在組內合作學習工作時，成員可能會選擇多種方式搜集證據，或提出多種論據佐證論點，在這個集思廣益的過程中也同時擴充了學生的知識儲備，使學生下次面對相似情境時可以用較短的時間尋找問題的最優解，在面對論證困境時也學會能夠通過團結協作來解決并克服。基于有效組織組間競爭，教師可以在論證環節添加類似道德兩難問題的辯論環節，引導各組成員進行駁斥辯論，最終選擇更有說服力的一方取勝，并在共同體的努力下得到最完整、最優化的結論，如此可以極大地調動學生學習積極性，尤其是在對他人的觀點進行質疑、或自己的觀點遭受反駁時，學生在不斷權衡和優化的爭鋒過程中，思維能力、論證能力、表達能力均得到極大提升，批判性思維也能得到培養和鍛煉的機會，科學思維素養也隨之提升。

（四） 加強科學化、書面化的表征能力

論證式教學可以使學生體驗到科學家一般的研究過程，這種過程應該是邏輯嚴密且充滿理性的。但在實際的教學過程中，學生由于科學論證能力、表征能力等較為不足，論證時往往會出現思維混亂等情況，導致發言時慌亂、卡殼，需要教師有意識地訓練，加強科學化、書面化的表征能力。首先，教師可以在組織論證前系統概述科學論證的過程與方法，同時注意將科學語言融入教學語言之中，使學生不自覺地進行學習模仿，以增強學生科學論證的意識。其次，教師可以要求學生在通過實驗探究、查閱文獻等途徑獲得的論證資料后，將其資料書面化，尋找可以支持自己主張的事實與證據并進行總結性的論述，整理并撰寫出有條理的證據鏈，如書寫學習報告、構建概念圖等，從而培養學生處理信息的能力和歸納概括的能力，同時增強書面表征能力。再者，教師應把握學生的思維發展過程，在學生進行論證的過程中運用一些論證性話語引導學生進行表達，例如《細胞核的結構和功能》一節，學生分別閱讀 “美西螈細胞核移植實驗”“蠑螈受精卵橫溢實驗”“變形蟲細胞切割實驗”“傘藻嫁接與核移植實驗”等材料后，以小組合作形式歸納細胞核的功能并表達交流，過程中，教師可以提問“你認為細胞核的功能有哪些？”“你有哪些證據可以用來證明細胞核的功能？”來使學生充分表達自己的主張、說明自己的立場，如果有學生持反對意見，便可以進一步提問“你不贊同哪些觀點？”“你能用哪些證據證明上位同學的觀點是錯誤的？”或者“你認為上位同學的觀點需要怎樣的限制條件使其更加準確？”來引導學生梳理思路后再進行反駁，逐步強化學生的表征能力，促進生生思維共享。

教師在面對教學過程中的狀況時應迅速做出反應，如學生交流時不知怎樣表述證據，或學生分享的證據脫離題目范圍等，使論證式教學有效展開。過程中，學生表征能力逐步增強，能夠以科學化、書面化的語言探討并闡述生命現象及其變化規律，達到提升科學思維素養的目的。

四、結語

《普通高中生物學課程標準（2017年版）》中提出的生物學學科核心素養中強調了培養學生科學思維的必要性，而論證式教學對學生科學思維素養的培養和提升有其不可忽視的重要性，也因此具有了切合于教育改革方向的新的價值。在實際教學過程中，教師應結合實際，分析教材、學情，安排合適的教學內容，選擇具有探究性、知識性的問題創設情境，營造寬松活躍的課堂氣氛，保證學生在有序的空間內運用科學的語言進行合作、競爭，并注意在論證活動進行中給予學生適時的引導、鼓勵與反饋，通過論證式教學真正使學生的科學知識學習與科學思維發展相互交融、相互促進。

參考文獻

［1］ 中華人民共和國教育部. 普通高中生物學課程標準（2017版）［M］. 北京：人民教育出版社，2017：4-5.

［2］ 王星喬，米廣春. 論證式教學：科學探究教學的新圖景［J］. 中國教育學刊，2010（10）：50-52.

［3］ 任紅艷，李廣洲. 圖爾敏論證模型在科學教育中的研究進展［J］. 外國中小學教育，2012（09）：28-34+40.

［4］ 唐小俊. 基于“論證”的教學過程模式及其應用策略研究［J］. 當代教育科學，2016（07）：51-54.

［5］ 任紅艷. 科學教育中論證教學的缺失與回歸［J］. 教育研究與實驗，2018（04）：57-61.

（責任編輯：羅欣）