指向科學(xué)思維的初中生物學(xué)論證式教學(xué)

摘 要：論證式教學(xué)作為一種新型教學(xué)模式，主要利用論證活動，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷評價(jià)資料、提出主張、辯論駁斥的論證過程，進(jìn)而促進(jìn)其科學(xué)思維的形成。其中浸入式教學(xué)策略因符合初中學(xué)生的學(xué)習(xí)認(rèn)知水平而廣受教師青睞。本文以“病毒”一章內(nèi)容為例，探討如何在初中生物學(xué)教學(xué)中運(yùn)用論證式教學(xué)策略發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維，以期為優(yōu)化該策略下的教學(xué)模式提供有效指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：科學(xué)思維；論證式教學(xué)；初中生物學(xué)教學(xué)

文章編號：1003-7586（2024）08-0022-04 中圖分類號：G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡稱《義教課標(biāo)》）建議使用論證或科學(xué)論證策略來培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。［1］論證式教學(xué)是將科學(xué)論證的方法引入課堂，讓學(xué)生模擬科學(xué)家論證的全部過程，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。論證式教學(xué)策略分為浸入式教學(xué)策略、結(jié)構(gòu)式教學(xué)策略和社會科學(xué)式教學(xué)策略。［2］其中，浸入式教學(xué)策略是將論證過程整合到學(xué)生的科學(xué)實(shí)踐中，并貫穿于提出問題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、解讀資料的整個(gè)探究過程，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生對生物學(xué)知識的學(xué)習(xí)和理解。對于初中階段的學(xué)生，浸入式教學(xué)策略符合該階段學(xué)生的學(xué)習(xí)認(rèn)知水平，能促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展。本文以人教版義務(wù)教育教科書《生物學(xué)·八年級·上冊》（以下簡稱“教材”）中的“病毒”一章為例，探討如何在初中生物學(xué)教學(xué)中運(yùn)用論證式教學(xué)策略發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維。

1 教材分析及設(shè)計(jì)思路

“病毒”位于教材的第五單元第五章，屬于《義教課標(biāo)》七個(gè)課程內(nèi)容中的“生物的多樣性”部分。在開始本節(jié)教學(xué)前，學(xué)生已經(jīng)對細(xì)菌和真菌的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生存條件和繁殖方式具有初步了解。同時(shí)，由于親身經(jīng)歷了新冠疫情，學(xué)生對病毒這類特殊生命形式產(chǎn)生了充足的好奇心和求知欲。

根據(jù)論證式教學(xué)策略和初中學(xué)生的認(rèn)知水平發(fā)展規(guī)律，初中生物學(xué)教學(xué)中應(yīng)分步推進(jìn)論證式教學(xué)策略的實(shí)施。［3］八年級的學(xué)生已經(jīng)初步具有了“發(fā)現(xiàn)問題，引出論題”和“使用科學(xué)方法，收集證據(jù)”的論證能力。教師通過指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行角色扮演，回顧發(fā)現(xiàn)病毒的科學(xué)史，幫助學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的生物學(xué)知識解決實(shí)際問題，引導(dǎo)學(xué)生像科學(xué)家一樣思考、論證。教師通過引導(dǎo)學(xué)生探究病毒的科學(xué)史，促進(jìn)學(xué)生掌握“構(gòu)建論證，闡述觀點(diǎn)”的論證方法。其次，《義教課標(biāo)》建議“通過列表等多種方式，對不同生物類群的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生活環(huán)境、繁殖方式等進(jìn)行比較，幫助學(xué)生逐步形成生物具有多樣性和統(tǒng)一性的認(rèn)識。”因此，教師還可以運(yùn)用比較、分類、歸納、分析等思維方法，幫助學(xué)生深入了解病毒在形態(tài)結(jié)構(gòu)、繁殖方式等方面的特殊性，引導(dǎo)學(xué)生辯證地分析問題，從而發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維。

2 教學(xué)目標(biāo)

（1）通過角色扮演回顧發(fā)現(xiàn)病毒的科學(xué)史，體驗(yàn)科學(xué)論證的過程，培養(yǎng)科學(xué)推理能力。

（2）通過圖片、數(shù)據(jù)等資料比較、分類、歸納病毒的形態(tài)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并與細(xì)菌、真菌進(jìn)行對比，全面認(rèn)識微生物，形成結(jié)構(gòu)與功能觀，發(fā)展邏輯思維。

（3）通過教學(xué)模型模擬并表述病毒的繁殖方式，加深病毒是特殊生命形式的認(rèn)識，培養(yǎng)抽象與概括能力。

3 教學(xué)過程

3.1 生活情境導(dǎo)入，激發(fā)學(xué)生求知欲

教師從學(xué)生請病假這一真實(shí)生活情境切入，展示疾控機(jī)構(gòu)對近期發(fā)熱病人增多原因的調(diào)查結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到近期疾病與病毒有關(guān)，從而引發(fā)學(xué)生思考：病毒為何分布廣泛，并且難以徹底消除？教師由上述疑問導(dǎo)入“病毒”這一章的教學(xué)，帶領(lǐng)學(xué)生從病毒的發(fā)現(xiàn)、結(jié)構(gòu)、繁殖等方面深入學(xué)習(xí)相關(guān)知識并探索答案。

設(shè)計(jì)意圖：冬季是冠狀病毒、流感病毒、呼吸道合胞病毒等病原體廣泛傳播的時(shí)期，其能夠引起人體產(chǎn)生肺炎、高熱等癥狀，導(dǎo)致部分學(xué)生請病假。教師從學(xué)生身邊的真實(shí)生活情境著手，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3.2 重走科學(xué)發(fā)現(xiàn)史，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)論證思維

3.2.1 激活知識聯(lián)結(jié)，體驗(yàn)科學(xué)論證過程

教師創(chuàng)設(shè)任務(wù)情境：19世紀(jì)末，俄國著名生物學(xué)家伊萬諾夫斯基（D. Iwanowski）接受政府的委托，開始探尋煙草花葉病的成因。教師組織學(xué)生扮演伊萬諾夫斯基的實(shí)驗(yàn)室成員，結(jié)合所學(xué)知識列舉導(dǎo)致煙草花葉病的可能原因。學(xué)生提出生物因素和非生物因素均可能使煙草植株患病的觀點(diǎn)。教師引導(dǎo)學(xué)生首先從生物因素進(jìn)行驗(yàn)證，以小組為單位通過科學(xué)方法對細(xì)菌、昆蟲幼蟲和真菌等生物因素進(jìn)行排查。學(xué)生描述用科學(xué)方法驗(yàn)證、排查的過程，并與其他同學(xué)分享討論。同時(shí)，教師鼓勵學(xué)生表述不同的觀點(diǎn)或質(zhì)疑，并組織其他學(xué)生進(jìn)行點(diǎn)評和補(bǔ)充。

設(shè)計(jì)意圖：教師通過設(shè)置角色扮演、情境任務(wù)和頭腦風(fēng)暴等活動，引導(dǎo)學(xué)生調(diào)動先前所學(xué)知識對煙草花葉病的成因進(jìn)行推測，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用已掌握的知識解決實(shí)際問題的能力。學(xué)生整理完成任務(wù)單填寫（見圖1），根據(jù)討論和補(bǔ)充的結(jié)果完善論證方案，促進(jìn)科學(xué)思維的可視化，教師可以對學(xué)生的科學(xué)思維發(fā)展進(jìn)行評價(jià)。教師通過組織學(xué)生進(jìn)行“病毒發(fā)現(xiàn)科學(xué)史”的角色扮演，引導(dǎo)學(xué)生使用科學(xué)的驗(yàn)證方法，提出觀點(diǎn)并接受質(zhì)疑和點(diǎn)評，體驗(yàn)科學(xué)論證的過程，從而培養(yǎng)學(xué)生發(fā)展質(zhì)疑批判的科學(xué)思維。

3.2.2 補(bǔ)充資料分析經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)意識

教師呈現(xiàn)資料：德國科學(xué)家麥爾（A. E. Mayer）懷疑煙草花葉病是由細(xì)菌感染引起的，然而麥爾利用當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的光學(xué)顯微鏡也未能從病株中找到細(xì)菌或真菌致病的實(shí)證。接著，教師展示伊萬諾夫斯基的經(jīng)典論證實(shí)驗(yàn)，組織學(xué)生對比兩次煙草花葉汁液的差異，歸納細(xì)菌過濾器在本實(shí)驗(yàn)中的作用，并預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果和相應(yīng)結(jié)論。最后，教師呈現(xiàn)真實(shí)歷史結(jié)果，伊萬諾夫斯基發(fā)現(xiàn)未知微生物，并推測出該微生物的體積比細(xì)菌更小。教師進(jìn)一步補(bǔ)充資料：20世紀(jì)初，研究者通過電子顯微鏡成功觀察到煙草花葉病毒的事實(shí)，印證了科學(xué)家們的猜想。

設(shè)計(jì)意圖：德國科學(xué)家麥爾的實(shí)驗(yàn)，一方面給予學(xué)生在科學(xué)推測和論證方法上的肯定，另一方面也讓學(xué)生意識到科學(xué)論證要有科學(xué)的證據(jù)作為支撐。最后組織學(xué)生對伊萬諾夫斯基的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析，科學(xué)預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論，從而幫助學(xué)生掌握“構(gòu)建論證，闡述觀點(diǎn)”的論證環(huán)節(jié)。

3.3 運(yùn)用多種科學(xué)思維方法，促進(jìn)學(xué)生形成結(jié)構(gòu)與功能觀

3.3.1 整理各種科學(xué)證據(jù)，學(xué)生探尋證據(jù)與邏輯的關(guān)系

教師對教材中的各種科學(xué)研究證據(jù)進(jìn)行梳理和補(bǔ)充，組織學(xué)生根據(jù)證據(jù)得出科學(xué)結(jié)論，并歸納病毒的結(jié)構(gòu)、大小等主要特征，填寫病毒主要特征表，具體如表1所示。

設(shè)計(jì)意圖：教師將病毒的大小、結(jié)構(gòu)等主要特征以科學(xué)研究資料形式呈現(xiàn)，組織學(xué)生根據(jù)科學(xué)研究證據(jù)推測結(jié)論。學(xué)生模擬科學(xué)家論證過程，并總結(jié)病毒的主要特征，進(jìn)一步幫助學(xué)生形成并掌握“構(gòu)建論證，闡述觀點(diǎn)”的論證思維。同時(shí)，通過探尋證據(jù)與結(jié)論之間的邏輯關(guān)系，幫助學(xué)生形成嚴(yán)密的邏輯思維，并認(rèn)識到這種思維對科學(xué)論證過程及其結(jié)論的重要意義。

3.3.2 運(yùn)用比較、歸納等科學(xué)思維方法，促進(jìn)學(xué)生形成結(jié)構(gòu)與功能觀

教師展示病毒、細(xì)菌和真菌的形態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖，組織學(xué)生通過整理表格比較三種微生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)和繁殖方式。學(xué)生通過思索填寫教師設(shè)計(jì)的微生物檢索流程圖（見圖2），根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對三種微生物進(jìn)行分類，培養(yǎng)學(xué)生對生物多樣性和統(tǒng)一性的正確認(rèn)知。最后，教師補(bǔ)充展示多種病毒類型，包括動物病毒、植物病毒及噬菌體。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生通過整理比較三種微生物在形態(tài)結(jié)構(gòu)和繁殖方式上的異同，深化理解相關(guān)知識點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的比較、歸納能力，同時(shí)運(yùn)用比較、歸納的科學(xué)思維，幫助學(xué)生形成結(jié)構(gòu)與功能觀。

3.3.3 模擬病毒的繁殖方式，培養(yǎng)學(xué)生的抽象概括能力

教師組織學(xué)生觀看噬菌體入侵細(xì)菌的視頻，學(xué)生根據(jù)視頻資料，利用活動式教具模擬噬菌體入侵細(xì)菌的大致過程（見圖3），概括病毒繁殖方式的特點(diǎn)。教師補(bǔ)充：不同病毒中的遺傳物質(zhì)有所不同，部分病毒的遺傳物質(zhì)為DNA，如噬菌體等；有的病毒則為RNA，如冠狀病毒等。

針對課前提出的“病毒為何分布廣泛，難以徹底消除”問題，學(xué)生可以運(yùn)用所學(xué)的病毒相關(guān)知識進(jìn)行分析、回答。

設(shè)計(jì)意圖：教師通過噬菌體入侵細(xì)菌的視頻直觀地展示病毒的繁殖過程，將抽象的文字轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢暬膭討B(tài)過程。教師組織學(xué)生動手用教學(xué)模型來呈現(xiàn)噬菌體入侵細(xì)菌過程，以建模的形式培養(yǎng)學(xué)生抽象概括和歸納的能力，并將思維過程可視化。

3.4 巧用科學(xué)研究進(jìn)展，辯證看待病毒與人類的關(guān)系

教師組織學(xué)生探討新冠疫情對人們生產(chǎn)生活的影響，由此引入病毒與人類關(guān)系的教學(xué)內(nèi)容。教師呈現(xiàn)病毒對動物、植物的危害案例以及人類如何利用病毒進(jìn)行疾病預(yù)防等資料，引導(dǎo)學(xué)生從正反兩面客觀分析病毒對人類的利弊，總結(jié)其復(fù)雜的關(guān)系。

設(shè)計(jì)意圖：教師從學(xué)生的真實(shí)生活情境出發(fā)，拓展探討病毒與人類關(guān)系的實(shí)例，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維，引導(dǎo)其辯證地看待病毒與人類的關(guān)系。

4 總結(jié)與反思

教師將病毒的發(fā)現(xiàn)過程巧妙地設(shè)計(jì)為“情境—問題”任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用已掌握的知識，主動對煙草花葉病的原因進(jìn)行猜想和論證設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)

用生物學(xué)知識解決實(shí)際問題的思維習(xí)慣和能力。教師進(jìn)一步組織學(xué)生對伊萬諾夫斯基的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析和論證，最后呈現(xiàn)電子顯微鏡看到病毒的實(shí)證，印證學(xué)生的猜想，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維。整個(gè)教學(xué)過程中，學(xué)生圍繞“情境—問題”任務(wù)主動運(yùn)用所學(xué)的生物學(xué)知識解決實(shí)際問題，不僅了解了病毒發(fā)現(xiàn)的過程，還學(xué)習(xí)了論證、科學(xué)推測等科學(xué)思維方法。

在學(xué)習(xí)病毒的主要特征時(shí)，教師將相關(guān)資料以科學(xué)證據(jù)的形式呈現(xiàn)，組織學(xué)生模仿科學(xué)家根據(jù)證據(jù)進(jìn)行科學(xué)推測的方法。這樣的論證式教學(xué)能培養(yǎng)學(xué)生形成邏輯推理的科學(xué)思維，并幫助學(xué)生建立生命觀念。

教師利用“探尋煙草花葉病原因任務(wù)單”“微生物檢索流程圖”和“噬菌體入侵細(xì)菌活動式教具”等元素幫助學(xué)生將思維可視化，從而培養(yǎng)學(xué)生抽象和歸納的科學(xué)思維。同時(shí)，這種可視化的思維表達(dá)，便于教師對學(xué)生的科學(xué)思維水平進(jìn)行評價(jià)，從而及時(shí)對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，幫助學(xué)生更深入地理解知識。

參考文獻(xiàn)

［1］劉恩山.義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）解讀［M］.北京：北京師范大學(xué)出版社，2022：43.

［2］何嘉媛，劉恩山.論證式教學(xué)策略的發(fā)展及其在理科教學(xué)中的應(yīng)用［J］.生物學(xué)通報(bào)，2012，47（5）：31-34.

［3］鄧少莉.例談?wù)撟C式教學(xué)策略在初中生物學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用［J］.中學(xué)生物學(xué)，2020（Z1）：38-40.