例談以生物學科核心素養為目標的論證式教學

范 捷

(浙江省紹興市第一中學 312000)

邵乃軍

(浙江省紹興市教育教學研究院 312000)

1 論證模式簡介

論證是一種基于真實的數據或資料，形成主張、做出決策并與同伴溝通交流的過程。將科學領域的論證引入課堂，可以促進學生更好地理解科學本質，落實基于生物學科核心素養的教學目標。TAP模式是最為經典的論證模式，其內容包括資料、主張、論據、支持、條件限制和反駁六個基本要素及各要素之間的聯系[1](圖1)。其中，資料指可主張的事實，如數據、圖表或簡短的敘述等；主張是論證過程中形成的結論；論據是說明資料如何推論至主張，提供所需的規則及證據；支持是用以證明提出的理由，往往是原理、定律和公式等；條件限制是指在特定條件限制下主張才能成立；反駁是指主張不能成立的情況[2]。

圖1 TAP論證模式

2 基于生物學科核心素養的教學實踐

2.1 創設情境，引發思考 Duschl與Osborne認為在進行論證教學時，必須提供給學生兩種重要的情境：“問題的情境”和“交談的情境”[3]。在相應的情境下，不僅能引發學生情感的共鳴，增強學生的社會責任感和使命感，亦能成功地引發出前概念，為迅速思考問題做好準備。例如：在開展“影響光合作用的環境因素”這一教學內容時，可首先展示一組數據：從2002—2015年，中國糧食進口量增長了780%！從2000年開始15年時間糧食價格上漲了50%，伴隨著城市的擴張，中國的耕地面積不斷減少，專家預測到2020年中國的糧食約有近2億噸的缺口！我們該如何應對這樣的糧食危機？在此情境下，學生提出在有限的土地面積上增加糧食產量，教師追問：如何增加糧食的產量？有學生根據光合作用的原理提出增強光照以提高光合作用效率，但也有少數學生指出：某些植物更喜歡陰暗潮濕的環境，強光照不一定會提高光合作用效率。此時的“同一問題不同看法”讓學生感到迷惑，而這恰恰可能是學生的迷思概念，為后續探究實驗收集證據、做出推斷、反駁等埋下伏筆。

2.2 實驗探究，收集證據 在傳統的實驗教學中，探究實驗常被曲解成機械化地操作，教學過程中教師掌控話語權，教導學生接受某一結論。為了改變這種假探究形式，以上述問題情境為例：學生根據自己的主張分組實驗以探究光照強度和光質兩種環境因素對光合速率的影響。教師通過學案的方式讓學生在課堂上討論并完成實驗原理、實驗材料、實驗步驟、實驗裝置等內容的填寫。然后通過組建4～5人一組的學習共同體，動手設計實驗裝置(圖2)，在操作過程中領悟變量控制的重要性。例如，用打孔器制備小圓葉片時，需要避開葉脈，取生長狀況相似的葉肉區域以控制無關變量；必須采用冷光燈以更好地控制實驗溫度；在不同組別的實驗中都要保證與光源相同的距離以控制實驗的自變量；記錄實驗結果要精確并重復多次，求取平均值以保證因變量測量的準確。通過實驗過程中的問題與觀察，學生對光合作用的認識不斷得以深化，設計的實驗方案不斷趨于合理，真正體現出在合作中探究、在探究中學習。

圖2 實驗裝置圖

2.3 引之以據，展開論證 在實驗完成后，教師根據TAP模式中的論證因子設計相關的“主張表”分組討論完成(表1)。“主張表”策略是論證教學的一種常用策略，它不僅有助于學生記錄并思考科學探究的活動過程，而且使學生在提出自己的解釋和主張時，有一個條理清晰的參考。

表1 論證活動中的“主張表”

在論證的過程中，教師需引導學生注意實驗數據的準確性、有效性，是否能做出反駁等。例如，在探究光照強度對光合作用的影響時，根據實驗的數據，有學生提出“隨光照強度的增加，光合速率增大”這一主張，但是極少學生會指出數據的不完整性，教師可引導：在弱光照或強光照下依然是這樣的規律嗎？由此使學生深入思考光反應與碳反應的關系，進而不斷完善主張。另外，在探究光質對光合作用的影響時，大部分學生根據實驗結果提出白光最有利于光合作用，但個別學生注意到實驗結果的準確性存在問題而提出質疑，并進一步通過實驗證明不同顏色的透明薄膜濾過白光后會導致光照強度下降，所以無法得出準確結論。

需要指出：論證教學不僅關注實驗的結果和最后的主張，更加注重的是論證的質量和過程。經過學生的討論和修改，光照強度對光合速率影響的論證過程如圖3。光質對光合作用的影響，由于實驗中無法控制等光照強度下的不同光波，所以學生后續通過網絡收集資料，提出：不同光質對光合速率的影響不盡相同，這與植物的年齡、種類、發育狀態等都有關。

圖3 光照強度對光合速率影響的論證過程

2.4 深化認識，學以致用 回應最初的情境，請學生為糧食增產提出合理建議。例如，有的提出合理密植，或是陰生和陽生植物間作，或是根據不同的植物對光照需求不同適時而植；也有的提出根據不同的植物選擇合適的光進行補充照射以提高光合速率。

3 結語

論證式的科學探究促使學生像科學家那樣收集資料、提出自己的主張，與同學、教師進行討論、辯駁。在此過程中需要學生進行深層次的理性思考，有利于其構建、理解和應用生物學概念，掌握科學探究的方法；有助于發展學生的科學探究能力、批判思維的能力與決策能力；亦可結合社會性問題，提升其社會責任感。總之，通過以科學探究活動為支撐點的論證式教學是落實生物學科核心素養培養的一條有效途徑。

(基金項目：浙江省2016年教研課題“基于高中生核心素養培養的生物課程實施研究”，No 06475；紹興市2017年規劃教改課題“基于生物學科核心素養的高中實驗教學整合與實施研究”，No SJG17314)