論證式教學(xué)在高中生物教學(xué)中的運(yùn)用

洪海鸞

[摘 要]將“論證”活動(dòng)引入學(xué)科學(xué)習(xí)，可以培養(yǎng)學(xué)生的論證能力與科學(xué)探究能力，加深學(xué)生對(duì)科學(xué)概念及其本質(zhì)的理解，提高學(xué)生在解決問(wèn)題時(shí)的判斷和決策等能力。基于圖爾敏的“論證圖式”，結(jié)合生物學(xué)科的教學(xué)特點(diǎn)，實(shí)施論證式教學(xué)，可實(shí)現(xiàn)教師與學(xué)生的有效互動(dòng)，有效達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。

[關(guān)鍵詞]論證式教學(xué)；高中生物教學(xué)；生態(tài)系統(tǒng)；能量流動(dòng)

[中圖分類(lèi)號(hào)] G633.91 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1674-6058（2018）20-0085-02

《生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)》一節(jié)以“生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”中的食物鏈為基礎(chǔ)，內(nèi)容包括“生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)的過(guò)程”和“能量流動(dòng)的特點(diǎn)”兩部分，同時(shí)涉及之前學(xué)過(guò)的“光合作用”“細(xì)胞呼吸”方面的知識(shí)，因此具有較強(qiáng)的綜合性。傳統(tǒng)的教學(xué)是讓學(xué)生帶著猜想去尋找答案，而后直接呈現(xiàn)科學(xué)家的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，是一種確定的、靜態(tài)的認(rèn)知模式。筆者在教學(xué)中基于圖爾敏的“論證圖式”，結(jié)合生物學(xué)科的教學(xué)特點(diǎn)，建構(gòu)了論證式教學(xué)模式。這一模式的重點(diǎn)在于帶領(lǐng)學(xué)生參與數(shù)據(jù)的整理、處理、分析活動(dòng)，通過(guò)數(shù)據(jù)闡釋生物學(xué)現(xiàn)象以及規(guī)律，以提高學(xué)生數(shù)據(jù)分析和處理的能力、科學(xué)探究能力和論證能力。

一、創(chuàng)設(shè)情境，設(shè)置懸疑

筆者首先以教材中的“問(wèn)題探討”為切入點(diǎn)，投影“魯濱遜漂流記”的封面，講述故事：“在英國(guó)的約克城有一個(gè)叫魯濱遜的水手，自小就對(duì)航海有著很濃厚的興趣，長(zhǎng)大后，他坐船前往幾內(nèi)亞，但在途中遇到滔天巨浪，船沉了，作為唯一的幸存者，他被海浪推到一個(gè)荒島上，但他依舊保持著強(qiáng)烈的求生欲望。為了避免野獸、野人的侵犯，他在荒島上建起一座“城堡”，就這樣孤獨(dú)地生存了28年后，最終回到了故鄉(xiāng)。”接著提問(wèn)：“如果這樣的事情發(fā)生在你身上，你的身邊只有15公斤玉米和1只母雞，你應(yīng)該怎么做才能生存更長(zhǎng)的時(shí)間？”

二、提出觀點(diǎn)，解釋理由

在這個(gè)環(huán)節(jié)中，學(xué)生積極發(fā)言、各抒己見(jiàn)。教師收集整理學(xué)生的觀點(diǎn)，即生存策略，可歸納為：A.先后吃掉雞和玉米；B.將玉米分兩份，一份自己吃，一份養(yǎng)雞，以雞下的蛋為食物，最后吃雞。投影兩條策略，讓學(xué)生加以選擇，教師統(tǒng)計(jì)各自主張的人數(shù)，要求代表發(fā)言闡述選擇策略A或B的理由，但顯然由于學(xué)生現(xiàn)有的水平和已有的知識(shí)有限，不能拿出足夠的證據(jù)來(lái)使對(duì)方信服。這時(shí)，教師設(shè)計(jì)導(dǎo)學(xué)案活動(dòng)1，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)生物結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)的原理，分析食物鏈（網(wǎng)）形成的能量在食物鏈（網(wǎng)）中流動(dòng)的規(guī)律。

[導(dǎo)學(xué)案活動(dòng)1]如果是你，會(huì)選擇哪個(gè)策略？為什么？請(qǐng)畫(huà)出這兩個(gè)策略中所蘊(yùn)含的關(guān)系。

A.先后吃掉雞和玉米。

B.將玉米分兩份，一份自己吃，一份養(yǎng)雞，以雞下的蛋為食物，最后吃雞。

分析兩條食物鏈的不同之處在于，A策略中玉米的全部能量直接流向人，而B(niǎo)策略中玉米的能量一部分流向人，另一部分先流向雞再流向人。究竟玉米和雞的能量怎樣流動(dòng)才能使人獲得最多的能量呢？

三、尋找證據(jù)，支持觀點(diǎn)

證據(jù)問(wèn)題是論證式教學(xué)的核心問(wèn)題，全部教學(xué)活動(dòng)實(shí)際上都是圍繞證據(jù)的搜集和運(yùn)用進(jìn)行的。為了帶領(lǐng)學(xué)生一起尋找證據(jù)，教師首先提供預(yù)備案讓學(xué)生填空，要求學(xué)生回顧與能量有關(guān)的幾個(gè)問(wèn)題，如光合作用過(guò)程的能量發(fā)生怎樣的變化？呼吸作用過(guò)程的能量是如何變化的？1mol葡萄糖（2870 kJ）氧化分解之后，其中有1161 kJ保存在ATP中，剩下的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮懿⑨尫懦鋈ィ瑒t其能量轉(zhuǎn)化效率為多少？這樣可引導(dǎo)學(xué)生把注意力集中在能量的變化上，為尋求證據(jù)提供幫助。接著，讓學(xué)生分組協(xié)作完成導(dǎo)學(xué)案活動(dòng)2。

[導(dǎo)學(xué)案活動(dòng)2]能量分別流經(jīng)一株玉米和一只雞的來(lái)源和去路是什么？用箭頭表示能量流動(dòng)的方向，標(biāo)注有關(guān)的生理過(guò)程（小組合作完成）。

學(xué)生完成活動(dòng)并展示成果后，教師提問(wèn)：“能量在生態(tài)系統(tǒng)中轉(zhuǎn)移的單位是什么？”然后通過(guò)圖示來(lái)闡述能量在生態(tài)系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)移，從“個(gè)體”研究對(duì)象著手，最終轉(zhuǎn)移到“營(yíng)養(yǎng)級(jí)”研究對(duì)象上來(lái)，在這一過(guò)程中讓學(xué)生學(xué)會(huì)研究生態(tài)系統(tǒng)的方法。

在初步鞏固成果的基礎(chǔ)上，問(wèn)學(xué)生是否找到證據(jù)，學(xué)生表示沒(méi)有找到。怎么辦呢？教師接著點(diǎn)撥：“如果把第一和第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)聯(lián)系起來(lái)，再進(jìn)一步聯(lián)系第三和第四營(yíng)養(yǎng)級(jí)，構(gòu)建一個(gè)能量流動(dòng)模型，看看能否找到證據(jù)。”接著，讓學(xué)生完成導(dǎo)學(xué)案活動(dòng)3。

[導(dǎo)學(xué)案活動(dòng)3]構(gòu)建、修正能量流動(dòng)模型并在方框內(nèi)和橫線上填寫(xiě)合適的文字。

首先，學(xué)生完成建模，講解意圖，修正圖解。詳細(xì)分析圖解（能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化、散失），再次把玉米、雞、人寫(xiě)在各營(yíng)養(yǎng)級(jí)所處的位置。此時(shí)問(wèn)學(xué)生找到證據(jù)沒(méi)有，學(xué)生表示找到了，他們從模型上能夠直觀地看出“如果人直接吃玉米，人是初級(jí)消費(fèi)者，如果雞吃玉米，人再吃雞，人是次級(jí)消費(fèi)者，能量損失更多，因此 A生存策略具有優(yōu)勢(shì)”。

其次，鞏固成果，小結(jié)能量流動(dòng)的概念和過(guò)程。教師進(jìn)一步點(diǎn)撥：“從模型分析來(lái)看A生存策略具有優(yōu)勢(shì)，可以說(shuō)初步找到了證據(jù)，但在科學(xué)研究中光是定性分析是不夠的，還需要定量分析作為支撐。

最后，教師利用多媒體展示林德曼的研究資料，引導(dǎo)學(xué)生完成導(dǎo)學(xué)案活動(dòng)4，分析討論賽達(dá)伯格湖每一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量的來(lái)源與去路，計(jì)算上下?tīng)I(yíng)養(yǎng)級(jí)能量的傳遞效率。

[導(dǎo)學(xué)案活動(dòng)4]數(shù)一數(shù)賽達(dá)伯格湖各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量去路有幾條，填表并計(jì)算出入比。

這些知識(shí)是教材的重難點(diǎn)知識(shí)，在圖解計(jì)算的過(guò)程中，教師應(yīng)幫助學(xué)生理解能量守恒定律，探討能量轉(zhuǎn)移的特點(diǎn)。

四、認(rèn)可觀點(diǎn)，歸納結(jié)論

基于能量轉(zhuǎn)移的特點(diǎn)，讓學(xué)生對(duì)生存策略再次進(jìn)行選擇，并說(shuō)明理由。同時(shí)完成導(dǎo)學(xué)案活動(dòng)5。

[導(dǎo)學(xué)案活動(dòng)5]請(qǐng)定量分析人所獲得的能量（假設(shè)玉米15 kg，雞3 kg，按最大傳遞效率20%計(jì)算）。

學(xué)生計(jì)算結(jié)果如下：

A. 3×20%+15×20%=3.6（kg）。

B. （15×1/3×20%+3）×20%+15×2/3×20%=2.8（kg）。

學(xué)生再次對(duì)策略A和B進(jìn)行選擇，教師統(tǒng)計(jì)人數(shù)，讓小組代表發(fā)言闡述選擇策略A或B的理由，學(xué)生各持己見(jiàn)。通過(guò)計(jì)算，得出結(jié)論：A生存策略具有優(yōu)勢(shì)。

綜上可知，在論證式教學(xué)中，學(xué)生學(xué)會(huì)從不同的角度進(jìn)行思考，當(dāng)常規(guī)思維無(wú)法解決問(wèn)題時(shí)，馬上轉(zhuǎn)換角度，突破舊的思維模式，能在較短的時(shí)間內(nèi)解決問(wèn)題。學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中逐步發(fā)展理性思維，能夠基于生物學(xué)事實(shí)和證據(jù)運(yùn)用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維等方法，探討、闡釋生命現(xiàn)象及規(guī)律，審視或論證生物學(xué)社會(huì)議題，形成積極的科學(xué)態(tài)度，發(fā)展終身學(xué)習(xí)的能力。

當(dāng)然，這種教學(xué)模式也需要教師改變自我，將自身更多地定位為“咨詢師”或“顧問(wèn)”參與學(xué)生的一系列活動(dòng)，而不是以前的掌控者。

（責(zé)任編輯 黃春香）