基于高中生物核心素養的論證式教學探索

方艷

摘?要：本文闡述了如何在DNA半保留復制新授課中使用論證式教學，文章通過主張、證據、推理、反駁四個環節以及論證寫作階段，提高學生參與度，展現學生思維過程，讓學生學會如何提出、支持、評價及修正觀點，以促進學生生物學科核心素養的提升。

關鍵詞：高中生物;DNA;半保留復制;論證式教學;核心素養

中圖分類號：G633.91文獻標識碼：A ????文章編號：1992-7711（2020）07-039-2

【案例背景】

《普通高中生物學課程標準》中指出生物學核心素養包括生命觀念、科學思維、科學探究、社會責任四個方面，高中教育階段的生物學課程以提高學生生物學核心素養為宗旨。有學者指出科學探究是學生構建生物學科重要概念，凝練生成生命觀念，提升科學思維水平，認同生物學科在生產生活實踐中應用價值的重要途徑，在生物課堂教學中實施探究性教學是促進學生生物學科核心素養發展的重要內核，劉恩山等學者指出論證是科學的語言，是科學探究的核心，因此，采用論證式探究教學將有助于學生生物學核心素養的形成。筆者以論證式探究教學的方式實施了“DNA半保留復制方式的發現”一節內容的教學。

【案例描述】

1.準備階段：教師提供資料和學習單

資料1：沃森和克里克在發表DNA結構的論文末尾說了這樣一句話：It has not escaped our notice that the specific pairing we have postulated immediately suggests a possible copying mechanism for the genetic material（不出我們所料，我們所假設的特定堿基配對立即指明了一個遺傳物質可能有的復制機制）。隨后不久他們又發表了第二篇論文，在這篇論文中他們寫道，“由于每一條鏈上的堿基序列是同另外一條鏈互補的，因此當兩條鏈分開時，每一條鏈都可以作為建造DNA子鏈的模板。”他們的這一觀點受到了人們包括他們自己的質疑，因為人們不知道“雙鏈是怎樣分開的？”。所以科學家又提出了全保留復制和分散復制這兩種新的復制方式。

資料2、同位素標記法是生物科學中一種常用的技術，利用15N可以標記DNA分子中的含氮堿基，使14N的DNA、15N的DNA、14N15N的DNA的密度不同。

資料3：6mol/L的氯化銫溶液密度大約是1.7g/ml，將6mol/L的氯化銫溶液進行離心會形成1.65～1.75g/ml的密度梯度，14N的DNA、15N的DNA、14N15N的DNA在6mol/L的氯化銫溶液中離心后會進入到與自身密度相近溶液的區域，從而分散開來。

2.實施階段

（1）學生根據資料選擇自己認可的主張（DNA分子的復制方式），并填寫在學習單上。

（2）學生根據自己的主張（DNA分子的復制方式）思考為支持自己的主張需要搜集哪些證據并嘗試設計實驗，并填寫在學習單上。

（3）說出證據支持自己主張的理由，并填寫在學習單上。

（4）說出其他同學為支持他們各自主張（另有主張）可能提出的證據和理由，并針對這些證據和理由提出你的反駁。

（5）教師給學生介紹1953年沃森和克里克提出的DNA分子復制方式一直到1958年才由美塞爾森和斯塔爾用實驗的方法加以證明，并播放美塞爾森和斯塔爾利用大腸桿菌進行“DNA密度梯度離心實驗”的視頻資料。

3.反思階段

根據美塞爾森和斯塔爾的實驗過程和結果，教師學生合作對論證活動進行評價、反思。

4.論證寫作階段

每個學生自主寫出DNA分子復制方式的論證過程。

【案例反思】

反思本節課為什么能夠較好地落實“理解科學探究過程，構建生物學科重要概念，凝練生成生命觀念，提升科學思維水平，養成科學態度，提高生物學科核心素養”的教學目標，我認為主要有以下幾個方面的因素：

1.選擇了恰當的教學題材

選擇“DNA半保留復制方式的發現”一節作為論證式探究教學的題材是因為人們在研究DNA分子復制方式的科學史上存在過多種不同的觀點，由這些同時存在的競爭性觀點到最終達成共識的半保留復制理論，科學家們正是通過科學論證的方式實現的，以這一節內容作為論證題材可以為學生參與論證活動提供情境的可能，同時學生在對DNA復制方式進行探究、論證的過程中，可以像科學家一樣親身經歷知識的建構歷程，學會科學探究的方法、科學的思維方式，養成科學的態度，形成生命的觀念。

2.為學生參與論證活動提供了合適的支架，降低了論證活動的難度，提高了學生參與論證活動的信心和積極性

準備階段提供三則資料和一份學習單，第一則資料為關于DNA分子復制方式的三種競爭性觀點，為學生提供論證的情境;第二則資料為同位素標記法技術的介紹，第三則為不同密度物質的分離方法介紹。Osborne et al （2004）曾經指出學生在科學情境中進行論證比在社會科學性（SSI）情境中進行論證更加困難，因為在SSI情境中用來支持主張的證據多與學生的生活經驗有關，而科學情境中用來支持主張的證據多為相關科學知識，如果缺乏相關知識的儲備將會導致學生無法進行論證活動，因此本教學案例中提供的第二、第三則資料為學生參與論證活動提供了相關知識的準備，有利于學生有效地參與論證活動。

雖然已經介紹過論證的結構，但是學生在參與論證的過程中仍然會困難，通過學習單可以協助學生更加順利地以完整的論證結構來進行論證活動。

3.為學生進行真正的論證活動提供了課堂環境

改變以往體現教師的知識權威的由教師代為論證的偽論證活動，教師只為學生提供相關的資料和引導論證活動的學習單，讓學生親自參與論證活動：自己提出主張，提出證據能夠支持自己主張的理由，同時還考慮其他同學可能的另有觀點、證據和理由，并對其他同學的觀點進行反駁。教師不表明自己的觀點，不對學生的觀點做出對與錯的評價。

學生論證的結果如表1所示：

4.科學地設置教學環節

為了避免部分習慣于做聽眾，不愿意批判或挑戰他人觀點、表達自己觀點的學生能夠積極地參與到論證活動中來，在論證教學中設置了論證寫作環節，這樣可以讓所有的學生都能有效地參與到論證活動中來。

5.論證教學過程中隱含了科學本質觀教育的因素

為解釋DNA分子的復制現象，沃森和克里克及其他科學家提出了他們各自的主張，沃森和克里克的表述“不出我們所料，我們所假設的特定堿基配對立即指明了一個遺傳物質可能有的復制機制”很深刻地說出了科學是解釋自然界現象的一種嘗試，具有想象力和創造性的本質，同時，他們的這一觀點受到了人們包括他們自己的質疑，因為人們不知道“雙鏈是怎樣分開的？”表明一個新主張即使是由具有權威的科學家提出，它也需要接受大眾的質疑，可被新發現的證據所推翻、修正或接受，這體現了科學本質觀中推論和理論的關系。不同的科學家在對同樣的現象“DNA復制”進行解釋時提出了不同的主張，這體現了科學研究是基于科學家的經驗、具有理論負載的。美塞爾森和斯塔爾運用化學的方法進行生物學的研究，體現了科學研究方法的多元性、學科之間的關聯性，同時還體現了科學知識依賴于觀察、實驗證據。

（作者單位：鹽城市明達高級中學，江蘇 鹽城224002）