論證式教學(xué)策略在科學(xué)理論學(xué)習(xí)中的具體實(shí)踐應(yīng)用

樊熒熒 馬春花

1問題的提出

高中生物學(xué)是科學(xué)領(lǐng)域的重要學(xué)科之一，其精要是向?qū)W生揭示自然科學(xué)的本質(zhì)、現(xiàn)象和規(guī)律，包含對這些現(xiàn)象或事實(shí)科學(xué)界說和系統(tǒng)解釋后形成的科學(xué)理論體系、蘊(yùn)含的思維方式和探究過程。不管是理論體系還是思維方式的培養(yǎng)，都不是一蹴而就的，而是歷代科學(xué)家歷經(jīng)重重困難，通過觀察、提問、尋找證據(jù)、檢驗(yàn)假設(shè)等方式在“正確-錯誤-正確”的循環(huán)中逐步修正而形成的被絕大多數(shù)人認(rèn)可的理論框架。但是在傳統(tǒng)的科學(xué)教學(xué)中，教師往往采用講授型的教學(xué)方式告訴學(xué)生某個科學(xué)理論的概念、原理。這種做法無疑是強(qiáng)調(diào)了科學(xué)理論的權(quán)威性，導(dǎo)致學(xué)生誤認(rèn)為科學(xué)理論就是真理，必須全盤接受，且完全抑制了學(xué)生思維的發(fā)展，不利于學(xué)生從內(nèi)心真正地理解該科學(xué)理論從而認(rèn)可和接受它。實(shí)質(zhì)上，科學(xué)理論的提出本身就是論證的過程，所以在科學(xué)理論的教學(xué)中亟需引入當(dāng)前國際科學(xué)教育研究領(lǐng)域所關(guān)注的熱點(diǎn)——論證

式教學(xué)策略。

2論證式教學(xué)

《普通邏輯學(xué)》中對“論證”的闡述為：論證是用一個或者一些真實(shí)的命題來確定另一命題真實(shí)性的思維過程。論證都是由論題、論據(jù)和論證方式3個要素組成。論證式教學(xué)策略則是將論證活動引入課堂，使學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)家的論證過程，從而從本質(zhì)上理解科學(xué)概念、本質(zhì)或探究活動。在具體操作時，教師應(yīng)提供給學(xué)生充分的資料，引導(dǎo)學(xué)生自主評價(jià)資料、提出主張、搜集并提煉證據(jù)、闡述推理、進(jìn)行論證，當(dāng)出現(xiàn)競爭性主張時，鼓勵學(xué)生在對話中捍衛(wèi)或反駁彼此的主張，發(fā)展邏輯思維和辯證思維。

3論證式教學(xué)策略在科學(xué)理論學(xué)習(xí)中的具體實(shí)踐應(yīng)用

筆者以人教版生物學(xué)《必修2·遺傳與進(jìn)化》第六章第一節(jié)“生物有共同祖先的證據(jù)”為例，按照圖1論證模型進(jìn)行論證式教學(xué)。

3.1教材分析

本節(jié)內(nèi)容為人教版必修2新增內(nèi)容，對應(yīng)于《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中核心概念“4生物的多樣性和適應(yīng)性是進(jìn)化的結(jié)果”中的重要概念“4.1地球上的現(xiàn)存物種豐富多樣，它們來自共同祖先”，主要內(nèi)容包括通過化石記錄、比較解剖學(xué)和胚胎學(xué)等事實(shí)，說明當(dāng)今生物具有共同的祖先;并通過細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)等知識，說明當(dāng)今生物在新陳代謝、DNA的結(jié)構(gòu)與功能等方面具有許多共同特征。本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)旨在引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)同達(dá)爾文的“共同由來學(xué)說”，為第六章第二節(jié)和第三節(jié)中解釋適應(yīng)和物種的形成作鋪墊，也為在學(xué)習(xí)完整章節(jié)后形成正確的進(jìn)化觀提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.2學(xué)情分析

學(xué)生在初中階段已學(xué)習(xí)過達(dá)爾文的進(jìn)化論中相關(guān)內(nèi)容，具備一定的前概念。但局限于符號信息的記憶層面，絕大多數(shù)學(xué)生接受或認(rèn)可達(dá)爾文的進(jìn)化理論，但對于進(jìn)化論的建立和發(fā)展是不清楚的，對于該過程中涉及的邏輯和批判思維是完全不具備的。

3.3教學(xué)目標(biāo)

1基于大量事實(shí)和證據(jù)，通過分析、比較、歸納、質(zhì)疑和辯論等方法，形成生物有共同祖先的觀點(diǎn)，認(rèn)同共同由來學(xué)說。

2建立“問題-主張-證據(jù)-推理-結(jié)論”的思維范式，發(fā)展質(zhì)疑、建模、批判性思維等科學(xué)思維，強(qiáng)化實(shí)證意識和思辨精神。

3關(guān)注生物演化的前沿研究并作出理性判斷，認(rèn)同生物演化理論發(fā)展的必然性。

3.4教學(xué)過程

3.4.1基于現(xiàn)象，提出問題

在課堂引入環(huán)節(jié)，教師用手機(jī)現(xiàn)場掃描水果盒上的二維碼，呈現(xiàn)出該盒水果的“前世今生”，即從田間到餐桌的全流程追溯。接著，提出問題：人類是否可以溯源？人類起源于什么？設(shè)計(jì)意圖：教師展示并提問水果盒上二維碼的作

用，激發(fā)學(xué)生的好奇心，通過現(xiàn)場掃描二維碼，解決預(yù)設(shè)問題，從而引入本節(jié)課主題——溯源，繼而自然地過渡到人類的溯源問題，于無形中巧妙吸引學(xué)生對本節(jié)課的興趣。

3.4.2基于事實(shí)，提出主張教師播放紀(jì)錄片《你體內(nèi)的魚》中的片段，給學(xué)生

呈現(xiàn)一個事實(shí)：有些人的耳朵后保留有鰓弓，鰓弓是魚類等動物的呼吸器官。之后，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)視頻信息提出自己的主張。此時，部分學(xué)生認(rèn)為人類起源于一條魚，部分學(xué)生不認(rèn)同此主張。教師通過舉例，引導(dǎo)學(xué)生明確若要別人認(rèn)同自己的主張，必須提供強(qiáng)有力的證據(jù)來支持自己的主張。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生對于人類的起源往往局限于初中學(xué)過的猿類，教師通過紀(jì)錄片呈現(xiàn)給學(xué)生一個意想不到的事實(shí)，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)視頻信息，自主提出主張——人類起源于一條魚。該主張是學(xué)生從未聽過且令人驚奇的，激發(fā)了學(xué)生的認(rèn)知矛盾，也為推進(jìn)下階段舉證推理過程做鋪墊。

3.4.3基于主張，舉證推理

真正的論證應(yīng)該是由學(xué)生自主搜集證據(jù)進(jìn)行推理解釋。但是在實(shí)際教學(xué)中，學(xué)生沒有時間和精力進(jìn)行前期繁瑣的搜集工作，所以舉證推理階段的視頻素材或文字信息皆由筆者在課前搜集準(zhǔn)備。又考慮到學(xué)生初次接觸科學(xué)論證，無法像科學(xué)家那樣獨(dú)立地系統(tǒng)地完成論證過程，所以筆者在活動單中搭建好腳手架，通過設(shè)置問題串引導(dǎo)學(xué)生從素材中提煉關(guān)鍵信息，層層推進(jìn)構(gòu)建縝密的證據(jù)鏈，并組織語言使用獲得的證據(jù)闡述其與主張間的邏輯關(guān)系。具體操作分為以下6個活動，在每一個活動的具體實(shí)施時都按照“提供素材-描述事實(shí)-分析推理-辯駁證據(jù)”的學(xué)習(xí)路徑推進(jìn)實(shí)施，在每一個環(huán)節(jié)都引導(dǎo)學(xué)生自主地獨(dú)立地思考和分析，在他人闡述自己觀點(diǎn)時筆者都會詢問其他人是否認(rèn)同，畢竟科學(xué)論證的最終目的是說服聽眾。

（1）活動一如圖2所示。

按照“提供素材-描述事實(shí)-分析推理-辯駁證據(jù)”的學(xué)習(xí)路徑推進(jìn)到第三環(huán)節(jié)時，學(xué)生全部認(rèn)同事實(shí)一和推理一。教師提出問題：結(jié)合事實(shí)一和推理一，能否從比較解剖學(xué)角度提供充分證據(jù)證明主張——人類起源于一條魚？并鼓勵學(xué)生討論不同競爭性主張。這時，學(xué)生發(fā)生分歧，部分學(xué)生認(rèn)同，部分學(xué)生反駁并闡述理由。教師不急于判決哪方正確或錯誤，而是采用“留白”處理過渡到活動二。

（2）活動二如圖3所示。

有了活動一的思維訓(xùn)練，教師可以迅速推進(jìn)活動二，學(xué)生在最后基本能縝密思考發(fā)現(xiàn)證據(jù)與主張之間的邏輯漏洞。此時，教師要注意強(qiáng)調(diào)：比較解剖學(xué)和胚胎學(xué)證據(jù)雖不能直接證明主張的正確，但能從一定角度透露出魚類和人類的親緣關(guān)系，即該主張存在一定概率的正確可能。教師引導(dǎo)學(xué)生從學(xué)過的高中生物知識中提取信息，從細(xì)胞水平補(bǔ)充相關(guān)證據(jù)支持主張。

（3）活動三如圖4所示。

教師引導(dǎo)學(xué)生主動地回憶舊知尋找證據(jù)來支持主張，并鼓勵學(xué)生闡述其理由。最后，教師總結(jié)上述三個活動中的比較解剖學(xué)、胚胎學(xué)和細(xì)胞水平的證據(jù)，都是從當(dāng)今生物體內(nèi)尋找到的證據(jù)，并不能作為直接證據(jù)證明發(fā)生在遠(yuǎn)古時候的事情——人類起源于一條魚。繼而，激發(fā)學(xué)生思考：現(xiàn)存的什么證據(jù)能直接證明過去發(fā)生的事情（個別學(xué)生答“化石”）？

（4）活動四如圖5所示。

學(xué)生根據(jù)已有的初中知識，可知化石是研究進(jìn)化的直接證據(jù)。但是，絕大多數(shù)學(xué)生不清楚化石為何能作為直接證據(jù)。因此，教師在活動四中設(shè)置問題串逐步引導(dǎo)學(xué)生小組合作自主、查閱資料、提煉證據(jù)、闡述觀點(diǎn)。最后，學(xué)生構(gòu)建并認(rèn)同不同地層中首次出現(xiàn)的生物類群（化石）圖可作為支持主張的強(qiáng)有力證據(jù)。在辯駁環(huán)節(jié)，有學(xué)生提出質(zhì)疑，進(jìn)而過渡到活動五。

（5）活動五如圖6所示。

教師引導(dǎo)學(xué)生分組探究，經(jīng)過搜集證據(jù)（不同種類生物之間的中間過渡型生物化石）、質(zhì)疑和辯論，最終構(gòu)建出師生都認(rèn)同的脊椎動物的演化歷程（圖6中的事實(shí)五），并證明了自己的主張是對的，即人類確實(shí)起源于一條魚。至此，學(xué)生通過一系列活動，一致認(rèn)同化石是研究生物演化的直接證據(jù)。

通過前五個活動的思維訓(xùn)練。學(xué)生初步掌握了論證的思維范式和技巧。因此，教師提出問題：按照剛才的論證，能否認(rèn)為當(dāng)今世界上很多生物實(shí)際上都是我們的親戚，只是親緣關(guān)系遠(yuǎn)近不一樣？繼而，教師開展活動六考查學(xué)生是否真正掌握論證技能，能否自主提出主張并提煉證據(jù)解釋支持主張。

（6）活動六如圖7所示。

活動六既從另一個角度驗(yàn)證前一主張的正確性從而引出并讓學(xué)生認(rèn)同達(dá)爾文的“人猿共祖說”，又提供機(jī)會給學(xué)生將本節(jié)課中發(fā)展的邏輯思維和辯證思維遷移運(yùn)用到新情境中嘗試進(jìn)行獨(dú)立論證，從而進(jìn)一步提升學(xué)生的科學(xué)思維能力和論證能力。

3.4.4基于新證據(jù)修正補(bǔ)充

通過上述6個活動，基于大量事實(shí)和證據(jù)，通過分析、比較、歸納、質(zhì)疑和辯論等過程，學(xué)生全都認(rèn)同“人類起源于一條魚”以及“人類和黑猩猩親緣關(guān)系最近”這兩個主張。最后，教師的總結(jié)不管是哪個主張，都是在回望過去，對生命進(jìn)行溯源，如果對所有生物進(jìn)行溯源，最終能追溯到同一個祖先，即生物有共同的祖先，再回扣入本節(jié)課的課題“生物有共同祖先的證據(jù)”，于無形中滲透了實(shí)證意識。教師追問：那這個學(xué)說是真理嗎？學(xué)生茫然。筆者引用尼爾斯·艾崔奇《滅絕與演化：化石中的生命全史》中一段話進(jìn)行最后的升華：“本質(zhì)上我們對自然的認(rèn)知，一部分來自觀察，一部分來自對現(xiàn)象的解釋。科學(xué)之路漫漫：一代代科學(xué)家不停地修訂和補(bǔ)充著什么對自然的認(rèn)知，在更多研究成果的基礎(chǔ)上嘗試得出更為清晰的圖像。其間不可避免的會有沖突：每一代科學(xué)家都會質(zhì)疑前人的研究;不同學(xué)科的科學(xué)家對要不要修改現(xiàn)行理論這個問題也有爭議;如果需要修改，又具體是什么致使我們修改我們的認(rèn)識。”教師要強(qiáng)調(diào)“理論不是真理，未來也許會修正”，強(qiáng)化學(xué)生的思辨精神。

3.5板書板書如圖8所示。

3.6教學(xué)評價(jià)與反思

由于本節(jié)課主要是引導(dǎo)學(xué)生在論證中深刻理解共同由來學(xué)說的產(chǎn)生和發(fā)展，形成正確的進(jìn)化觀，因此教師在評價(jià)環(huán)節(jié)要注重對素養(yǎng)層面的考查而非紙筆測驗(yàn)。教師請學(xué)生在課后思考“經(jīng)過今天的學(xué)習(xí)，你對于生物演化還想了解哪些？關(guān)于生命史，你有哪些感悟能和大家分享交流？”，旨在通過內(nèi)隱的方式提升學(xué)生的元認(rèn)知水平，促進(jìn)學(xué)生形成生命觀念。

4結(jié)語

論證是科學(xué)的核心，是提升科學(xué)思維的重要途徑。教師在科學(xué)理論的學(xué)習(xí)中引入論證式教學(xué)，使得課堂更接近真實(shí)的科學(xué)研究。在論證式教學(xué)中，學(xué)生在提出問題、觀察現(xiàn)象、描述事實(shí)、舉證推理、分析辯駁等過程中將思維過程外顯化，促進(jìn)了對科學(xué)理論的深層次認(rèn)識和認(rèn)同，更有助于批判性思維和邏輯思維的發(fā)展。