指向科學思維的初中生物學論證式教學

摘 要：論證式教學作為一種新型教學模式，主要利用論證活動，引導學生經歷評價資料、提出主張、辯論駁斥的論證過程，進而促進其科學思維的形成。其中浸入式教學策略因符合初中學生的學習認知水平而廣受教師青睞。本文以“病毒”一章內容為例，探討如何在初中生物學教學中運用論證式教學策略發展學生的科學思維，以期為優化該策略下的教學模式提供有效指導。

關鍵詞：科學思維；論證式教學；初中生物學教學

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

《義務教育生物學課程標準（2022年版）》（以下簡稱《義教課標》）建議使用論證或科學論證策略來培養學生的科學思維。［1］論證式教學是將科學論證的方法引入課堂，讓學生模擬科學家論證的全部過程，從而培養學生的科學思維。論證式教學策略分為浸入式教學策略、結構式教學策略和社會科學式教學策略。［2］其中，浸入式教學策略是將論證過程整合到學生的科學實踐中，并貫穿于提出問題、設計實驗、解讀資料的整個探究過程，進而促進學生對生物學知識的學習和理解。對于初中階段的學生，浸入式教學策略符合該階段學生的學習認知水平，能促進學生科學思維的發展。本文以人教版義務教育教科書《生物學·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教學中運用論證式教學策略發展學生的科學思維。

1 教材分析及設計思路

“病毒”位于教材的第五單元第五章，屬于《義教課標》七個課程內容中的“生物的多樣性”部分。在開始本節教學前，學生已經對細菌和真菌的形態結構、生存條件和繁殖方式具有初步了解。同時，由于親身經歷了新冠疫情，學生對病毒這類特殊生命形式產生了充足的好奇心和求知欲。

根據論證式教學策略和初中學生的認知水平發展規律，初中生物學教學中應分步推進論證式教學策略的實施。［3］八年級的學生已經初步具有了“發現問題，引出論題”和“使用科學方法，收集證據”的論證能力。教師通過指導學生進行角色扮演，回顧發現病毒的科學史，幫助學生運用所學的生物學知識解決實際問題，引導學生像科學家一樣思考、論證。教師通過引導學生探究病毒的科學史，促進學生掌握“構建論證，闡述觀點”的論證方法。其次，《義教課標》建議“通過列表等多種方式，對不同生物類群的形態結構、生活環境、繁殖方式等進行比較，幫助學生逐步形成生物具有多樣性和統一性的認識。”因此，教師還可以運用比較、分類、歸納、分析等思維方法，幫助學生深入了解病毒在形態結構、繁殖方式等方面的特殊性，引導學生辯證地分析問題，從而發展學生的科學思維。

2 教學目標

（1）通過角色扮演回顧發現病毒的科學史，體驗科學論證的過程，培養科學推理能力。

（2）通過圖片、數據等資料比較、分類、歸納病毒的形態結構特點，并與細菌、真菌進行對比，全面認識微生物，形成結構與功能觀，發展邏輯思維。

（3）通過教學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識，培養抽象與概括能力。

3 教學過程

3.1 生活情境導入，激發學生求知欲

教師從學生請病假這一真實生活情境切入，展示疾控機構對近期發熱病人增多原因的調查結果，引導學生認識到近期疾病與病毒有關，從而引發學生思考：病毒為何分布廣泛，并且難以徹底消除？教師由上述疑問導入“病毒”這一章的教學，帶領學生從病毒的發現、結構、繁殖等方面深入學習相關知識并探索答案。

設計意圖：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期，其能夠引起人體產生肺炎、高熱等癥狀，導致部分學生請病假。教師從學生身邊的真實生活情境著手，激發學生的學習興趣。

3.2 重走科學發現史，培養學生科學論證思維

3.2.1 激活知識聯結，體驗科學論證過程

教師創設任務情境：19世紀末，俄國著名生物學家伊萬諾夫斯基（D. Iwanowski）接受政府的委托，開始探尋煙草花葉病的成因。教師組織學生扮演伊萬諾夫斯基的實驗室成員，結合所學知識列舉導致煙草花葉病的可能原因。學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。教師引導學生首先從生物因素進行驗證，以小組為單位通過科學方法對細菌、昆蟲幼蟲和真菌等生物因素進行排查。學生描述用科學方法驗證、排查的過程，并與其他同學分享討論。同時，教師鼓勵學生表述不同的觀點或質疑，并組織其他學生進行點評和補充。

設計意圖：教師通過設置角色扮演、情境任務和頭腦風暴等活動，引導學生調動先前所學知識對煙草花葉病的成因進行推測，培養學生運用已掌握的知識解決實際問題的能力。學生整理完成任務單填寫（見圖1），根據討論和補充的結果完善論證方案，促進科學思維的可視化，教師可以對學生的科學思維發展進行評價。教師通過組織學生進行“病毒發現科學史”的角色扮演，引導學生使用科學的驗證方法，提出觀點并接受質疑和點評，體驗科學論證的過程，從而培養學生發展質疑批判的科學思維。

3.2.2 補充資料分析經典實驗，培養學生的證據意識

教師呈現資料：德國科學家麥爾（A. E. Mayer）懷疑煙草花葉病是由細菌感染引起的，然而麥爾利用當時最先進的光學顯微鏡也未能從病株中找到細菌或真菌致病的實證。接著，教師展示伊萬諾夫斯基的經典論證實驗，組織學生對比兩次煙草花葉汁液的差異，歸納細菌過濾器在本實驗中的作用，并預測實驗結果和相應結論。最后，教師呈現真實歷史結果，伊萬諾夫斯基發現未知微生物，并推測出該微生物的體積比細菌更小。教師進一步補充資料：20世紀初，研究者通過電子顯微鏡成功觀察到煙草花葉病毒的事實，印證了科學家們的猜想。

設計意圖：德國科學家麥爾的實驗，一方面給予學生在科學推測和論證方法上的肯定，另一方面也讓學生意識到科學論證要有科學的證據作為支撐。最后組織學生對伊萬諾夫斯基的經典實驗進行分析，科學預測實驗結果與結論，從而幫助學生掌握“構建論證，闡述觀點”的論證環節。

3.3 運用多種科學思維方法，促進學生形成結構與功能觀

3.3.1 整理各種科學證據，學生探尋證據與邏輯的關系

教師對教材中的各種科學研究證據進行梳理和補充，組織學生根據證據得出科學結論，并歸納病毒的結構、大小等主要特征，填寫病毒主要特征表，具體如表1所示。

設計意圖：教師將病毒的大小、結構等主要特征以科學研究資料形式呈現，組織學生根據科學研究證據推測結論。學生模擬科學家論證過程，并總結病毒的主要特征，進一步幫助學生形成并掌握“構建論證，闡述觀點”的論證思維。同時，通過探尋證據與結論之間的邏輯關系，幫助學生形成嚴密的邏輯思維，并認識到這種思維對科學論證過程及其結論的重要意義。

3.3.2 運用比較、歸納等科學思維方法，促進學生形成結構與功能觀

教師展示病毒、細菌和真菌的形態結構示意圖，組織學生通過整理表格比較三種微生物的形態結構和繁殖方式。學生通過思索填寫教師設計的微生物檢索流程圖（見圖2），根據結構特點對三種微生物進行分類，培養學生對生物多樣性和統一性的正確認知。最后，教師補充展示多種病毒類型，包括動物病毒、植物病毒及噬菌體。

設計意圖：學生通過整理比較三種微生物在形態結構和繁殖方式上的異同，深化理解相關知識點，培養學生的比較、歸納能力，同時運用比較、歸納的科學思維，幫助學生形成結構與功能觀。

3.3.3 模擬病毒的繁殖方式，培養學生的抽象概括能力

教師組織學生觀看噬菌體入侵細菌的視頻，學生根據視頻資料，利用活動式教具模擬噬菌體入侵細菌的大致過程（見圖3），概括病毒繁殖方式的特點。教師補充：不同病毒中的遺傳物質有所不同，部分病毒的遺傳物質為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，學生可以運用所學的病毒相關知識進行分析、回答。

設計意圖：教師通過噬菌體入侵細菌的視頻直觀地展示病毒的繁殖過程，將抽象的文字轉變為可視化的動態過程。教師組織學生動手用教學模型來呈現噬菌體入侵細菌過程，以建模的形式培養學生抽象概括和歸納的能力，并將思維過程可視化。

3.4 巧用科學研究進展，辯證看待病毒與人類的關系

教師組織學生探討新冠疫情對人們生產生活的影響，由此引入病毒與人類關系的教學內容。教師呈現病毒對動物、植物的危害案例以及人類如何利用病毒進行疾病預防等資料，引導學生從正反兩面客觀分析病毒對人類的利弊，總結其復雜的關系。

設計意圖：教師從學生的真實生活情境出發，拓展探討病毒與人類關系的實例，培養學生的批判性思維，引導其辯證地看待病毒與人類的關系。

4 總結與反思

教師將病毒的發現過程巧妙地設計為“情境—問題”任務，引導學生運用已掌握的知識，主動對煙草花葉病的原因進行猜想和論證設計，培養學生運

用生物學知識解決實際問題的思維習慣和能力。教師進一步組織學生對伊萬諾夫斯基的經典實驗進行分析和論證，最后呈現電子顯微鏡看到病毒的實證，印證學生的猜想，培養學生的邏輯思維。整個教學過程中，學生圍繞“情境—問題”任務主動運用所學的生物學知識解決實際問題，不僅了解了病毒發現的過程，還學習了論證、科學推測等科學思維方法。

在學習病毒的主要特征時，教師將相關資料以科學證據的形式呈現，組織學生模仿科學家根據證據進行科學推測的方法。這樣的論證式教學能培養學生形成邏輯推理的科學思維，并幫助學生建立生命觀念。

教師利用“探尋煙草花葉病原因任務單”“微生物檢索流程圖”和“噬菌體入侵細菌活動式教具”等元素幫助學生將思維可視化，從而培養學生抽象和歸納的科學思維。同時，這種可視化的思維表達，便于教師對學生的科學思維水平進行評價，從而及時對教學內容進行調整，幫助學生更深入地理解知識。

參考文獻

［1］劉恩山.義務教育生物學課程標準（2022年版）解讀［M］.北京：北京師范大學出版社，2022：43.

［2］何嘉媛，劉恩山.論證式教學策略的發展及其在理科教學中的應用［J］.生物學通報，2012，47（5）：31-34.

［3］鄧少莉.例談論證式教學策略在初中生物學教學中的應用［J］.中學生物學，2020（Z1）：38-40.