例談“思考·討論”欄目對學生證據意識的培養

摘 要：本文通過分析證據意識在高中生物學學習中的內涵和重要性，結合人教版普通高中教科書《生物學·必修1·分子與細胞》“思考·討論”欄目的結構和內容特點，舉例討論如何利用“思考·討論”欄目培養學生的證據意識，以期豐富在高中生物學教學中培養學生證據意識的教學模式和教學思路。

關鍵詞：“思考·討論”欄目；證據意識；高中生物學教學

文章編號：1003-7586（2024）08-0081-03

中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：B

證據意識包括證據心態、證據觀念、證據理論三個層次心理活動的形成與結果，是一種主動在探究活動中尋找證據、解釋證據、審視證據、補充證據和運用證據的一種理性能力。《普通高中生物學課程標準（2017年版2022年修訂）》（以下簡稱《課程標準》）中“證據”一詞共出現了12次，主要包括“基于給定的事實和證據”“分析不同類型的證據”“尋找證據”“尊重事實和證據”等表述。可見，證據意識對于生物學學科教學而言，側重于尊重、尋找并分析事實和證據，做出理性的思考和判斷，從而基于證據解決實際問題。

人教版普通高中教科書《生物學·必修1·分子與細胞》（以下簡稱“教材”）以豐富的形式、科學的素材為高中生物學教學提供了良好的教學范式和教學資源。其內容圍繞生物學學科核心素養，緊扣《課程標準》的要求，不僅強調學生自主學習、合作學習和探究學習的重要性，更注重論證、思考、批判性質疑對學生科學思維和探究能力的重要影響，而證據意識的培養是其過程中的一個重要環節。

1 “思考·討論”欄目的特征

教材中“思考·討論”欄目的所占比重較大，幾乎分布在教材每一個章節。該欄目的形式主要為“資料與問題”或“討論”，內容主要是對本節重要概念的概括、補充和遷移［1］，一般出現在教材正文的中間部分，以實現對前后內容的有效銜接。

該欄目以誘思探究教學理論為基礎，以豐富的科學史、實驗資料以及具有邏輯聯系、層層遞進的問題串作為素材，使教材內容更加豐滿。該欄目通常具有如下特點。

（1）數量較多，分布廣泛。教材中“思考·討論”欄目分布廣泛，幾乎分布在所有章節，確保學生在每章節的學習過程中能夠進行思考和討論，也體現了對于學生主動生成概念以及學習過程中思維訓練的重視。

（2）類型豐富，資料延伸。教材中“思考·討論”欄目內容豐富，其蘊含的資料素材包括圖表、科學史、生活實際、生產實踐等形式，構成了科學史類、圖表類、應用拓展類、討論反思類等類型的欄目。［2］不同類型的“思考·討論”欄目的側重點不同，但都基于正文內容對本節課程核心概念的拓展延伸或深化升華，促進學生對教材內容和核心概念的理解。

（3）強調自主、合作、探究。教材中“思考·討論”欄目的名稱可以分為“思考”和“討論”兩部分。“思考”部分強調學生基于所學知識和生活經驗對欄目中的資料進行分析和邏輯推理的思維過程，而“討論”部分則注重學生間的合作、交流、質疑和辯駁。該欄目主張在審視、質疑、推翻和重建的過程中幫助學生構建概念，在合作、交流的過程中活躍思維，理解科學的本質，提升學生的語言表達能力和合作交流能力。

（4）強調批判性思維的培養。教材中“思考·討論”欄目中的問題指向性強，具有一定的邏輯聯系。這類問題通常為開放性問題，沒有標準答案，學生需要根據自己的理解和分析得出問題的答案。除此之外，教材在對科學史的敘述中，常見“推測”“猜想”等詞匯，體現了教材滲透科學本質的教育觀念，即科學是基于實證的，需要嚴密的邏輯思維和嚴謹的推理過程得出結論。

基于此，教師可以充分利用“思考·討論”欄目，引導學生通過“發現問題—提出主張—推理論證—質疑辯駁—完善主張”的過程，分析解釋證據、審視評價證據、補充證據、運用證據，逐步形成證據意識，提升自身的科學思維能力。［3］

2 利用“思考·討論”欄目培養學生的證據意識

2.1 解釋和表達證據能力的培養

根據學生獲取證據的途徑，生物學證據可以分為直接證據和間接證據。直接證據是指學生親身經歷獲得的證據。例如，學生通過觀察和調查獲得的數據。

已經被證實的生物學概念和權威的科學資料屬于間接證據，通常需要學生進行分析、理解，并進行解釋和表達。

例如，教材第16頁的“思考·討論”欄目：比較玉米細胞和人體細胞的元素組成及含量的不同。學生想要解決“討論”部分的三個問題，首先就需要靈活解釋已呈現的證據。

第一步，教師可以從閱讀表格的方向進行提示，先縱向分析表格解釋證據，表達細胞內C、H、O、N四種元素含量較多的事實，結合水、糖類、脂肪、蛋白質的所含元素，可以得出第一個問題的答案，在承接正文的同時為問題提供了證據支持。

第二步，教師引導學生繼續縱向分析表格，收集細胞中Mg元素含量較少這一證據，教師繼續補充“葉綠體中的葉綠素分子含有Mg元素”。基于以上對證據的解釋，學生可以得出第二個問題的答案：細胞中某些元素含量較少，但其仍有重要的作用。

第三步，教師引導學生橫向分析證據，總結出“玉米細胞中的O元素含量明顯高于人體細胞，而N元素含量又明顯低于人體細胞”的結論。教師進一步引導學生由微觀到宏觀解釋“玉米細胞與人體細胞的不同有機物含量存在差別”，從而根據證據間的關系完善因果鏈。由于二者有機物含量的差別導致體內元素的含量有差別，最終得出結論“不同生物組織的細胞中各種化合物的含量存在差別”，進而銜接欄目后的正文內容。

設計意圖：教師通過教材“思考·討論”欄目，以玉米與人體細胞元素比較為例，引導學生掌握生物學證據分類（直接證據：實驗數據；間接證據：權威資料）及應用。教師先介紹證據分類，后指導縱向分析表格數據，理解C、H、O、N等元素高含量的原因，鍛煉學生的數據解讀能力。再引入間接證據Mg元素，探討其雖少卻關鍵的作用。接著橫向對比表格，探究元素含量差異背后的有機物含量不同，構建微觀到宏觀的因果鏈。最后教師總結證據分析的重要性，并引導學生思考結論在生物學領域的應用，激發探索興趣，為后續學習打基礎。

2.2 審視和補充證據能力的培養

由于不同時期的科學技術限制，科學家通過實驗得出的結論不一定都能反映生物學現象的本質，此時就需要對已有的證據進行質疑、審視和辨析，并在必要時進行補充，以確保有科學且充分的證據保證推理過程的邏輯性和主張的科學性。

例如，教材第102頁“思考·討論”欄目“探索光合作用原理的部分實驗”中，只呈現了部分科學實驗的過程，沒有敘述科學家的推論過程或結果。因此，教師可以利用“討論”中的問題串有效培養學生審視證據的能力。

第一步，教師先介紹19世紀科學界的錯誤認知，在學生對光合作用的基本原理和具體過程感到困惑時，補充布萊克曼（F. F. Blackman）的實驗作為證據，引導學生進一步做出推斷：光能不是直接與CO2發生反應，而是經過了轉化過程，從而引出后續的實驗內容作為證據。但學生經過對此實驗證據的審視，無法直接證明水的光解和糖的合成不是同一個化學反應。因此，需要繼續補充證據進行證實，教師引導學生用希爾（R. Hill）的實驗作為補充證據來證實這一主張。

第二步，教師可以借助多媒體直觀地向學生介紹希爾的實驗過程，為布萊克曼的實驗提供補充證據，從而證實“水的光解和糖的合成不是同一化學反應”這一主張。隨后教師再引導學生論證“討論”中第一個問題“希爾的實驗是否說明植物光合作用產生的氧氣中的氧元素全部來自于水？”并對實驗所得的證據進行審視，得出“由于沒有排除反應體系中其他物質作為氧元素供體的干擾，無法說明植物光合作用產生的氧氣中的氧元素全部來自于水”這一結論。教師繼續引導學生回憶同位素標記法，同時以魯賓（S. Ruben）和卡門（M. Kanmen）的實驗作為證據，得出“光合作用釋放的氧氣中的氧元素全部來自于水，而不來自于CO2”這一結論。

第三步，教師帶領學生學習阿爾農（D. Arnon）的實驗，并補充阿爾農在1957年的具體實驗過程作為補充證據，完善學生對光反應過程的認知。學生小組經過合作討論，根據上述實驗證據，總結得出光合作用的光反應概念模型，在自主、合作、探究的過程中主動構建概念體系。

此外，教師還可以創造性地拓展“思考·討論”欄目的應用范圍，不僅僅局限于課堂內的即時互動，還可以將其延伸至課外探究活動、項目式學習以及自主學習任務中。例如，設計基于真實世界問題的研究項目，讓學生自主搜集、整理和分析相關生物學證據，通過小組合作的方式，模擬科學研究的完整過程，從而深刻體會證據在科學發現中的重要性。在這個過程中，教師可以鼓勵學生采用多樣化的信息獲取途徑，如查閱學術文獻、觀看科普視頻、參與線上研討會等，以拓寬他們的知識視野和思維廣度。同時，教師需要引導學生學會批判性地評估信息的可靠性和適用性，培養他們的信息篩選和判斷能力。此外，教師還可以定期舉辦證據展示與辯論會，讓學生圍繞特定的生物學議題，展示他們收集到的證據，并與其他同學進行辯論交流。這樣的活動不僅能夠鍛煉學生的語言表達能力和辯論技巧，更重要的是，它能夠促進學生對證據的深度理解和靈活運用，從而進一步提升他們的生物學學科核心素養。

2.3 利用“思考·討論”欄目培養學生運用和拓展證據的能力

證據意識的形成，不僅需要學生具備尋找證據、審視證據、補充證據的意識和能力，更需要學生運用已有證據解決實際生產生活中的問題，或者解釋現實生活中的生物學現象。這樣才能形成完整的證據意識并將其融入認知活動中，從而使學生真正體會到認知的基礎是證據，并有效地推動認知的發展。

例如，教材第95頁“思考·討論”欄目“細胞呼吸原理的應用”，教師不僅可以帶領學生將有氧呼吸和無氧呼吸的概念模型作為證據對生活實例進行分析，在運用證據的過程中鞏固所學知識；也可以鼓勵學生列舉與細胞呼吸有關的生產生活實例作為證據，說明“細胞呼吸的原理在生活和生產中得到了廣泛的應用”，進一步拓展學生的思維、激發學生對生物學學科的學習興趣，全面提升學生的證據意識。

設計意圖：教材通過“思考·討論”欄目，引導學生質疑并審視光合作用實驗證據。首先回顧歷史錯誤認知，補充布萊克曼實驗引發學生的初步推斷。接著，引用希爾的實驗作為補充證據，深入辨析水的光解與糖的合成之間的不同，并指出其局限性。隨后引入同位素標記法及相關實驗，精確證實氧氣來源。最后，補充阿爾農實驗，小組合作構建光合作用的光反應概念模型，培養批判性思維和科學推理能力。該設計以學生為中心，強調對其批判性思維與證據意識的培養，通過逐步補充和完善證據，引導學生構建知識體系。同時，注重合作交流和多媒體資源的應用，有助于提升教學效果。但需注意時間管理、學生差異及評估反饋，確保每位學生都能有效參與和學習。

3 總結

教材中的“思考·討論”欄目形式多樣、資源豐富、指向明確，教師可以靈活、充分地運用該欄目，通過引導學生解釋和審視證據，全方面培養學生的證據意識，進而提升學生基于證據進行邏輯性推理并完善主張的能力，主動形成生物學概念體系和生命觀念，在運用證據的過程中樹立正確的價值觀，最終發展學生的生物學學科核心素養。

總之，教材中的“思考·討論”欄目是培養學生證據意識和邏輯推理能力的寶貴資源。通過靈活運用和創造性地拓展這一欄目，教師可以有效地促進學生對生物學知識的深入理解和主動構建，幫助他們形成正確的生命觀念和價值觀，最終實現生物學學科核心素養的全面發展。

參考文獻

［1］束家寬，王玉丹，汪建軍.新教材“思維訓練”欄目對科學探究素養的培養［J］.生物學教學，2023，48（8）：75-76.

［2］林青.淺析證據意識及其在高中生物學必修2“遺傳與進化”模塊中的滲透［J］.中學生物教學，2020（9）：11-15.

［3］曹顥寧，李秋石.高中生物學教科書“思考·討論”欄目的類型及應用［J］.中學生物教學，2021（25）：17-20.