论证式教学的尝试

崔小亮

论证式教学是探究式教学发展的新图景。在科学教学中实施论证式教学，有利于扭转探究式教学“形式化”的趋势，使探究式教学成为融合知识学习、思维发展、科学本质观深化的学习过程。本文以“细胞不能无限长大”作为案例，论述论证式教学的一般过程与论述模型，让学生经历类似科学家的评价资料、提出主张、为主张进行辩驳等过程，培养学生科学的思维方式。

论证式教学解析

从语义上讲，“论证”（argumenf）源自拉丁文“argumentum”，其本意是“使……清晰”（to put into clear light）。而汉语词典对“论证”的解释有下列义项：引用论据来证明论点的过程和方法；论述和证明；理论的根据。由此可见，从基本含义上讲，论证指的是引用证据来说明事理，使其变得更清晰。进一步明晰不同领域中有关“论证”的主要观点：从逻辑学领域来看，布莱克波恩（s.Blackburn）认为论证是形式逻辑，需关注前提、推理形式、结论之间的相关性；从自然科学领域来看，希斯蒙都（S.Sismondo）认为论证是基于证据说服同行或者其他人的一种活动；从认知心理学上来看，库恩（D.Kuhn）认为论证是认知过程，各种不同的观点相互“交锋”，产生认知冲突，促进思维的发展。综上可以看出：论题是论证得以产生的基本前提，证据是进行论证的依据，思维的共享、交锋是论证的核心环节，达成较为可接受的结论是论证的目的。

论证式教学非常注重证据，期待学生以提供理由的方式来互动交流，捍卫或批驳某个立场或观点，是一种充满“理性”的教学方式；与“形式化”的探究式教学相比，论证式教学认为实验等活动是获取证据的重要途径，关注学生基于证据的论证，注重知识获取和思维发展的有效融合。论证式教学的一般模式，如下图的表框中所示。论证式教学策略在《细胞不能无限长大》一课中的应用示例。从生活实例中提出论证的主张，从表框中关于细胞大小的数据引入，引导学生提出“细胞为什么这么小？”这一个问题，从而得出“细胞不能无限长大”这一个所需论证的主张。

利用实验数据，物理模型来作为“细胞不能无限长大的”这一主张的论据。课本“细胞大小与物质运输关系”的模拟实验，完成表框中数据填写；利用实验结果进行分析整理，结果如表格中曲线展示。引导学生得出结论：细胞太大，相对表面积太小，与外界物质交换的效率低，影响细胞的生存，因此，细胞不宜太大。利用数学上的逻辑推理来支持所提出的主张。教师提供球体的表面积与体积公式让学生来推导，设球体r为半径，则球体的表面积计算公式：S=4πr2，球的体积计算公式：V=（4/3）πr3，由数学公式推导可知：球体相对表面积的为3/r，从而得出细胞的半径越大，相对表面积越小的结论，进一步支持了所提出的主张。

质疑，提出反例

除了运用物理模型和数学模型对细胞表面积与体积之比和细胞物质运输效率的关系进行主张的支持外，在问题的论证过程中，除了正向论证主张，还可从反面实例来论证。

反例①：高等动植物细胞的直径大约为几十微米。但也有例外，如卵细胞就特别大：鸵鸟卵细胞直径为5cm，鸡卵细胞2cm-3cm，人卵细胞200um。卵细胞为什么比较大呢？学生讨论，教师总结：卵细胞的卵黄中贮存了大量营养物质。卵裂初期所需的营养物质由卵黄提供，不是靠细胞外物质的输入；细胞的表面积与体积之比限制细胞的物质运输，而卵细胞内部储存了大量的营养物质，不受相对表面积的限制，就可以长得比较大。反例②：原生动物眼虫、变形虫的细胞长的比较大，难道它们细胞的生长不受细胞表面积与体积比的限制吗？教师提示：这些原生动物细胞内有个特殊的结构是伸缩泡。它的存在可以调节原生动物水份的收集，兼有排泄的作用；它的伸缩，可以起到调节细胞表面积与体积比的作用。

从上面内容看出，某些细胞可以长的比较大，是长期进化过程中自然选择的结果。有些细胞由于处在特定的发育时期，自身代谢比较缓慢，部分地解除了相对表面积对细胞物质运输效率的限制。某些动物进化出特殊的结构（如伸缩泡），从而减少相对表面积对细胞代谢的影响；因此，细胞要长的很大，就需要其他物质和特化结构来补偿细胞变大所带来的负面影响。

总结与反思

本文教学过程的设计根据著名的Toulmin论证模型的六个成分：资料：為学生提供必修的材料和信息；主张：试图论证的结论；理由：材料与主张的桥梁，是论证的证据；支持；反例；限定条件。这六个要素的基础上展开的，想通过这种形式的教学模式使个体超越自己的认识，看到那些与自己不同的理解，使学生理解更加丰富和全面，就必须通过师生之间，学生之间充分的论证交流，使自己知识结构的“根”挖得更深，思维过程暴露得更充分。因此，论证式教学更重视证据的解释、评价等教学环节，注重个体的主体性认识的形成，达成较为合理的结论，深化对科学本质的理解。

（作者单位：福建省厦门第一中学）