例谈以生物学科核心素养为目标的论证式教学

范 捷

(浙江省绍兴市第一中学 312000)

邵乃军

(浙江省绍兴市教育教学研究院 312000)

1 论证模式简介

论证是一种基于真实的数据或资料，形成主张、做出决策并与同伴沟通交流的过程。将科学领域的论证引入课堂，可以促进学生更好地理解科学本质，落实基于生物学科核心素养的教学目标。TAP模式是最为经典的论证模式，其内容包括资料、主张、论据、支持、条件限制和反驳六个基本要素及各要素之间的联系[1](图1)。其中，资料指可主张的事实，如数据、图表或简短的叙述等；主张是论证过程中形成的结论；论据是说明资料如何推论至主张，提供所需的规则及证据；支持是用以证明提出的理由，往往是原理、定律和公式等；条件限制是指在特定条件限制下主张才能成立；反驳是指主张不能成立的情况[2]。

图1 TAP论证模式

2 基于生物学科核心素养的教学实践

2.1 创设情境，引发思考 Duschl与Osborne认为在进行论证教学时，必须提供给学生两种重要的情境：“问题的情境”和“交谈的情境”[3]。在相应的情境下，不仅能引发学生情感的共鸣，增强学生的社会责任感和使命感，亦能成功地引发出前概念，为迅速思考问题做好准备。例如：在开展“影响光合作用的环境因素”这一教学内容时，可首先展示一组数据：从2002—2015年，中国粮食进口量增长了780%！从2000年开始15年时间粮食价格上涨了50%，伴随着城市的扩张，中国的耕地面积不断减少，专家预测到2020年中国的粮食约有近2亿吨的缺口！我们该如何应对这样的粮食危机？在此情境下，学生提出在有限的土地面积上增加粮食产量，教师追问：如何增加粮食的产量？有学生根据光合作用的原理提出增强光照以提高光合作用效率，但也有少数学生指出：某些植物更喜欢阴暗潮湿的环境，强光照不一定会提高光合作用效率。此时的“同一问题不同看法”让学生感到迷惑，而这恰恰可能是学生的迷思概念，为后续探究实验收集证据、做出推断、反驳等埋下伏笔。

2.2 实验探究，收集证据 在传统的实验教学中，探究实验常被曲解成机械化地操作，教学过程中教师掌控话语权，教导学生接受某一结论。为了改变这种假探究形式，以上述问题情境为例：学生根据自己的主张分组实验以探究光照强度和光质两种环境因素对光合速率的影响。教师通过学案的方式让学生在课堂上讨论并完成实验原理、实验材料、实验步骤、实验装置等内容的填写。然后通过组建4～5人一组的学习共同体，动手设计实验装置(图2)，在操作过程中领悟变量控制的重要性。例如，用打孔器制备小圆叶片时，需要避开叶脉，取生长状况相似的叶肉区域以控制无关变量；必须采用冷光灯以更好地控制实验温度；在不同组别的实验中都要保证与光源相同的距离以控制实验的自变量；记录实验结果要精确并重复多次，求取平均值以保证因变量测量的准确。通过实验过程中的问题与观察，学生对光合作用的认识不断得以深化，设计的实验方案不断趋于合理，真正体现出在合作中探究、在探究中学习。

图2 实验装置图

2.3 引之以据，展开论证 在实验完成后，教师根据TAP模式中的论证因子设计相关的“主张表”分组讨论完成(表1)。“主张表”策略是论证教学的一种常用策略，它不仅有助于学生记录并思考科学探究的活动过程，而且使学生在提出自己的解释和主张时，有一个条理清晰的参考。

表1 论证活动中的“主张表”

在论证的过程中，教师需引导学生注意实验数据的准确性、有效性，是否能做出反驳等。例如，在探究光照强度对光合作用的影响时，根据实验的数据，有学生提出“随光照强度的增加，光合速率增大”这一主张，但是极少学生会指出数据的不完整性，教师可引导：在弱光照或强光照下依然是这样的规律吗？由此使学生深入思考光反应与碳反应的关系，进而不断完善主张。另外，在探究光质对光合作用的影响时，大部分学生根据实验结果提出白光最有利于光合作用，但个别学生注意到实验结果的准确性存在问题而提出质疑，并进一步通过实验证明不同颜色的透明薄膜滤过白光后会导致光照强度下降，所以无法得出准确结论。

需要指出：论证教学不仅关注实验的结果和最后的主张，更加注重的是论证的质量和过程。经过学生的讨论和修改，光照强度对光合速率影响的论证过程如图3。光质对光合作用的影响，由于实验中无法控制等光照强度下的不同光波，所以学生后续通过网络收集资料，提出：不同光质对光合速率的影响不尽相同，这与植物的年龄、种类、发育状态等都有关。

图3 光照强度对光合速率影响的论证过程

2.4 深化认识，学以致用 回应最初的情境，请学生为粮食增产提出合理建议。例如，有的提出合理密植，或是阴生和阳生植物间作，或是根据不同的植物对光照需求不同适时而植；也有的提出根据不同的植物选择合适的光进行补充照射以提高光合速率。

3 结语

论证式的科学探究促使学生像科学家那样收集资料、提出自己的主张，与同学、教师进行讨论、辩驳。在此过程中需要学生进行深层次的理性思考，有利于其构建、理解和应用生物学概念，掌握科学探究的方法；有助于发展学生的科学探究能力、批判思维的能力与决策能力；亦可结合社会性问题，提升其社会责任感。总之，通过以科学探究活动为支撑点的论证式教学是落实生物学科核心素养培养的一条有效途径。

(基金项目：浙江省2016年教研课题“基于高中生核心素养培养的生物课程实施研究”，No 06475；绍兴市2017年规划教改课题“基于生物学科核心素养的高中实验教学整合与实施研究”，No SJG17314)