论证法教学模式在生物教学中的实践应用——以“基因在染色体上”一节为例

徐小磊 （前黄高级中学国际分校 江苏常州 210000）

《普通高中生物学课程标准（2017年版）》提出，新课程应着眼于学生适应未来社会发展和个人社会生活的需要，从生命观念、科学思维、科学探究及社会责任等方面来发展学生生物学学科核心素养。因此，以开展探究活动为核心，强调学生主动参与学习的教学方式是许多一线教师所推崇的。但是，有些教师为了体现“探究式课堂”的落实而生搬硬套某些探究话题，从而让学生无从下手，无劳而获。合理的“探究式”教学策略是落实科学探究的基础，是实现科学思维能力培养的关键。

无论是科学家发现知识或者建立理论，还是工程师寻找问题的最佳答案，都依赖于论证技能。论证式教学是当前国际科学教育及其研究领域所关注的一个新的方向，是国内外科学教育研究的热点之一。它将论证活动引入课堂，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，从而培养学生科学的思维方式。

1 论证式教学的内涵

图尔敏所提出的TAP模式（图1）是多数科学教育论证学者所采用的论证模式。在该模式中，论证包括主张、证据、理由、支持、条件限制及反驳6个因素。其中“主张”是论证过程中形成的结论；“证据”是可支持主张的事实；“理由”则是说明证据如何导出主张的推论规则，用以判断证据是否合理地解释主张；“支持”是对理由的权威性支援，如科学规律等；“条件限制”指出主张适用在何种情况；“反驳”是指主张不能成立的情况。因此，论证式教学的实施可分为3个阶段：依据证据与理由提出主张、质疑和反驳他人的观点、通过条件限制化解反例达成共识。该过程实质就是将科学探究领域应用到课堂中，让学生能亲历科学家的探索历程，理解生物规律和科学本质，发展科学思维能力的探究课堂。

2 论证式教学在“基因在染色体上”一节中的应用

2.1 依据证据与理由提出主张

图1 TAP论证模式

2.1.1 创设情境材料，呈现观点依据

论证教学开展前，教师要给学生创造两种情境，即“问题的情境”和“交谈的情境”，以引起学生的共鸣，激发学生的思考兴趣。在提出“基因与染色体的关系”前，教师给学生展示“精子的形成过程及受精作用”与“孟德尔两对相对性状的杂交实验过程”的图片，并提出问题：

②对比减数分裂和受精作用的过程，分析基因与染色体之间的关系。

2.1.2 分析问题，设计实验，提出主张

根据建构主义，新知识的建立必须与旧知识发生关系，经过一定的关联和处理，学生才能进入新的知识体系。学生在分析基因与染色体的行为过程中发现，基因是由染色体携带着从亲代传递给子代，即基因行为与染色体的行为存在着明显的平行关系。学生初步得出主张：基因在染色体上。

按照学生的主张，基因在染色体上，在常染色体和性染色体上都应该存在控制性状的基因。教师随后呈现情境——红眼果绳与白眼呆蝇杂交现象，并引导学生根据现象，提供支持或反驳主张的论据。学生通过小组合作讨论，解释了控制果蝇眼色的基因在遗传时符合孟德尔的遗传定律，并且白眼的遗传与性别相联系，初步得出论据：控制果蝇眼色的基因很可能位于性染色体上。

教师进一步呈现果蝇的X与Y染色体的形态（图2），并让学生根据论据，思考控制眼色的基因是否可位于性染色体的任意位置。各小组展开激烈的谈论，某小组学生则通过演示遗传图谱演绎观点：

图2 果蝇的染色体组成及性色体形态

①如果基因位于Y染色体非同源区段，那么所有雄性子代全部为白眼，与现象不符；

②如果眼色基因位于X染色体的同源区段，则在Y染色体上相同位置，也有其等位基因，红眼雌与白眼雄杂交后的F2代中红眼：白眼为3∶1；

③如果眼色基因位于X染色体的非同源区段，那么结果与观点二相同。因此，学生则进一步主张控制眼色的基因可能在X染色体的某一区段。

③⑬⑰⑲㉒㉓㉔㉘ ㉝［加］威 廉 ·莱斯:《满足的限度 》，李永学译，商务印书馆 2016 年版，第 13 ～26、42、145、37、2、115、8、135、6 页。

2.2 质疑和反驳他人的观点

2.2.1 根据论据，提出质疑，制定反驳方案

根据学生提出的主张，教师进一步启发学生：任何一种对现象的推论都要以实验来进行验证。那么，控制眼色的基因是否真的在X染色体上？不同区段的基因在遗传的过程中会产生相同的结果吗？眼色的基因可在X染色体上任意区段上吗？

教师以问题情境的方式提出对主张的质疑，引导学生深入思考与探究，并尝试构建出支持或反对该质疑的验证方案，并修改最终的主张。

2.2.2 合作探究，构建论据，修正主张

小组通过设计相关实验进行验证，并提出两种主张观点：

①将杂交所得的F1中红眼雌果蝇与白眼雄果蝇杂交后，不论基因位于X染色体的何位置，子代四种红眼雌、红眼雄、白眼雌、白眼雄果蝇的数量比都是1∶1∶1∶1，与摩尔根所做的实验结果相符合，所以眼色基因位于X染色体的任意位置。

②在测交实验的基础上将测交后代的白眼雌果蝇与纯种红眼雄果蝇杂交，如果后代雌雄全部是红眼果蝇，那么控制眼色的基因在X染色体的同源区域，如果后代雌性全为红眼，雄性全为白眼，那么控制眼色的基因在X染色体的非同源区域。

但是，不可否认，控制眼色的基因确实位于X染色体上。

2.3 通过条件限制，化解反例，达成共识

教师引导学生归纳出摩尔根是利用假说演绎法证实“基因在染色体上”的过程，让学生肯定自己思维能力的同时，又能领悟科学家在探究过程中所持有的观念及解决问题的思路和方法。

最后，教师再次升华问题：

①基因在染色体上，那么一条染色体上是否只有一个基因？

②基因在染色体上如何排列？

③能否利用精子与卵细胞的形成过程来解释孟德尔遗传定律的实质呢？

学生根据已有的知识建构，提出新的主张，并归纳总结基因分离定律和基因自由组合定律的实质，完成课堂论证。

3 论证式教学的实践的思考

3.1 论证式教学体现生物学科核心素养的要求

论证式有助于学生形成科学观念，在尊重科学发展历史的事实基础上，引导学生对科学探究的过程给予客观的评价。在论证式性教学策略中，通过教师创设特定的情景，启发学生主动参与探究话题，自主合作完成探究过程，在尝试提出主张，与人论证，使用证据支持或反驳的过程中，运用科学的思维方法去认识事物，培养解决实际问题的习惯和能力，并对科学家的观点提出评价和质疑，发展批判性和创造性思维能力。论证式教学中，学生可以在逻辑推理的训练、演绎归纳的运用、实验方法的处理、结论分析与评价等方面得到全面提高。

3.2 论证式教学实践时的注意事项

论证式是一种以学生为核心的课堂模式，教师在此过程中需要有效地安排教学流程和时间分配，运用恰当的策略方法让学生发表不同的意见，并适时引导论证的方向使课堂有条有理，还要预设各环节中可能会遇到的问题等。学生能全员参与，发表观点，合作讨论，张弛有度，是课堂成败的关键。因此，论证式的实施需要在民主、宽容、轻松而又不失秩序的条件下开展。如果教师急于完成教学任务，压缩学活动时间，提前表达认可的科学观点等都会无法达到预期的教学目标。