林靜　張鋒

隨著高中生物教材中探究實(shí)驗(yàn)比例的增加，學(xué)生動手和實(shí)踐的機(jī)會有了一定的提高。但教師僅僅強(qiáng)調(diào)學(xué)生的動手能力，要求學(xué)生參與課堂的觀察和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還要注重培養(yǎng)學(xué)生將科學(xué)的思維方式運(yùn)用到解決生活中問題，以及做出正確的選擇的能力。論證探究式教學(xué)（Argument-Driven Inquiry，ADI）是一種強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生利用資料進(jìn)行合理的推理和論證的能力，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維方式的一種新型教學(xué)策略。“論證”策略的運(yùn)用讓學(xué)生經(jīng)歷類似科學(xué)家評價(jià)資料、提出主張、為主張辯駁的過程，既培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)的思維方式，引導(dǎo)學(xué)生主動在實(shí)驗(yàn)證據(jù)與推理的基礎(chǔ)上建構(gòu)和完善科學(xué)觀點(diǎn)，又在質(zhì)疑和論證中培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)科學(xué)素養(yǎng)?，F(xiàn)以“探究影響酶活性的條件”這一課例，淺談“論證”策略在實(shí)驗(yàn)課堂的實(shí)施及對學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)養(yǎng)成的影響。

1 “論證”策略運(yùn)用于生物實(shí)驗(yàn)課堂示例

“探究影響酶活性的條件”是高中生物探究實(shí)驗(yàn)之一，其教學(xué)重難點(diǎn)不僅是讓學(xué)生體驗(yàn)探究的過程，更重要的是引導(dǎo)學(xué)生自主選擇合適的材料進(jìn)行相關(guān)影響酶活性條件的探究，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作為提出的假說的證據(jù)來證實(shí)自己的推斷，在和他人協(xié)商中達(dá)成共識，在使學(xué)生經(jīng)歷從分析資料到提出主張、尋求實(shí)驗(yàn)證據(jù)、辯駁及形成結(jié)論的訓(xùn)練中，影響學(xué)生的思維習(xí)慣，發(fā)展學(xué)生的交流技能，激發(fā)學(xué)生的潛能和學(xué)習(xí)的積極性。

1.1 提供素材以創(chuàng)設(shè)情境，明確探究目標(biāo)

教師先提供相關(guān)素材：如課外興趣小組匯報(bào)“比較不同動植物細(xì)胞過氧化氫酶活性的實(shí)驗(yàn)成果”。并提出問題：為什么酶的活性有差異？

學(xué)生1提出自己的主張：酶的活性不同是由于不同材料自身內(nèi)部因素決定的。

學(xué)生2：同一生物材料由于外部條件差異也可能不同，比如制備酶時(shí)，研磨材料的溫度影響。

對學(xué)生2的主張，學(xué)生3繼續(xù)補(bǔ)充實(shí)例：發(fā)燒、胃酸對體內(nèi)細(xì)胞的代謝活動有影響，外部溫度、pH可影響酶的活性。

學(xué)生4論述：根據(jù)所學(xué)，酶的化學(xué)本質(zhì)大多是蛋白質(zhì)，影響蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的因素很多，如高溫、酸堿條件、重金屬使之變性等。

在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生明確了本節(jié)實(shí)驗(yàn)課探究的課題為“探究影響酶活性的條件”，但還需要實(shí)驗(yàn)的證據(jù)。

1.2 開放實(shí)驗(yàn)以活躍思維，完善實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

教師要盡可能開放實(shí)驗(yàn)、盡可能提供多的實(shí)驗(yàn)材料和儀器，讓學(xué)生根據(jù)自己要探究的課題來驗(yàn)證自己的主張或假設(shè)。不同組的學(xué)生通過討論，分別選擇溫度、pH或重金屬鹽等作為探究的自變量。這樣既尊重了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也讓學(xué)生明白了研究的自主性。在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，教師引導(dǎo)學(xué)生思考材料如何選擇，自變量及因變量的控制。

以pH為例，組1選擇探究pH對過氧化氫酶活性的影響，設(shè)置了鹽酸、蒸餾水及NaOH溶液3組的變量，以觀察試管內(nèi)產(chǎn)生氣泡的情況做為因變量。設(shè)計(jì)方案見表1。

學(xué)生1質(zhì)疑滴加順序：不能先將底物與酶混合再用酸或堿處理。原因是酶具有高效性，應(yīng)先對酶進(jìn)行酸、堿處理后再加底物。

學(xué)生2對學(xué)生1質(zhì)疑：后加的底物過氧化氫也可能使反應(yīng)體系的pH變化。

組1提出改進(jìn)意見：對底物和酶分別用相應(yīng)的酸堿條件處理，用pH試紙確定酸堿度再混合。

其他小組還提出可以用帶火星的木條復(fù)燃檢測氧氣產(chǎn)生情況或用排水法測氣體產(chǎn)生速率。教師表示肯定，繼續(xù)提問：該實(shí)驗(yàn)需要設(shè)置對照組嗎？

組1：不需要，不同實(shí)驗(yàn)組之間相互對照。

對于同一影響條件，組2選擇探究pH對淀粉酶活性的影響。因變量是用碘液檢測淀粉是否反應(yīng)。

教師提問：能不能選擇斐林試劑檢測產(chǎn)物？

組2：不宜使用斐林試劑。斐林試劑使用時(shí)需要加熱，使反應(yīng)溫度改變。

學(xué)生1反駁：反應(yīng)已經(jīng)結(jié)束，過酸或過堿已經(jīng)破壞了酶的結(jié)構(gòu)，斐林試劑的使用不影響產(chǎn)物的檢測。

組2再舉證反駁：斐林試劑呈堿性，與鹽酸會發(fā)生中和，不宜使用。若要使用，反應(yīng)后、檢測前可將各反應(yīng)的pH調(diào)整一致。

在師生、生生互動中層層推進(jìn)、逐步完善方案，學(xué)生學(xué)會了控制變量，領(lǐng)悟了對照實(shí)驗(yàn)的思想等。

1.3 質(zhì)疑辯論以推理解惑，達(dá)成探究共識

實(shí)驗(yàn)結(jié)果是一個(gè)主張或假說最有說服力的證據(jù)。實(shí)施實(shí)驗(yàn)后，大多數(shù)小組探究了pH對過氧化氫酶活性的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯著，并得出了結(jié)論：pH會影響酶的活性，當(dāng)遇到過酸或過堿條件，酶的活性幾乎為零。這些小組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相互成為了他們提出主張的證據(jù)。

但是，部分組學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作中又發(fā)現(xiàn)了新的問題：組2在探究pH對淀粉酶活性影響的實(shí)驗(yàn)中， NaOH溶液處理組未出現(xiàn)預(yù)期的藍(lán)色，呈無色（結(jié)果見表2）。

匯報(bào)結(jié)果后，學(xué)生們討論出現(xiàn)無色的可能原因。

學(xué)生1：堿性條件下，淀粉酶仍有活性，淀粉被分解了。

學(xué)生2：NaOH是淀粉分解的催化劑。

學(xué)生3反駁：通過進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)，將3號試管樣液用斐林試劑檢測，無磚紅色沉淀出現(xiàn)，說明淀粉未分解，推翻前兩種可能性。

學(xué)生4：化學(xué)課上學(xué)過NaOH可以與Cl2反應(yīng)，同是鹵族元素，推測NaOH與I2的反應(yīng)。

教師：同學(xué)們可以繼續(xù)查閱資料，證實(shí)這一推斷。同時(shí)我們發(fā)現(xiàn)選用淀粉和淀粉酶這組材料，不太適合用來探究pH這一影響因素。

組3：在研究溫度對淀粉酶活性的影響中，高溫（100℃）處理組未出現(xiàn)預(yù)期的藍(lán)色，一段時(shí)間再加碘液為什么又出現(xiàn)藍(lán)色？

學(xué)生1：碘液加的不夠多。

學(xué)生2：高溫條件可能會影響淀粉的檢測。高溫下，分子運(yùn)動加劇，淀粉和碘分子碰撞的機(jī)會很小，不易結(jié)合。

教師：在常溫下，淀粉和碘會結(jié)合形成藍(lán)色的化合物。高溫確實(shí)會影響淀粉和碘的反應(yīng)。建議高溫處理后，等冷卻再檢測，結(jié)果更可信。

學(xué)生3：我們組是冰水處理組（約0℃），實(shí)驗(yàn)時(shí)未出現(xiàn)預(yù)期的藍(lán)色，又是什么原因呢？

學(xué)生4：可能是酶處理的時(shí)間不夠，酶仍有活性，或是混合底物和酶時(shí)離開了冰水浴的條件，未嚴(yán)格控制溫度，淀粉分解了。

教師：實(shí)驗(yàn)中的無關(guān)變量也是影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的因素，因此為了得到準(zhǔn)確有力的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，我們應(yīng)該怎么做？

學(xué)生：“嚴(yán)格控制實(shí)驗(yàn)的無關(guān)變量”、“規(guī)范實(shí)驗(yàn)的操作步驟”、“重復(fù)實(shí)驗(yàn)減小誤差”……

實(shí)驗(yàn)課是全員參與的，比起“教師提問—學(xué)生回答—教師評價(jià)”的課堂，論證式的課堂給了學(xué)生更多生生互動，協(xié)商解決問題的機(jī)會，學(xué)生參與度的質(zhì)和量得到了很大的提升。在充滿質(zhì)疑與論證的課堂，學(xué)生的思維得到了很好的訓(xùn)練。這種互動模式可以總結(jié)為：學(xué)生1提出主張→教師請全班就學(xué)生1的想法進(jìn)行討論→學(xué)生2質(zhì)疑→學(xué)生1反駁→學(xué)生3再質(zhì)疑→學(xué)生1再反駁→……→達(dá)成共識，構(gòu)建知識。

2 論證探究式教學(xué)策略對學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的影響

通過以上的教學(xué)實(shí)例，不難發(fā)現(xiàn)“論證”的實(shí)驗(yàn)課堂是一種促進(jìn)學(xué)生有意義學(xué)習(xí)的嘗試。論證式教學(xué)策略得以實(shí)施，其理論基礎(chǔ)是建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論。建構(gòu)主義認(rèn)為學(xué)習(xí)不是對知識的記載和吸收，應(yīng)該是超越知識的獲得，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)是一種知識建構(gòu)的過程，是知識的社會協(xié)商，是社會實(shí)踐的參與。目前的實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)缺少的正是學(xué)生自主建構(gòu)科學(xué)想法，并進(jìn)行理性協(xié)商的過程。論證式的課堂提倡開放性，但也可遵循一定的步驟。本案例中針對“影響酶的活性的因素”這一教學(xué)內(nèi)容，采用教師提供相關(guān)素材，并設(shè)置情境引出問題，讓學(xué)生通過思考嘗試提出不同主張，并為自己的主張尋找論據(jù)，可以從已有的知識儲備、教材、自己的思考和推理，并借助實(shí)驗(yàn)證據(jù)、然后得出初步的結(jié)論。在這一過程中，教師引導(dǎo)不同主張的學(xué)生試著闡述，對方認(rèn)可或反駁，最終達(dá)成共識，并完善和評價(jià)了實(shí)驗(yàn)方案。這一系列過程不僅提高了學(xué)生的科學(xué)思維能力，發(fā)展了學(xué)生的論證能力，提高了學(xué)生的認(rèn)知水平，也實(shí)現(xiàn)“提高學(xué)生生物科學(xué)素養(yǎng)”這一高中生物課程的核心育人目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

何嘉媛，劉恩山.論證探究式教學(xué)模型及其在理科教學(xué)中的應(yīng)用.生物學(xué)通報(bào).2012，10.endprint