林靜

（廈門(mén)第一中學(xué)，福建 廈門(mén) 361003）

論證探究式教學(xué)（Argument-Driven Inquiry 簡(jiǎn)稱ADI）是一種旨在培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)意識(shí)、提升科學(xué)思維的教學(xué)策略。它將科學(xué)論證和探究式學(xué)習(xí)有機(jī)結(jié)合，幫助學(xué)生了解科學(xué)知識(shí)的產(chǎn)生過(guò)程，學(xué)會(huì)應(yīng)用科學(xué)方法收集證據(jù)，運(yùn)用邏輯解釋證據(jù)與觀點(diǎn)之間相關(guān)性，并基于辯護(hù)建構(gòu)和完善主張。有必要在高中生物學(xué)教學(xué)中推廣運(yùn)用論證探究式教學(xué)策略。論證探究式教學(xué)的“精髓”是辯護(hù)環(huán)節(jié)。但目前高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂交流環(huán)節(jié)常出現(xiàn)“一人匯報(bào)，大家聽(tīng)講，教師評(píng)價(jià)”的參與面小、缺乏生生對(duì)話的現(xiàn)象。輪詢（Round-Robin）是一種學(xué)習(xí)小組間按規(guī)則輪轉(zhuǎn)、依次辯護(hù)的模式。［1］在課堂教學(xué)中引入輪詢論證有助于學(xué)生全面參與主張的論證，發(fā)揮學(xué)生的主體性和合作精神，提高論證的效果和效率，實(shí)現(xiàn)問(wèn)題的解決和思維的發(fā)展。筆者嘗試以“驗(yàn)證活細(xì)胞是實(shí)現(xiàn)細(xì)胞水平的生命活動(dòng)的必要條件”實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，闡述輪詢論證探究式教學(xué)與評(píng)價(jià)（圖1）。

圖1 輪詢論證探究式教學(xué)模型

一、聚焦問(wèn)題意識(shí)，建構(gòu)大概念

高中生物學(xué)論證探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，應(yīng)聚焦關(guān)鍵問(wèn)題和生物學(xué)大概念，創(chuàng)設(shè)探究活動(dòng)情境，促進(jìn)學(xué)生發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)。［2］

“驗(yàn)證活細(xì)胞是實(shí)現(xiàn)細(xì)胞水平的各項(xiàng)生命活動(dòng)的必要條件”輪詢式論證探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)，創(chuàng)設(shè)具有一定的開(kāi)放性的探究實(shí)驗(yàn)情境：第一，要求學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的事實(shí)證據(jù)或是通過(guò)設(shè)計(jì)不同變量的實(shí)驗(yàn)，促進(jìn)科學(xué)主張的形成。該探究實(shí)驗(yàn)涉及質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)、細(xì)胞質(zhì)環(huán)流觀察、細(xì)胞膜特性的探究等內(nèi)容，具有一定的思維難度，要求學(xué)生4 人一組開(kāi)展探究實(shí)驗(yàn)。第二，學(xué)生可以自行挑選實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)用具，如新鮮的紅色月季花瓣、洋蔥、黑藻、蘿卜等實(shí)驗(yàn)材料。第三，學(xué)生不同的想法、觀點(diǎn)為輪詢式討論交流提供素材。引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年版2020 年修訂）》中相關(guān)實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，思考與討論“哪些細(xì)胞水平的生命活動(dòng)依賴于活細(xì)胞的結(jié)構(gòu)”，促進(jìn)學(xué)生更好地理解與應(yīng)用“細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)與生命活動(dòng)的基本單位”這一生物學(xué)大概念。

二、尋找實(shí)驗(yàn)證據(jù)，建構(gòu)證據(jù)與主張之間的邏輯關(guān)系

證據(jù)是研究問(wèn)題和推斷主張時(shí)必須引用的事實(shí)依據(jù)；實(shí)驗(yàn)證據(jù)可以表征觀察或測(cè)量現(xiàn)象隨時(shí)間的變化趨勢(shì)，也可以表征不同目標(biāo)或組別之間的差異、不同變量之間的差異。［3］教師指導(dǎo)學(xué)生以實(shí)驗(yàn)為載體，尋找支持觀點(diǎn)的證據(jù)，并思考、討論證據(jù)是否能成為主張的有力“支持”。

為論證“活細(xì)胞是實(shí)現(xiàn)細(xì)胞水平的生命活動(dòng)的必要條件”，實(shí)驗(yàn)證據(jù)的關(guān)鍵在于自變量和因變量的確定。該實(shí)驗(yàn)的自變量是“細(xì)胞的死活”，可以應(yīng)用沸水處理或鹽酸處理等細(xì)胞處死方法。因變量的設(shè)計(jì)則取決于各學(xué)習(xí)小組選擇哪種細(xì)胞、觀察何種生命活動(dòng)。

探究學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)的方案各不相同。小組1-4 的實(shí)驗(yàn)方案分別是：1.觀察具有活性及鹽酸處理的洋蔥外表皮是否能發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象。2.比較清水和熱水處理的等量的蘿卜條是否被紅墨水染料滲入。3.觀察分別將紅色花瓣放入清水和鹽酸處理后，花瓣色素分子是否滲出細(xì)胞。4.觀察黑藻細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)環(huán)流現(xiàn)象是否受細(xì)胞活性的影響等。各小組學(xué)生討論、修改完善及實(shí)施方案。同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)報(bào)告上記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，獲得支持觀點(diǎn)的證據(jù)。為了方便實(shí)驗(yàn)結(jié)果及實(shí)驗(yàn)結(jié)論的交流和表達(dá)，以概念圖形式呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析過(guò)程及觀點(diǎn)的推理過(guò)程，或利用逆向設(shè)計(jì)原理展示為了得到觀點(diǎn)而探尋支持證據(jù)的過(guò)程。

三、輪詢論證探究，建構(gòu)科學(xué)結(jié)論

以小組合作方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)論證，完成ADI 模型中的從問(wèn)題到主張的初步探究。接著，繼續(xù)以輪詢方式深入論證，尋求支持主張的證據(jù)，完善、修改結(jié)論。

開(kāi)展輪詢的主要方式是：A 小組派A1 代表展示匯報(bào)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，其余3 名組員A2、A3、A4 分別按順時(shí)針輪轉(zhuǎn)到B、C、D 小組參與聆聽(tīng)和論證，B、C、D 小組學(xué)生同樣通過(guò)輪轉(zhuǎn)參與到A 組聽(tīng)取匯報(bào)、發(fā)言辯駁與評(píng)審（圖2）。新的小組以“1+3”的組合構(gòu)成?！?”指匯報(bào)的學(xué)生，“3”指來(lái)自其他組聽(tīng)取匯報(bào)并進(jìn)行評(píng)審的學(xué)生。

圖2 輪詢論證中的小組輪轉(zhuǎn)重組方式

在輪詢論證過(guò)程中，教師通過(guò)巡視、指導(dǎo)學(xué)生主要從“探究方案的實(shí)驗(yàn)原理是否合理？實(shí)驗(yàn)變量設(shè)置是否合理？實(shí)驗(yàn)材料處理方式和操作方式是否合適？是否有利于減小誤差？實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是否支持觀點(diǎn)？如果再次開(kāi)展論證探究，你打算如何改進(jìn)？”等方面進(jìn)行質(zhì)疑與辯護(hù)。

以A 小組為例，匯報(bào)的學(xué)生A1 展示了論證主張的過(guò)程：將新鮮的洋蔥鱗片葉外表皮置于質(zhì)量濃度為0.3g/mL 的蔗糖溶液中，觀察到質(zhì)壁分離現(xiàn)象。再應(yīng)用引流法將該洋蔥鱗片葉外表皮置于清水中，觀察到質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象。說(shuō)明活細(xì)胞在一定條件能發(fā)生質(zhì)壁分離和復(fù)原的生理活動(dòng)。聽(tīng)取該觀點(diǎn)匯報(bào)后，B4學(xué)生首先對(duì)該實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行論證：植物活細(xì)胞具有選擇透過(guò)性的原生質(zhì)層，當(dāng)原生質(zhì)層內(nèi)外存在濃度差時(shí)，則發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象。可見(jiàn)該實(shí)驗(yàn)是可行的。C3學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)變量進(jìn)行質(zhì)疑與評(píng)價(jià)：該實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖钦f(shuō)明活細(xì)胞是完成生命活動(dòng)的必要條件，自變量是細(xì)胞的死活，但A 小組的實(shí)驗(yàn)并沒(méi)有設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)，應(yīng)增加處死的洋蔥外表皮細(xì)胞進(jìn)行對(duì)照實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)后者是否也能發(fā)生質(zhì)壁分離及復(fù)原現(xiàn)象。同時(shí)，C3 學(xué)生就避免實(shí)驗(yàn)誤差等提出了重復(fù)實(shí)驗(yàn)的建議。匯報(bào)的A1 學(xué)生表示贊成，修改實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，加入了對(duì)照實(shí)驗(yàn)。D2 學(xué)生則認(rèn)為根據(jù)活細(xì)胞的生物膜具有選擇透過(guò)性，可以增加具有活性的和處死的洋蔥內(nèi)表皮細(xì)胞是否能被臺(tái)盼藍(lán)染料染色來(lái)證明，使得證據(jù)更充分。3 位評(píng)審學(xué)生不僅在原小組中積極參與論證協(xié)商，而且主動(dòng)參與到新小組的觀點(diǎn)論證。

四、組織三方評(píng)審評(píng)價(jià)，促進(jìn)反思與修正

論證某一觀點(diǎn)時(shí)，小組成員可以通過(guò)參與探究活動(dòng)，獲得第一手的資料來(lái)支持觀點(diǎn)；還可以通過(guò)參與其他組的介紹來(lái)獲得第二手的資料。在比較分析和辯駁中深化論證。并應(yīng)用實(shí)驗(yàn)論證探究能力評(píng)價(jià)表（表1）組織匯報(bào)學(xué)生、評(píng)審學(xué)生及教師等三方進(jìn)行輪詢論證探究過(guò)程性評(píng)價(jià)，促進(jìn)學(xué)生反思、修正實(shí)驗(yàn)報(bào)告，提高論證能力與反思能力。

實(shí)驗(yàn)論證探究能力評(píng)價(jià)表采用等級(jí)量表，在許桂芬等人關(guān)于科學(xué)論證能力評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的研究基礎(chǔ)上，［4］根據(jù)輪詢論證探究式教學(xué)模型（表1），參考有關(guān)專家意見(jiàn)制定的。本評(píng)價(jià)量表結(jié)合探究實(shí)驗(yàn)過(guò)程，設(shè)計(jì)觀點(diǎn)主張、實(shí)驗(yàn)證據(jù)、論證辯護(hù)及創(chuàng)新表現(xiàn)等4 個(gè)維度能力指標(biāo)，并根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)論證探究能力的表現(xiàn)劃分“好、較好、一般、不足”等4 個(gè)水平。以此，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與輪詢論證探究學(xué)習(xí)，提高論證探究能力。

表1 實(shí)驗(yàn)論證探究能力評(píng)價(jià)表

總之，教師應(yīng)根據(jù)高中生物學(xué)課程要求，結(jié)合具體學(xué)情與教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)設(shè)激發(fā)興趣型、解釋觀點(diǎn)型及探究活動(dòng)型等輪詢論證探究式實(shí)驗(yàn)。為了輪詢論證探究式活動(dòng)順利實(shí)施，應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生逐步熟練應(yīng)用輪詢論證探究模式。同時(shí)，應(yīng)控制難度并適時(shí)地指導(dǎo)。特別是要加強(qiáng)對(duì)新組建的小組輪詢論證的指導(dǎo)，促進(jìn)學(xué)生比較分析原小組與新小組的觀點(diǎn)、主張的異同，激發(fā)學(xué)生勇于質(zhì)疑與辯護(hù)，學(xué)會(huì)應(yīng)用事實(shí)證據(jù)論證主張、完善結(jié)論，在輪詢論證探究過(guò)程中深化生物學(xué)知識(shí)的理解與應(yīng)用，發(fā)展論證探究能力及科學(xué)思維能力。