朱靈君

摘要 以“碳反應(yīng)過程”教學(xué)為例，闡述了以概念為起點(diǎn)的論證教學(xué)過程。通過概念架構(gòu)和主張?zhí)岢?、主張論證和完善、概念強(qiáng)化和應(yīng)用三個(gè)階段，對傳統(tǒng)論證過程進(jìn)行改良，有效提升學(xué)生的科學(xué)思維能力。

關(guān)鍵詞 論證教學(xué) 光合作用 碳反應(yīng) 科學(xué)思維

中圖分類號(hào) G633.91????????????? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

論證是指共同圍繞某一論題，利用科學(xué)的方法收集證據(jù)，解釋和聯(lián)系證據(jù)、評價(jià)自己及他人的證據(jù)與觀點(diǎn)之間的相關(guān)性，促進(jìn)思維的共享與交鋒，最終達(dá)成共識(shí)的活動(dòng)。論證式教學(xué)是將論證活動(dòng)引入課堂，作為教學(xué)重要環(huán)節(jié)的教學(xué)模式。這與生物學(xué)通過實(shí)驗(yàn)和探究發(fā)現(xiàn)并總結(jié)自然界普遍規(guī)律的學(xué)科本質(zhì)相吻合。《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》要求學(xué)生通過高中生物學(xué)課程的學(xué)習(xí)，形成科學(xué)思維的習(xí)慣，能運(yùn)用已學(xué)的生物學(xué)知識(shí)、證據(jù)和邏輯對生物學(xué)議題進(jìn)行思考和論證。

ADI 教學(xué)模型（論證-探究式模型）由美國Victor Sampson等人提出，將論證環(huán)節(jié)整合到探究過程中，并且融合了其他科學(xué)中常規(guī)的實(shí)踐活動(dòng)，如撰寫研究報(bào)告、互評、反思等環(huán)節(jié)。其過程非常符合生物科學(xué)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的特點(diǎn)，在日常教學(xué)中較為常用。實(shí)踐證明，科學(xué)的論證教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生形成科學(xué)思維的有效方法。在課堂上，教師引導(dǎo)學(xué)生通過論證經(jīng)歷類似科學(xué)研究的論證過程，有利于學(xué)生理解科學(xué)概念和科學(xué)本質(zhì)，并促進(jìn)其思維發(fā)展。

在日常運(yùn)用ADI 論證模型進(jìn)行教學(xué)時(shí)，在以科學(xué)史為起點(diǎn)的論證教學(xué)中，學(xué)生能很快地提出正確的主張，論證的氛圍也不熱烈。其主要的原因在于論證的結(jié)果是教材中直接呈現(xiàn)的概念。例如，以“碳反應(yīng)中碳元素的轉(zhuǎn)移路線”的教學(xué)為例，傳統(tǒng)的論證教學(xué)過程如圖1所示，在以翻閱教材為主的論證過程中，大部分學(xué)生能很快地提出正確主張。課后與學(xué)生的交流，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是需要學(xué)生最后得出的觀點(diǎn)（碳反應(yīng)過程）在教材中已經(jīng)明確呈現(xiàn)。論證是基于已有資料或已知為真的命題，通過推理確定另一命題真實(shí)或虛假的過程，而采用以經(jīng)典科學(xué)史為起點(diǎn)的論證教學(xué)，卻是用已知（經(jīng)典科學(xué)史）去論證已知（教材呈現(xiàn)的概念）。在這樣的論證過程中，學(xué)生很難有充分的思考。所謂的思維碰撞變成一場演出，使嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)和探究過程變?yōu)橐槐揪赖膭”尽?/p>

為了更好地將ADI 論證模型運(yùn)用到日常教學(xué)中，筆者將論證的起點(diǎn)從經(jīng)典科學(xué)史實(shí)驗(yàn)調(diào)整為教材明確呈現(xiàn)的概念，將論證教學(xué)的重點(diǎn)放在以下幾方面：如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來獲得已知概念;如何從實(shí)驗(yàn)結(jié)果獲得正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論;如何用正確的科學(xué)思想分析問題和解決問題。整體教學(xué)流程如圖2所示。

碳反應(yīng)是光合作用教學(xué)中的一個(gè)環(huán)節(jié)，涉及的次位概念是“碳反應(yīng)將CO2還原為糖，并將光反應(yīng)提供的能量儲(chǔ)存在糖等化合物中”。學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了光合作用總述、光合色素和光反應(yīng)的相關(guān)知識(shí)。下面以碳反應(yīng)過程中碳元素轉(zhuǎn)移路線的教學(xué)為例，闡述論證教學(xué)過程。

1 概念架構(gòu)和主張?zhí)岢鲭A段

生物學(xué)概念是從大量的生物學(xué)事實(shí)中歸納出來的，因此生物學(xué)教學(xué)必須基于生物學(xué)事實(shí)。在本階段，學(xué)生搭建模型，熟悉教材中的關(guān)鍵名詞，初步建立起名詞間的相互關(guān)系，并依據(jù)要求完成個(gè)人主張。

教師提前制作引導(dǎo)學(xué)案，為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供支架。引導(dǎo)學(xué)案包括相關(guān)概念、關(guān)鍵名詞、問題和個(gè)人主張需要包括的內(nèi)容。學(xué)生借助教師預(yù)設(shè)的支架，閱讀教材，并通過獨(dú)立思考，完成個(gè)人主張表（表1）。

在本階段，學(xué)生熟悉教材相關(guān)內(nèi)容，也讓學(xué)生初步體驗(yàn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的整體過程。這有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)和對實(shí)驗(yàn)的整體把握，為下一階段的順利開展做好鋪墊。

2 主張論證和完善階段

在本階段，教師引導(dǎo)學(xué)生從下述幾個(gè)角度對主張進(jìn)行論證：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和預(yù)期結(jié)果是否可以證明已有概念;實(shí)驗(yàn)分組是否正確;自變量、因變量和觀測指標(biāo)的選取是否合適;所選用的實(shí)驗(yàn)技術(shù)是否適合。

2.1小組論證環(huán)節(jié)

小組論證的目的是在個(gè)人主張的基礎(chǔ)上，小組討論，糾正錯(cuò)誤主張，完善正確的主張。

（1）組員提出個(gè)人主張，小組合并相似主張。

小組成員依次簡述自己的主張，著重闡述實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和預(yù)期結(jié)果如何證明已有概念。接著，小組討論、合并相似主張。對不能合并的主張，小組成員對主張和相關(guān)資料進(jìn)行論證，由提出主張的成員闡釋理由，其他成員提出質(zhì)疑。小組逐步修訂和完善主張，達(dá)成組內(nèi)共識(shí)，形成小組的集體主張。本節(jié)課的小組主張見表2。

（2）完善資料、厘清關(guān)系，完成小組主張表。

在形成小組主張后，小組組員合作，逐步完成小組主張表（表2）。首先，組長匯總組員個(gè)人主張表中的有關(guān)資料。然后，小組成員對小組主張進(jìn)行集體論證，找出可能存在的思維漏洞和科學(xué)錯(cuò)誤，在論證記錄表中記錄進(jìn)一步需求的資料。最后，小組成員分工合作，部分成員負(fù)責(zé)尋找資料，部分成員負(fù)責(zé)完善論證框架，部分成員負(fù)責(zé)小組主張的闡述。

在小組論證環(huán)節(jié)，教師引導(dǎo)學(xué)生開展科學(xué)思維，促進(jìn)學(xué)生實(shí)現(xiàn)主動(dòng)學(xué)習(xí)。教師的引導(dǎo)分為預(yù)先引導(dǎo)和過程性引導(dǎo)。預(yù)先引導(dǎo)包括提供論證記錄表和主張表等論證工具，預(yù)設(shè)引導(dǎo)性支架等。過程性引導(dǎo)包括課堂氛圍營造、糾正錯(cuò)誤的論證方向和論證方式。

2.2班級(jí)論證環(huán)節(jié)

班級(jí)論證的主要目的是利用具有一定代表性的小組主張，引導(dǎo)全班學(xué)生對不同主張進(jìn)行思考和論證，進(jìn)一步感悟科學(xué)實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性，訓(xùn)練和提升對實(shí)驗(yàn)分組、實(shí)驗(yàn)變量控制和結(jié)果分析的能力。

首先，教師選取具有代表性的小組闡述小組主張，營造矛盾沖突。然后由全體學(xué)生進(jìn)行逐一論證，糾錯(cuò)和完善。在實(shí)際教學(xué)過程中，通過小組論證階段，所有的小組都提出了依據(jù)產(chǎn)物出現(xiàn)的先后順序來確定碳反應(yīng)中碳元素路線的實(shí)驗(yàn)思路，但在具體的實(shí)驗(yàn)過程、變量控制和結(jié)果呈現(xiàn)上都有不同的觀點(diǎn)。對于不同的主張，教師引導(dǎo)學(xué)生采取質(zhì)疑、辯護(hù)、修正的過程去除錯(cuò)誤方案、修正和完善正確方案（表3），最后獲得班級(jí)集體主張（表4）。

3 概念強(qiáng)化和應(yīng)用階段

獲得班級(jí)主張后，教師展示經(jīng)典科學(xué)實(shí)驗(yàn)——卡爾文的小球藻實(shí)驗(yàn)。學(xué)生經(jīng)過之前的小組論證和班級(jí)論證，能充分掌握實(shí)驗(yàn)過程，對比較班級(jí)主張和經(jīng)典科學(xué)實(shí)驗(yàn)方案有很高的熱情。在比較的過程中，教師也可以適時(shí)提出一些問題，引導(dǎo)學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)方案的區(qū)別，感受科學(xué)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的魅力。例如，為什么用小球藻？甲醇的作用如何？……

在教學(xué)的最后階段，教師提出問題，引導(dǎo)學(xué)生深入思考：

①如何證明CO2里的碳元素全部進(jìn)入了三碳糖，并離開碳反應(yīng)？

②實(shí)踐證明高頻次間歇光照的總體效率高于一直光照，如何理解？

③如何提高農(nóng)作物的光合作用強(qiáng)度？

問題①意在提升學(xué)生對碳反應(yīng)過程和探究實(shí)驗(yàn)的理解;問題②意在引導(dǎo)學(xué)生將之前所學(xué)的光反應(yīng)和碳反應(yīng)聯(lián)系起來，進(jìn)而以整體的概念理解光合作用;問題③意在引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用相聯(lián)系，學(xué)以致用。

4 教學(xué)反思

以 ADI 模型為基礎(chǔ)的論證教學(xué)使學(xué)生能真正體會(huì)到教材概念得出的科學(xué)實(shí)驗(yàn)過程，感悟科學(xué)探究的真諦，鍛煉了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、變量控制、結(jié)果分析的能力。在整個(gè)教學(xué)過程中，學(xué)生參與度高，主動(dòng)思考、討論和解決問題的動(dòng)力強(qiáng)。通過論證教學(xué)，學(xué)生對由生物學(xué)事實(shí)歸納總結(jié)出生物學(xué)概念和由概念預(yù)測事實(shí)的能力有了顯著的提高，對于碳反應(yīng)的相關(guān)知識(shí)內(nèi)容的掌握也更加牢固。本次教學(xué)研究也發(fā)現(xiàn)了一些需要注意的問題，如教學(xué)時(shí)間較緊，教學(xué)節(jié)奏控制需要更加緊湊，教師需要更多地關(guān)注學(xué)生論證的方向等。

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