高倩倩 劉張文斐 卜慶梅

摘 要 依據(jù)CER論證模型嘗試構(gòu)建“初中生物學論證課堂實施模型”，制作“論證課堂實施支架表”，并以“鳥的生殖和發(fā)育”為例進行教學實踐，旨在引導學生在引出論題、收集證據(jù)、進行推理、得出主張、質(zhì)疑辯駁、完善主張的過程中運用科學思維方法，提升科學思維能力。

關(guān)鍵詞 初中生物學 論證教學 論證課堂實施 模型 科學思維

中圖分類號 Ｇ633. 91 文獻標志碼 B

《義務教育生物學課程標準（2022年版）》 （以下簡稱《課程標準》）明確指出：要通過多種教學活動展現(xiàn)人們認識自然現(xiàn)象和規(guī)律的思維方式及探究過程。

這要求義務教育階段培養(yǎng)的學生不止要掌握生物學基礎(chǔ)知識，還要初步掌握科學思維方法，具備一定的科學思維習慣和能力?？茖W思維能力是科學思維的外顯化，科學思維的能力屬性主要體現(xiàn)在科學思維方法的運用和熟練程度。初中生物學學習中要用到的科學思維方法有比較、分類、歸納、演繹、分析、綜合、建模等。論證是生物學教學中最常見的科學思維表現(xiàn)形式，其與科學思維的形成密切相關(guān)。在傳統(tǒng)的課堂中，論證環(huán)節(jié)的缺失使得生物學教育在過去很長一段時間缺失對學生科學思維的深度培養(yǎng)。

本文以“鳥的生殖和發(fā)育”為例，依據(jù)CER論證模型嘗試構(gòu)建“論證課堂實施模型”，制作“課堂教學實施支架表”，在新模型實施過程中引導學生搜集證據(jù)、科學推理、質(zhì)疑辯駁、得出主張，提升科學思維能力。

1 論證課堂實施模型的構(gòu)建

CER論證模型（圖1）是基于建構(gòu)主義教學理論與最近發(fā)展區(qū)理論對圖爾敏論證模型的一種簡化，由三部分組成：證據(jù)、推理、主張，其特別關(guān)注基于證據(jù)的邏輯推理，要求學生圍繞某一主張，收集可靠的證據(jù)，作出合乎邏輯的推理，獲得科學概念。

對于高年級的學生來說，針對同一個主張，不同的學生可能會提出不同的質(zhì)疑。因此，論證教學到高級階段可以引入質(zhì)疑和辯駁，學生借助證據(jù)，通過辯論，維護合理的主張，反駁不合理的主張。當學生像科學家那樣評價其他同學的證據(jù)與主張，識別超出證據(jù)的陳述，這表明他們已在深入學習，為主張辯護的同學也在論證過程中獲得對科學知識的深層理解，摒棄錯誤概念。

基于以上分析，本模型在CER模型的基礎(chǔ)上加以改進，旨在引導學生深度論證，提升科學思維能力。模型依據(jù)論證的來源劃分了兩種證據(jù)類型：直接證據(jù)和間接證據(jù)。直接證據(jù)主要指學生通過觀察、測量、實驗等獲得的一手數(shù)據(jù)。間接證據(jù)主要指教師提供的資料或?qū)W生頭腦中已知的概念和原理。第一步引出論題和支架引導主要由教師來完成，教師可以通過提供資料、實驗演示、組織活動等多種方式引出論題，學生需在教師提供的支架表的引導下進行論證（表1）。第二步主要由學生來完成，學生搜集可靠的證據(jù)，運用恰當?shù)目茖W思維方法進行合乎邏輯的推理，初步得出科學主張，其他學生或教師考慮到其他解釋提出質(zhì)疑，學生需要再次辯駁完善主張。

初中生形式思維發(fā)展并不完善，對于八年級的學生來說，要開展論證教學需要腳手架的支持。本研究圍繞論證式課堂教學實施模型制作“論證課堂實施支架表” （表1），支架表可將論證內(nèi)隱過程表征出來，供學生論證時使用，引導學生如何進行科學論證，幫助學生理清論證思路，引導學生分步驟論證，得出科學主張。

2 論證課堂實施模型的應用

“鳥的生殖和發(fā)育”選自人教版《生物學·八年級·下冊》第一章第四節(jié)的內(nèi)容。 《課程標準》在主題六：“遺傳與進化”的內(nèi)容要求中明確學生應形成概念：生物可以通過有性生殖或無性生殖繁殖后代。

現(xiàn)以“鳥的生殖和發(fā)育”一節(jié)中的部分內(nèi)容： “鳥卵的外部結(jié)構(gòu)特點 — — 鳥卵外形特點和卵殼特點”為例，闡述如何運用“論證課堂實施模型”開展論證教學。

2.1 提供資料，引出論題

資料1：爬行動物卵內(nèi)的羊膜腔充溢羊水，胚胎在羊水中發(fā)育。爬行動物有卵殼，卵內(nèi)儲存有卵黃、水分等營養(yǎng)物質(zhì)。爬行動物的卵通常產(chǎn)在沙土里，依靠太陽光孵化胚胎。

教師引導學生閱讀資料一并設疑：鳥類比爬行動物更為高等，爬行動物的卵適應于陸地生活，那鳥卵有哪些結(jié)構(gòu)特點適應于陸地生活？學生在思索中進入本節(jié)課的論證。

2.2 基于證據(jù)，初步得出主張

教師引導學生以雞卵為例先論證鳥卵的外部結(jié)構(gòu)特點。四人為一組，每組挑選一個任務論證，學有余力的小組選擇兩個，學生論證任務見表2。小組需在“論證課堂實施支架表”的指引下論證，并將證據(jù)、推理過程、初步得出的主張寫于表中。

2.2.1 主張一：鳥卵的外形為橢圓形，有鈍端和尖端，其外形有利于親鳥孵卵。

資料2：鳥卵在產(chǎn)出前是表面柔軟的圓球體，在出生時，鳥卵經(jīng)過產(chǎn)道一點一點擠壓出來，鳥類的產(chǎn)道慢慢脹大，隨著卵的產(chǎn)出，產(chǎn)道一點點地收縮，卵殼在產(chǎn)出過程中逐漸變硬定型。

學生用肉眼或者放大鏡觀察雞卵，發(fā)現(xiàn)雞卵整體形似橢圓，兩端形狀不相同，一頭鈍、一頭尖。教師設疑：如何借助現(xiàn)有的鳥卵和乒乓球獲取證據(jù)，推理鳥卵外形的作用呢？小組成員想到在實驗臺上推動雞卵和乒乓球，對比二者運動軌跡。乒乓球的運動軌跡呈直線，鳥卵的運動軌跡呈圓弧狀。基于證據(jù)，學生可推理出：鳥卵的外形可以使其往巢內(nèi)聚集，有利于親鳥孵卵。教師繼續(xù)引導學生閱讀資料二，從進化的角度解釋鳥卵外形形成的原因。

設計意圖：學生先運用比較的科學思維方法，對比乒乓球和雞卵的運動軌跡，再歸納雞卵形狀的優(yōu)點。從進化的角度出發(fā)，學生思考雞卵形狀的形成原因，可深度內(nèi)化知識。

2.2.2 主張二：卵殼很堅硬，作用是保護內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

資料3：拱形是橢圓的一部分，是有彎曲弧度的形狀。拱形受到向下的壓力時，能把壓力分散到相鄰的各部分，這使得壓力無法集中到拱形的某一點。

資料4：卵殼的中部很厚，整個卵殼98%由結(jié)晶鈣構(gòu)成，而結(jié)晶鈣又是一種碳酸鈣的結(jié)構(gòu)形式。

教師向?qū)W生普及母雞大約一只重2.5kg到4kg，而在孵化時母雞卻不會把雞卵壓碎。學生猜想卵殼有一定硬度能承受壓力。教師設疑：怎樣能證明卵殼很硬？有學生提議用力握雞卵，看是否破裂。教師提示學生利用工具設計方案獲取一手證據(jù)來進行推理。小組討論后決定：用兩枚環(huán)形吸鐵石將雞卵豎著架起來，使雞卵重心落于環(huán)形吸鐵石圓心，再用兩枚吸鐵石蓋住環(huán)形雞卵頭部，在雞卵上方放多本書，結(jié)果雞卵不破碎。

教師繼續(xù)設疑：雞卵如此堅硬的原因是什么？有學生想到卵殼的組成成分，卵殼由碳酸鈣組成，而巖石大多也由碳酸鈣組成，所以卵殼硬度高。組內(nèi)學生反駁：雖然卵殼由碳酸鈣組成，但是厚度很小，不足以承擔巨大的壓力。另外的學生提出可以從鳥卵外形分析，根據(jù)資料三的內(nèi)容得出：卵殼的外形類似一個全封閉的連續(xù)拱形，在對某一部分施加壓力時，可以將力均勻分散到卵殼各處，因此卵殼可以承受更大的力量，由此推理出卵殼的作用是：保護雞卵內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

設計意圖：拱形結(jié)構(gòu)能夠分散受力，從而可以承受較大的壓力，雞卵由無數(shù)個拱形組成，所以雞卵能夠承受較大的壓力，這其中運用了“三段論”的演繹方法。

2.3 質(zhì)疑反駁，完善或認可主張

討論完成后，教師請各小組代表詳細匯報論證過程。其他小組或教師可對證據(jù)或主張表示質(zhì)疑，小組需根據(jù)提出的質(zhì)疑進行辯駁，最后將主張表的其余部分補充完整。

2.3.1 認可主張一：鳥卵的外形為橢圓形，有鈍端和尖端，其外形有利于親鳥孵卵。

在質(zhì)疑環(huán)節(jié)中，有學生提出質(zhì)疑：雞卵就能代表所有的鳥卵嗎？所有種類的鳥卵都能確保是一頭鈍、一頭尖嗎？教師請該組成員辯駁，有組內(nèi)成員觀察過鵪鶉卵和鴨卵，它們與雞卵外形相同。教師趁機出示世界上鴕鳥卵和蜂鳥卵的圖片，并提出它們分別是世界上最大和最小的鳥卵，接著把鴿子卵、鵪鶉卵、鴨卵這些常見的鳥卵放于投影儀下進行展示。學生觀察完之后仍然質(zhì)疑，仍認為有例外。教師隨即介紹“不完全歸納法”，指出完全歸納由于時間、空間、人力和物力的限制，有一定的局限性和不可實現(xiàn)性，所以可以運用不完全歸納的方法推理出主張。關(guān)于主張一的推理過程如圖3所示。

設計意圖：通過質(zhì)疑環(huán)節(jié)，學生進一步加強運用“不完全歸納法”的熟練程度，學生敢于質(zhì)疑，增強批判性思維能力。

2.3.2 完善主張二：生雞卵堅固，作用是保護內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

有多位學生質(zhì)疑一個問題：如果拱形結(jié)構(gòu)能承受更大的壓力，為什么完整無缺的熟雞卵能容易捏碎呢？小組成員反駁：熟雞卵的卵殼鈣分解、流失，所以較脆弱，容易被捏碎。教師繼續(xù)補充：卵殼內(nèi)的物質(zhì)由液體變?yōu)楣腆w，而固體的張力對力的分散、吸收比液體弱，所以雞卵容易捏碎。由此，小組將主張中的“雞卵”一詞改為“生雞卵”。另外有學生質(zhì)疑證據(jù)的合理性：雞卵真的捏不碎嗎？是否是因為組內(nèi)成員力量不夠？教師出示“雞卵測壓”視頻，指出雞卵可承受150kg-200kg的壓力。還有學生質(zhì)疑主張的用詞合理性：卵殼很薄，一掰就碎，并不“堅硬”呀？由此，學生小組將“堅硬”二字修改為“堅固”。關(guān)于主張二的推理過程如圖4所示。

2.4 鏈接生產(chǎn)、應用主張。

本節(jié)課內(nèi)容全部論證完成后，教師向?qū)W生介紹家雞的量化生產(chǎn)并布置課后作業(yè)：小組合作，利用孵化箱孵化雞卵。教師指導學生設定好孵化器的濕度與溫度，將雞卵放入孵化器孵化，學生每隔一天觀察一次雞卵的孵化情況并拍照記錄，詳細描寫胚胎的發(fā)育情況，最后孵化出來的小雞由學生領(lǐng)養(yǎng)。

3 結(jié)語

利用“論證課堂實施模型”進行論證教學，學生在教師的引導下親歷：論題提出、收集證據(jù)、運用科學思維方法推理、質(zhì)疑辯駁、形成主張的過程。在學習過程中知識并不是直接講授，而是需要收集證據(jù)進行科學的分析、深度的思考才能得出主張。在推理過程中，學生頻繁用到了歸納、演繹、對比、綜合、分析的科學思維方法進行推理，提高其科學思維方法的使用熟練程度，從而提高學生的科學思維能力。除此之外，學生也在學習過程中體會到科學家的探究過程，增強了質(zhì)疑精神、批判性思維能力。通過以上的教學設計，學生對知識達到了深層理解，初步發(fā)展科學思維，逐步形成生物學學科核心素養(yǎng)。

參考文獻：

［1］ 中華人民共和國教育部. 義務教育生物學課程標準（2022年版） ［S］.北京：北京師范大學出版社，2022：2-3.

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［4］ 潘洪建，盛群力. CER教學：引導學生建構(gòu)科學解釋［J］.開放教育研究，2019，25 （05）：64-72.