论证式教学在生物学课堂中的应用

摘要：基于教学实践，在图尔敏论证模型的基础上，总结了论证式教学在初中生物学课堂中应用的基本思路，包括分析情境、提出假设（主张）、寻找依据、支持假设（主张）、修改与完善等环节。苏科版初中生物学八年级上册《绿色植物与生物圈中的碳氧平衡》一课，以这样的思路展开。据此得到教学反思：论证式教学需要详细而周密的准备，需要全过程实施，还需要引导发现不同、鼓励质疑。

关键词：初中生物学；论证式教学；《绿色植物与生物圈中的碳氧平衡》

一、基本思路

论证式教学就是在实际教学中，将科学领域的论证引入课堂，使学生经历与科学家相同的论证过程。论证式教学认为实验是获得依据的重要途径，强调学生基于依据的论证，注重获得知识过程和发展思维的有效融合。正因为论证式教学的这些特点，在初中生物学教学中引入论证式教学，可以有效促进学生对生物学概念的建构和对科学本质的理解，提升学生的审辩式（批判性）思维，培养学生的科学思维能力和科学探究能力，有效发展学生的生物学核心素养。

基于教学实践，在图尔敏论证模型（包括主张、资料、根据、支持、限定条件和反驳6个功能要素）的基础上，笔者总结了论证式教学在初中生物学课堂中应用的基本思路：如下页图1所示，在具体的问题情境中，学生提出假设（主张），以小组合作的方式，设计论证方案与过程，在论证过程中，对依据进行探索与观察、对数据进行收集与整理、对依据进行图1

归纳与推理，在“两难情境”中，对提出的假设（主张）组织陈述与辩论，支持假设（主张）或反驳假设（主张），并注意论证过程中出现的“随机现象和结果”，加以修改与完善，甚至再论证。

二、实践案例

本文以苏科版初中生物学八年级上册《绿色植物与生物圈中的碳氧平衡》一课为例，分享教学实践。具体教学环节如下：

（一）分析情境

教师创设情境：在阳光下，养殖金鱼藻的大烧杯里，金鱼藻有不断“吐出”气泡的现象，这些气泡中是什么气体呢？引导学生分析情境，展开课堂学习。

教师要根据教学内容准备相关的材料或情境，这些材料或情境有些来自教材，有些则需要教师从其他的资料中选择，设计更能直接指向相关结论与主张的材料或情境。植物进行光合作用产生气体的现象在自然界中很难被观察到，气体更难以收集。本节课，教师将水生植物金鱼藻置于大烧杯中，并放在阳光下一段时间后，引导学生观察，发现金鱼藻周围不断地有气泡产生，进而分析情境，提出问题。

（二）提出假设（主张）

学生观察发现：在阳光下，刚开始，金鱼藻周围并没有变化；经过一段时间，金鱼藻周围陆续出现小的气泡，并不断上升。

学生结合实验现象与已有学习经验，提出假设（主张）：绿色植物在光下的产物之一是氧气。

（三）寻找依据

教师提前布置学生以小组合作形式开展如下活动：

参照教材，讨论并初步设计实验方案：首先，根据观察到的现象，运用排水法收集气体；然后，利用氧气可以助燃的性质，验证收集到的气体的性质。在研究实验方案时，教师要引导学生思考，在实验中如何精准记录实验数据与现象。

实施实验操作：连续一周以上持续实施实验操作，并以照片、视频、数据等方式进行全过程记录与数据记录。实验操作的全过程如下：收集气体→记录实验数据（一个小组的记录如表1所示）→绘制每日气体产生柱状图（一个小组的记录如下页图2所示）→验证气体。

研究实证数据，观察并思考：（1）绿色植物在阳光下产生的气体是什么？（2）绿色植物每日产生气体的量是多少？（3）为什么绿色植物每日产生气体的量各不相同？（4）图2用的是柱状图，与线形图相比，哪种展示方式更为科学准确？

实验时，学生往往只能关注到表象，对实验的过程和结果缺乏深入思考。对此，教师设置了“寻找依据问题串”，为实验论证（思辨）的开展“导航”：一是引导学生在论证过程中围绕问题有序、持续地开展探究；二是帮助学生记录并思考科学探究的过程，将内隐于头脑中的论证过程外显出来；三是帮助学生在提出自己假设（主张）时有一个可供参考的支架，顺利完成科学论证的过程。这个过程也有利于学生建构科学概念、发展科学思维等关键能力和素养。

（四）支持假设（主张）

在此实验中，学生发现：带火星的小木条复燃。实验论证支持假设（主张）：金鱼藻每天产生的气体是氧气。

（五）修改与完善

在此实验中，学生发现：金鱼藻每天产生的气体的量是不一样的。追踪记录金鱼藻每日产生的气体量，发现气体产生的量多少与当天的光照和温度有关。在本实验中，光照强、温度高，则绿色植物产生的气体量大；否则，气体量小。总之，绿色植物产生的气体的量与光照和温度有关。

学生在绘制“绿色植物在阳光下产生气体的总量（每天）”图示的过程中发现：柱状图适用于二维数据精准展示，便于在一个维度进行数据比较以及数据的单纯性展示；而线形图更适合二维大数据收集，反映变化趋势、逻辑性、关联性的场景；在本实验中，柱状图比线形图更为直观、科学、精准。

三、教学反思

（一）论证式教学需要详细而周密的准备

论证式教学是学生全过程参与科学探究的过程，学生不仅是学习科学探究的方法，更是培养一种实事求是、追求真理的科学思维和科学精神。如在本课例中，为了能准确记录每日气体产量，教师要引导学生采用有刻度的试管来收集气体；而且，每日气体产量的数据要在每天的固定时间采集，以保证每次采集到的数据都是植物24小时产生的气体的量。再如，对于“绿色植物在阳光下产生气体的总量（每天）”，教师有意让两组学生分别以线形图和柱状图来展示数据，从而自主辨析哪种图示更能精准地展示数据。

（二）论证式教学需要全过程实施

教师要明确，论证的过程与结果同样重要，应在必要和完整的论证过程获取依据，并指向论证结果（即主张），而缺失和碎片化的论证过程是无法支持主张的，得到的只能是对实验结果的识记。如在本课例中，学生在连续十天对金鱼藻光合作用的观察和记录中，不仅观察到了光合作用产生氧气，同时还记录下了植物在不同光照和温度条件下光合作用产物合成量的不同。

（三）论证式教学需要引导发现不同、鼓励质疑

学生初步得出的主张可能是不完整或有偏差的，教师要鼓励学生大胆想象与质疑，使主张不断充实与修正，也可以形成新的主张。这样的过程可以有效地促进学生对科学知识本质的理解，培养学生的科学创新能力。如在本课例中，当学生在记录中发现每天植物光合作用产生氧气的量有所不同时，教师引导学生进一步思考“为什么绿色植物每日产生气体的总量各不相同”，从而通过数据分析，发现在本实验中影响植物光合作用效率的相关因素有光照和温度。在此基础上，教师还可以引导学生开展“同一变量下，植物光合作用产生氧气的量的变化”的探究，如开展“不同光照条件下，绿色植物光合作用产生气体量的变化”或“不同温度条件下，绿色光合作用产生气体量的变化”等实验论证，从而完成影响植物光合作用效率的因素等科学探究。这也是科学发现的乐趣和真谛所在。

每一个学生都是天生的“科学家”，对自然界中形形色色的生命现象充满天生的热情与天然的亲近。作为教师，有责任将学生的这种“热情与亲近”转为对科学的兴趣，以此作为论证式教学的起点，然后充分应用论证式教学，在好奇中启发、在探索中发现、在问题中思辨、在论证中确认，从而培养学生的科学思维和能力，使之进一步发展生物学核心素养。

参考文献：

［1］ 斯蒂芬·图尔敏.论证的使用（修订版）［M］.谢小庆，王丽，译.北京：北京语言大学出版社，2016.

［2］ 杜爱慧.论证式教学：一种有效的探究教学模式［J］.教育导刊，2011（9）.

［3］ 张晓宇.基于核心素养的有效学习与学业评价策略·初中生物［M］.长春：东北师范大学出版社，2019.

［4］ 王健.基于学生核心素养的生物学科能力研究［M］.北京：北京师范大学出版社，2018.