魏瑋 沈浩寧
摘 要 概述論證式教學的內(nèi)涵,結(jié)合人教版高中生物必修3第三章第一節(jié)“植物生長素的發(fā)現(xiàn)”的內(nèi)容,體驗論證式教學的運用過程,突出論證體現(xiàn)科學本質(zhì),促進思維發(fā)展的特點,體現(xiàn)論證式教學是一種科學的探究模式。
關(guān)鍵詞 論證式教學 植物生長素的發(fā)現(xiàn) 科學探究模式
中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B
1 論證
論證是共同體圍繞某一論題,利用科學的方法收集證據(jù),運用一定的論證方式解釋、評價自己及他人證據(jù)與觀點之間的相關(guān)性,促進思維的共享與交鋒,最終達成可接受結(jié)論的活動。1958年,Toulmin在研究了法律、科學研究等多個背景中的論證之后,提出了著名的Toulmin論證模型(圖1)。
2 論證式教學
論證式教學實質(zhì)上是將科學領(lǐng)域的論證引入課堂,使學生經(jīng)歷類似科學家的論證過程,理解科學概念和科學本質(zhì),并促進其思維發(fā)展的探究式教學模式。
3 論證式教學在“植物生長素的發(fā)現(xiàn)”一節(jié)中的運用
目前,科學探究已經(jīng)成為生物教學中的重要組成部分,但探究如果僅僅停留在鍛煉動手能力、讓學生參與到探究實驗的層面,而忽視對探究過程等因素的論證,是不利于學生科學思維形成的。本節(jié)課旨在創(chuàng)造一種基于證據(jù)論證的課堂氛圍,創(chuàng)建一個體現(xiàn)科學本質(zhì)的教學過程。
“植物生長素的發(fā)現(xiàn)”一節(jié)中的實驗探究、實驗設(shè)計等內(nèi)容是培養(yǎng)學生科學探究能力的有效材料,在整個生物課程中也處于相當重要的地位。有關(guān)生長素發(fā)現(xiàn)部分的教學,筆者選擇采用論證式教學來展開實驗探究。
教材中的現(xiàn)有資料給論證式教學提供了基礎(chǔ)的材料。教材中實驗的探究過程、實驗設(shè)計等內(nèi)容都可以引起質(zhì)疑。學生可以通過資料分析得出最初的“主張”。然后教師再引導學生對“主張”進行質(zhì)疑。學生根據(jù)論證的一般方法,如附加理由支持“主張”,附加限定條件使“主張”成立,或附加反例阻止從“理由”得出“主張”等,從中選取某種合適的方法,來消除質(zhì)疑,修訂或完善“主張”。
3.1 引導對“植物激素發(fā)現(xiàn)歷程”的論證
筆者在教學中提供一段達爾文在環(huán)球旅行的資料,其中有一段“草蘆有向窗戶方向彎曲生長的現(xiàn)象”的介紹。學生提出猜測:植物具有向光性。教師鼓勵學生質(zhì)疑“主張”:根據(jù)某種生長現(xiàn)象得出的猜測不一定正確。并引導學生分析原因:可能是植物生長的一種偶然生長現(xiàn)象,缺乏科學實證性。教師帶領(lǐng)學生尋找理由,支持最初的“主張”。
3.1.1 探究19世紀末達爾文的實驗
教師引導學生開展探究實驗,學生根據(jù)實驗現(xiàn)象完善最初的“主張”。胚芽鞘尖端受到單側(cè)光刺激后,就向下面的伸長區(qū)傳遞某種“影響”,造成伸長區(qū)背光面比向光面生長快,因而使胚芽鞘出現(xiàn)向光性彎曲。教師鼓勵學生再質(zhì)疑:根據(jù)實驗現(xiàn)象提出的假說缺乏科學實證。并引導學生分析:必須確定“影響”是什么;“影響”如何造成伸長區(qū)兩側(cè)生長不均勻。
3.1.2 探究1910年的鮑森·詹森的實驗
實驗證明,胚芽鞘尖端產(chǎn)生的影響可以透過瓊脂片傳遞給下部。教師根據(jù)實驗,巧妙點撥:到底是胚芽鞘尖端結(jié)構(gòu)本身,還是尖端產(chǎn)生的某種化學物質(zhì)向下部傳遞某種“影響”?如果尖端產(chǎn)生的是某種化學物質(zhì),它可以通過有機物質(zhì)繼續(xù)發(fā)揮作用,瓊脂就具有這種有機物質(zhì)的特性。學生得出“主張”:尖端產(chǎn)生的“影響”是一種化學物質(zhì)造成的。教師鼓勵學生質(zhì)疑:不能完全判定該“影響”是一種化學物質(zhì)。并引導分析:該實驗不能充分解釋尖端產(chǎn)生了可向下運輸?shù)幕瘜W物質(zhì),只能證明這種影響可以透過瓊脂片傳遞給下部,不足之處為不能完全排除尖端對實驗結(jié)果的影響。學生修正“主張”:尖端產(chǎn)生的影響可能是一種化學物質(zhì)造成的。
3.1.3 探究1928年荷蘭科學家溫特的實驗
教師巧妙點撥:如果尖端確實通過產(chǎn)生化學物質(zhì)來影響下部生長,那么這種物質(zhì)應(yīng)該可以轉(zhuǎn)移到瓊脂這種“載體”里面,從而使該“載體”具有與尖端同樣的效力。根據(jù)實驗現(xiàn)象,學生完善“主張”:胚芽鞘的彎曲生長確實是一種化學物質(zhì)引起的。
3.1.4 探究1914年拜爾的實驗
實驗證明,胚芽鞘的彎曲生長,是由于尖端產(chǎn)生的影響,在其下部分布不均勻而造成的。教師巧妙點撥:確定了“影響”是一種化學物質(zhì),化學物質(zhì)如何導致胚芽鞘的彎曲生長?并引導分析:化學物質(zhì)的分布不均勻,發(fā)揮的作用大小不同。學生完善“主張”:化學物質(zhì)的分布不均勻造成了胚芽鞘的彎曲生長。
3.2 引導對“實驗設(shè)計和結(jié)論”的論證
科學結(jié)論都是依據(jù)一定的證據(jù)得出的,實驗結(jié)果是非常重要的證據(jù)。實驗的設(shè)計、從實驗結(jié)果推出的結(jié)論,邏輯嚴密才具有說服力。
3.2.1 教材中“1910年鮑森·詹森的實驗示意圖”( 圖2)。
學生質(zhì)疑:上述實驗設(shè)計不嚴密,缺乏對照組,瓊脂本身就可能造成胚芽鞘的彎曲生長,這樣無法排除下部的生長是瓊脂造成的,則“主張”不能成立。附加限定條件:本實驗需要增加對照組。只有把沒有接觸過胚芽鞘尖端的瓊脂塊放在切去尖端的胚芽鞘上,如果胚芽鞘不會彎曲生長,本“主張”才成立,結(jié)論才更科學嚴謹。
3.2.2 教材“技能訓練”
如圖3所示,取一段玉米胚芽鞘,切去頂端2 mm,使胚芽鞘不再產(chǎn)生生長素。在上端放一塊有生長素的瓊脂(胚芽鞘形態(tài)學上端朝上)。過一段時間檢測,發(fā)現(xiàn)下端的瓊脂塊逐漸有了生長素。結(jié)論:生長素在胚芽鞘內(nèi)只能由形態(tài)學的上端運輸?shù)叫螒B(tài)學的下端。
學生質(zhì)疑:上述實驗設(shè)計不嚴密,缺乏對照組。沒有實驗證明生長素不能從形態(tài)學下端運輸?shù)叫螒B(tài)學上端,導致結(jié)論2不嚴謹。附加限定條件:本實驗方案需要改進,只有將胚芽鞘形態(tài)學下端朝上,同樣在上面放一塊有生長素的瓊脂,下面放一塊沒有生長素的瓊脂,如果下面的瓊脂塊沒有生長素,本“主張”才成立。
4 反思
在上述論證式教學中,學生緊緊圍繞論證是基于證據(jù)的論證,最終完善自己的主張。目前,論證式教學在生物教學中的運用還較少,盡管如此,論證式教學在培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)方面有著不可忽視的作用。
首先,論證式教學使學生在科學探究時能夠有機會反思為什么探究,探究為了什么,怎樣設(shè)計探究方案才更有效,證據(jù)是否足夠支撐自己的“主張”等問題,從而使學生形成嚴謹?shù)目茖W態(tài)度,促進學生科學探究能力的發(fā)展。
其次,論證式教學在科學探究中能夠?qū)⑺季S外顯化。在這個過程中,學生間的相互作用有助于學生運用知識的能力、邏輯思維能力、批判性思維能力的發(fā)展,能夠在思維的共享交鋒中深層次地理解科學知識。
參考文獻:
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