論證式教學(xué)在探究實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

李 勇 任 力

(1.白山市第一中學(xué)，吉林 白山 134300； 2.白山市教育學(xué)院，吉林 白山 134300)

《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)》指出，科學(xué)探究既是核心素養(yǎng)的重要組成部分，又是課程的基本理念。探究實(shí)驗(yàn)作為一種重要教學(xué)方式，如果應(yīng)用不當(dāng)，經(jīng)常伴有耗時(shí)長(zhǎng)，成本高，盲目性強(qiáng)，規(guī)范性差等問(wèn)題。為解決這些不足，我們嘗試了很多辦法，發(fā)現(xiàn)將論證式教學(xué)和探究實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，是一種很有效的解決途徑。

生物學(xué)科中的論證式教學(xué)是指在教學(xué)活動(dòng)中利用實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐和觀察，援引他人報(bào)告，搜集評(píng)價(jià)文獻(xiàn)資料等方法，對(duì)猜想或假設(shè)進(jìn)行主張或批駁的教學(xué)方法。

基于生物學(xué)科背景進(jìn)行的論證，包括觀察實(shí)物，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，評(píng)價(jià)并借鑒相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，研讀各種文獻(xiàn)資源等。在教學(xué)活動(dòng)中，把探究實(shí)驗(yàn)中提出問(wèn)題、作出假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、實(shí)施實(shí)驗(yàn)、總結(jié)交流等各環(huán)節(jié)拆解成小問(wèn)題，分別論證，才能保證探究的各細(xì)節(jié)精準(zhǔn)科學(xué)，活動(dòng)順利高效。

一、深度學(xué)習(xí)概念，保證論證問(wèn)題的可探究性和實(shí)驗(yàn)假設(shè)的合理性

探究實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生在教師的指導(dǎo)下發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并提出假設(shè)，并進(jìn)行探索。通常針對(duì)一個(gè)教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生會(huì)提出很多問(wèn)題，并作出眾多假設(shè)，但只有具有一定難度、具有研究?jī)r(jià)值、通過(guò)探究可獲得結(jié)論的問(wèn)題才能成為探究活動(dòng)的主題。這就需要教師帶領(lǐng)學(xué)生對(duì)問(wèn)題所涉及的學(xué)科概念及知識(shí)背景進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，經(jīng)過(guò)論證、篩選和修改，提升問(wèn)題品質(zhì)，使其具有可探究性，然后，確定自變量和因變量，并判斷兩者之間可能的關(guān)聯(lián)性，做出初步假設(shè)。再通過(guò)研讀文獻(xiàn)和預(yù)實(shí)驗(yàn)等手段，論證假設(shè)的合理性，確定自變量的變化范圍、操作變量的方法、因變量變化幅度和具體現(xiàn)象及測(cè)量指標(biāo)等。只有經(jīng)過(guò)這樣嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼撟C，才能保證實(shí)驗(yàn)假設(shè)的科學(xué)性和可行性。

二、論證實(shí)驗(yàn)與課程資源的契合性

探究實(shí)驗(yàn)強(qiáng)調(diào)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，對(duì)課程資源高度依賴。這些資源廣泛分布于課堂內(nèi)外，具有明顯的地域性和季節(jié)性，對(duì)課程資源的利用情況直接影響著實(shí)驗(yàn)效果。在具體實(shí)施探究活動(dòng)之前，應(yīng)該通過(guò)文獻(xiàn)閱讀，觀察、實(shí)驗(yàn)等方法進(jìn)行論證，確定設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)和所依賴的課程資源高度契合，保證課程資源能支持實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展，同時(shí)要兼顧實(shí)驗(yàn)材料的成本，對(duì)環(huán)境的影響，實(shí)驗(yàn)的安全性和科學(xué)倫理道德等問(wèn)題。

三、利用多種方法，論證探究過(guò)程的可操作性和科學(xué)性

在對(duì)探究過(guò)程進(jìn)行論證時(shí)，可以通過(guò)文獻(xiàn)閱讀等方法，預(yù)估可能影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的各項(xiàng)因素，設(shè)計(jì)各種無(wú)關(guān)變量的存在狀況，保證實(shí)驗(yàn)中各無(wú)關(guān)變量可控、可衡量，保持整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中始終條件恒定并最適，使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，嚴(yán)格體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)變量間的因果關(guān)系。要了解并借鑒科學(xué)史中的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)和其他相關(guān)研究，閱讀儀器和藥品使用說(shuō)明書(shū)，熟練操作規(guī)范和流程，確定具體步驟，反復(fù)預(yù)演論證，保證實(shí)驗(yàn)操作和測(cè)量精確有效。同時(shí)，通過(guò)論證確定實(shí)驗(yàn)的安全性和穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)相關(guān)預(yù)案保證人身安全，保證實(shí)驗(yàn)不對(duì)環(huán)境造成影響。還要利用多種方法論證，充分預(yù)估實(shí)驗(yàn)中的各種可能情況，設(shè)計(jì)一組或多組對(duì)照實(shí)驗(yàn)，保證實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性和邏輯性。此外，還要充分考慮實(shí)驗(yàn)中的各項(xiàng)影響因素，論證實(shí)驗(yàn)失誤的可能性，并制定相應(yīng)的規(guī)避方法。

四、借鑒經(jīng)典實(shí)驗(yàn)和相關(guān)研究，論證實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和報(bào)告的規(guī)范性

學(xué)生在實(shí)施探究活動(dòng)前，需要對(duì)細(xì)節(jié)進(jìn)行充分論證，然后撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，把對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)變量、實(shí)驗(yàn)假設(shè)、用具的選擇、操作技術(shù)、實(shí)驗(yàn)步驟、注意事項(xiàng)等諸多方面論證成果落實(shí)在規(guī)范的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中。通過(guò)討論和教師指導(dǎo)評(píng)價(jià)，確定合格之后再付諸實(shí)踐，不能只有簡(jiǎn)單思路就盲目實(shí)施。

實(shí)驗(yàn)操作結(jié)束后，要格外關(guān)注異常數(shù)據(jù)和現(xiàn)象，論證分析出現(xiàn)的原因，然后根據(jù)實(shí)際情況做出處理建議，不能隨便舍棄或修改。如果實(shí)驗(yàn)未達(dá)到預(yù)期效果，要對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行修改或重新設(shè)計(jì)論證，繼續(xù)進(jìn)行探究。對(duì)合格的數(shù)據(jù)和現(xiàn)象詳細(xì)全面記錄，通過(guò)跟對(duì)照組的對(duì)比分析，判斷實(shí)驗(yàn)假設(shè)的真?zhèn)?，得出結(jié)論。

需要注意的是，實(shí)驗(yàn)報(bào)告是對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行記錄概括的重要材料，也是進(jìn)行匯報(bào)交流的依據(jù)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生借鑒前人的經(jīng)典案例，規(guī)范格式和語(yǔ)言，尤其對(duì)表述實(shí)驗(yàn)結(jié)果的圖表和模型要經(jīng)過(guò)反復(fù)推敲和論證，才能形成最終結(jié)論。

探究強(qiáng)調(diào)學(xué)生的創(chuàng)新思維和發(fā)散思維，但不是天馬行空，需要遵循科學(xué)原則和實(shí)驗(yàn)規(guī)范。論證式教學(xué)和探究實(shí)驗(yàn)的融合，細(xì)化了實(shí)驗(yàn)的各環(huán)節(jié)的具體行為，為每一個(gè)細(xì)節(jié)都提供了有效保障。利用論證本身的嚴(yán)密性和邏輯性，提高實(shí)驗(yàn)的成功率，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)說(shuō)服力，讓教學(xué)活動(dòng)更接近真正的科學(xué)探索過(guò)程，充分挖掘探究實(shí)驗(yàn)的獨(dú)特的教育價(jià)值和育人功能，使學(xué)生的科學(xué)精神和實(shí)驗(yàn)技能得到更大程度的提升。