“輪詢論證”在論證探究式實驗教學與評價中的運用

林靜

（廈門第一中學，福建 廈門 361003）

論證探究式教學（Argument-Driven Inquiry 簡稱ADI）是一種旨在培養(yǎng)學生證據(jù)意識、提升科學思維的教學策略。它將科學論證和探究式學習有機結(jié)合，幫助學生了解科學知識的產(chǎn)生過程，學會應(yīng)用科學方法收集證據(jù)，運用邏輯解釋證據(jù)與觀點之間相關(guān)性，并基于辯護建構(gòu)和完善主張。有必要在高中生物學教學中推廣運用論證探究式教學策略。論證探究式教學的“精髓”是辯護環(huán)節(jié)。但目前高中生物學實驗課堂交流環(huán)節(jié)常出現(xiàn)“一人匯報，大家聽講，教師評價”的參與面小、缺乏生生對話的現(xiàn)象。輪詢（Round-Robin）是一種學習小組間按規(guī)則輪轉(zhuǎn)、依次辯護的模式。［1］在課堂教學中引入輪詢論證有助于學生全面參與主張的論證，發(fā)揮學生的主體性和合作精神，提高論證的效果和效率，實現(xiàn)問題的解決和思維的發(fā)展。筆者嘗試以“驗證活細胞是實現(xiàn)細胞水平的生命活動的必要條件”實驗教學為例，闡述輪詢論證探究式教學與評價（圖1）。

圖1 輪詢論證探究式教學模型

一、聚焦問題意識，建構(gòu)大概念

高中生物學論證探究實驗教學時，應(yīng)聚焦關(guān)鍵問題和生物學大概念，創(chuàng)設(shè)探究活動情境，促進學生發(fā)展學科核心素養(yǎng)。［2］

“驗證活細胞是實現(xiàn)細胞水平的各項生命活動的必要條件”輪詢式論證探究實驗教學，創(chuàng)設(shè)具有一定的開放性的探究實驗情境：第一，要求學生運用所學的事實證據(jù)或是通過設(shè)計不同變量的實驗，促進科學主張的形成。該探究實驗涉及質(zhì)壁分離實驗、細胞質(zhì)環(huán)流觀察、細胞膜特性的探究等內(nèi)容，具有一定的思維難度，要求學生4 人一組開展探究實驗。第二，學生可以自行挑選實驗材料和實驗用具，如新鮮的紅色月季花瓣、洋蔥、黑藻、蘿卜等實驗材料。第三，學生不同的想法、觀點為輪詢式討論交流提供素材。引導學生根據(jù)《普通高中生物學課程標準（2017 年版2020 年修訂）》中相關(guān)實驗要求設(shè)計實驗方案，思考與討論“哪些細胞水平的生命活動依賴于活細胞的結(jié)構(gòu)”，促進學生更好地理解與應(yīng)用“細胞是生物體結(jié)構(gòu)與生命活動的基本單位”這一生物學大概念。

二、尋找實驗證據(jù)，建構(gòu)證據(jù)與主張之間的邏輯關(guān)系

證據(jù)是研究問題和推斷主張時必須引用的事實依據(jù)；實驗證據(jù)可以表征觀察或測量現(xiàn)象隨時間的變化趨勢，也可以表征不同目標或組別之間的差異、不同變量之間的差異。［3］教師指導學生以實驗為載體，尋找支持觀點的證據(jù)，并思考、討論證據(jù)是否能成為主張的有力“支持”。

為論證“活細胞是實現(xiàn)細胞水平的生命活動的必要條件”，實驗證據(jù)的關(guān)鍵在于自變量和因變量的確定。該實驗的自變量是“細胞的死活”，可以應(yīng)用沸水處理或鹽酸處理等細胞處死方法。因變量的設(shè)計則取決于各學習小組選擇哪種細胞、觀察何種生命活動。

探究學習小組設(shè)計的方案各不相同。小組1-4 的實驗方案分別是：1.觀察具有活性及鹽酸處理的洋蔥外表皮是否能發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象。2.比較清水和熱水處理的等量的蘿卜條是否被紅墨水染料滲入。3.觀察分別將紅色花瓣放入清水和鹽酸處理后，花瓣色素分子是否滲出細胞。4.觀察黑藻細胞的細胞質(zhì)環(huán)流現(xiàn)象是否受細胞活性的影響等。各小組學生討論、修改完善及實施方案。同時，在實驗報告上記錄實驗結(jié)果，分析實驗結(jié)果，得出實驗結(jié)論，獲得支持觀點的證據(jù)。為了方便實驗結(jié)果及實驗結(jié)論的交流和表達，以概念圖形式呈現(xiàn)實驗設(shè)計、實驗結(jié)果的分析過程及觀點的推理過程，或利用逆向設(shè)計原理展示為了得到觀點而探尋支持證據(jù)的過程。

三、輪詢論證探究，建構(gòu)科學結(jié)論

以小組合作方式進行實驗論證，完成ADI 模型中的從問題到主張的初步探究。接著，繼續(xù)以輪詢方式深入論證，尋求支持主張的證據(jù)，完善、修改結(jié)論。

開展輪詢的主要方式是：A 小組派A1 代表展示匯報實驗報告，其余3 名組員A2、A3、A4 分別按順時針輪轉(zhuǎn)到B、C、D 小組參與聆聽和論證，B、C、D 小組學生同樣通過輪轉(zhuǎn)參與到A 組聽取匯報、發(fā)言辯駁與評審（圖2）。新的小組以“1+3”的組合構(gòu)成。“1”指匯報的學生，“3”指來自其他組聽取匯報并進行評審的學生。

圖2 輪詢論證中的小組輪轉(zhuǎn)重組方式

在輪詢論證過程中，教師通過巡視、指導學生主要從“探究方案的實驗原理是否合理？實驗變量設(shè)置是否合理？實驗材料處理方式和操作方式是否合適？是否有利于減小誤差？實驗數(shù)據(jù)是否支持觀點？如果再次開展論證探究，你打算如何改進？”等方面進行質(zhì)疑與辯護。

以A 小組為例，匯報的學生A1 展示了論證主張的過程：將新鮮的洋蔥鱗片葉外表皮置于質(zhì)量濃度為0.3g/mL 的蔗糖溶液中，觀察到質(zhì)壁分離現(xiàn)象。再應(yīng)用引流法將該洋蔥鱗片葉外表皮置于清水中，觀察到質(zhì)壁分離復原現(xiàn)象。說明活細胞在一定條件能發(fā)生質(zhì)壁分離和復原的生理活動。聽取該觀點匯報后，B4學生首先對該實驗原理進行論證：植物活細胞具有選擇透過性的原生質(zhì)層，當原生質(zhì)層內(nèi)外存在濃度差時，則發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象?？梢娫搶嶒炇强尚械摹3學生對實驗變量進行質(zhì)疑與評價：該實驗?zāi)康氖钦f明活細胞是完成生命活動的必要條件，自變量是細胞的死活，但A 小組的實驗并沒有設(shè)計對照實驗，應(yīng)增加處死的洋蔥外表皮細胞進行對照實驗，檢驗后者是否也能發(fā)生質(zhì)壁分離及復原現(xiàn)象。同時，C3 學生就避免實驗誤差等提出了重復實驗的建議。匯報的A1 學生表示贊成，修改實驗設(shè)計，加入了對照實驗。D2 學生則認為根據(jù)活細胞的生物膜具有選擇透過性，可以增加具有活性的和處死的洋蔥內(nèi)表皮細胞是否能被臺盼藍染料染色來證明，使得證據(jù)更充分。3 位評審學生不僅在原小組中積極參與論證協(xié)商，而且主動參與到新小組的觀點論證。

四、組織三方評審評價，促進反思與修正

論證某一觀點時，小組成員可以通過參與探究活動，獲得第一手的資料來支持觀點；還可以通過參與其他組的介紹來獲得第二手的資料。在比較分析和辯駁中深化論證。并應(yīng)用實驗論證探究能力評價表（表1）組織匯報學生、評審學生及教師等三方進行輪詢論證探究過程性評價，促進學生反思、修正實驗報告，提高論證能力與反思能力。

實驗論證探究能力評價表采用等級量表，在許桂芬等人關(guān)于科學論證能力評價標準的研究基礎(chǔ)上，［4］根據(jù)輪詢論證探究式教學模型（表1），參考有關(guān)專家意見制定的。本評價量表結(jié)合探究實驗過程，設(shè)計觀點主張、實驗證據(jù)、論證辯護及創(chuàng)新表現(xiàn)等4 個維度能力指標，并根據(jù)學生實驗論證探究能力的表現(xiàn)劃分“好、較好、一般、不足”等4 個水平。以此，引導學生主動參與輪詢論證探究學習，提高論證探究能力。

表1 實驗論證探究能力評價表

總之，教師應(yīng)根據(jù)高中生物學課程要求，結(jié)合具體學情與教學內(nèi)容，創(chuàng)設(shè)激發(fā)興趣型、解釋觀點型及探究活動型等輪詢論證探究式實驗。為了輪詢論證探究式活動順利實施，應(yīng)指導學生逐步熟練應(yīng)用輪詢論證探究模式。同時，應(yīng)控制難度并適時地指導。特別是要加強對新組建的小組輪詢論證的指導，促進學生比較分析原小組與新小組的觀點、主張的異同，激發(fā)學生勇于質(zhì)疑與辯護，學會應(yīng)用事實證據(jù)論證主張、完善結(jié)論，在輪詢論證探究過程中深化生物學知識的理解與應(yīng)用，發(fā)展論證探究能力及科學思維能力。