基于高中生物學(xué)論證教學(xué)的科學(xué)思維培養(yǎng)路徑

呂國裕

摘? ?要：基于高中生物學(xué)論證教學(xué)，從概念視角剖析了歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維、創(chuàng)新性思維等科學(xué)思維，提出了相應(yīng)的多元培養(yǎng)路徑。

關(guān)鍵詞：論證教學(xué);科學(xué)思維;路徑

論證式教學(xué)主要包含提出問題、收集證據(jù)、論證反駁、得出主張等階段[ 1 ]?！镀胀ǜ咧猩飳W(xué)課程標準（2017年）版》中提出了高中生物學(xué)核心素養(yǎng)，其中科學(xué)思維是以事實和證據(jù)為基準，通過嚴謹務(wù)實的態(tài)度，運用科學(xué)的思維方法，解決問題的思維習(xí)慣和能力[ 2 ]?？茖W(xué)思維旨在培養(yǎng)學(xué)生歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維、創(chuàng)新性思維等方面。剖析這些概念內(nèi)涵，緊扣教材資源，與同仁進行論證教學(xué)下的科學(xué)思維培養(yǎng)路徑多元化的商討。

1? 基于論證教學(xué)，通過枚舉法、列表比較法、觀看視頻等進行歸納與概括

概念剖析：歸納的推理順序是由個別到一般，包括完全歸納法和不完全歸納法。前者包含所有的研究對象，要窮盡全部對象。完全歸納推理具有合理的論證作用，是一種必然性推理，蘊含結(jié)論主張，在論證教學(xué)中可用來證明觀點，反駁謬誤。不完全歸納法只是包含部分研究對象，雖不是全部對象，但也是科學(xué)的，通?？捎煤唵蚊杜e法和科學(xué)歸納法。在論證教學(xué)中較常用到不完全歸納法，前提和結(jié)論主張是或然的關(guān)系，即前提條件是真實的，推出的結(jié)論不一定真實，因此論證教學(xué)時要引導(dǎo)學(xué)生對結(jié)論主張進行質(zhì)疑和反駁，不畏權(quán)威。概括是運用對比比較的方法手段，抽象出事物共同的本質(zhì)特征，是論證的有力手段之一。

培養(yǎng)路徑：論證教學(xué)是講究證據(jù)意識，證據(jù)可以是一種事實、實驗、數(shù)據(jù)等，但證據(jù)不可能窮盡，只能舉個別典型實例，然后通過歸納與概括推理，得出主張。培養(yǎng)歸納和概括的路徑可以有：可通過學(xué)生舉例后進行歸納總結(jié)，如研究蛋白質(zhì)的種類和功能;可通過列表等形式進行對比，如學(xué)習(xí)細胞器的種類和作用、不同細胞的細胞周期;可通過使用高倍顯微鏡等實驗儀器觀察，如概括出原核細胞和真核細胞的結(jié)構(gòu)區(qū)別;通過觀看視頻、動畫、圖片等資源進行概括推理，如觀看胰腺泡細胞分泌蛋白質(zhì)過程視頻，概括出分泌蛋白質(zhì)的合成和運輸相關(guān)的細胞器;結(jié)合數(shù)學(xué)法，由簡單到復(fù)雜進行不完全歸納推理，如依次講解二肽、三肽、四肽、五肽……多肽，然后歸納出氨基酸數(shù)目、肽鏈數(shù)目之間與形成的肽鍵數(shù)和脫去的水分子的關(guān)系。

2? 基于論證教學(xué)，通過角色扮演、假說-演繹法、類比推理法等進行演繹與推理

概念剖析：演繹的推理順序是一般（普遍）到個別（特殊），一般有三段論、假言推理和選言推理等形式。從一個命題出發(fā)，運用邏輯的規(guī)則，推導(dǎo)出另一命題的過程，與個別到一般的歸納邏輯思維方向相反。推理根據(jù)已知判斷直接或間接推導(dǎo)出新判斷，由前提條件得出結(jié)論主張的過程，也可從結(jié)論主張倒推其必須的前提條件。推理的語言表述通常為因果關(guān)系的復(fù)句，如“因為……所以……”“由此可見”等作為推理的系詞。推理主要形式有演繹推理、歸納推理和類比推理，區(qū)別之一在于邏輯推理方向不同，運用條件不同，但對于論證教學(xué)都是有力的論證手段。

培養(yǎng)路徑：在論證教學(xué)時，演繹推理是十分常見的思維方式，假說-演繹法是人教版高中生物必修2重要的學(xué)科方法之一。在論證教學(xué)時，演繹推理主要貫穿在從事實到主張的推理過程中，在支持與反駁環(huán)節(jié)也常用到。培養(yǎng)演繹與推理的路徑可以有：通過角色扮演等活動形式進行演繹，如細胞免疫和體液免疫教學(xué)時運用角色扮演形式演繹不同種類的細胞的作用;通過假設(shè)-演繹法進行探究活動，如論證孟德爾的基因分離定律和基因自由組合定律等;通過類比推理法進行推理，如論證基因在染色體上。

3? 基于論證教學(xué)，分析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能以及內(nèi)在關(guān)系等，運用所學(xué)知識進行建模

概念剖析：模型是為了達到表達概念的性質(zhì)等目的，作用是把主觀意識變成客觀闡述的形態(tài)結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)形式有實體或虛擬結(jié)構(gòu)。如果一件事物發(fā)生變化，由此構(gòu)建的模型也會隨之改變，具有一定的動態(tài)性，并不是一成不變。模型從構(gòu)成形式、展示形式、分類等不同標準，分為實體模型和虛擬模型、平面展示和立體展示、數(shù)學(xué)模型、物理模型、結(jié)構(gòu)模型、概念模型、思維模型、仿真模型等。建模就是為了研究事物而建立模型的過程，是一個為了幫助理解事物之間關(guān)系而抽象的過程。建模的作用可以用來解釋已有的事物現(xiàn)象，也可以基于事物發(fā)展過程的連貫性規(guī)律預(yù)測事物的未來發(fā)展趨勢，對實際事物實行最優(yōu)化控制。

培養(yǎng)路徑：論證教學(xué)強調(diào)論證手段和方法，實現(xiàn)論證的形式多種多樣，模型與建模是論證手段之一，有利于支持主張。培養(yǎng)模型與建模的路徑有：通過分析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，根據(jù)系統(tǒng)的內(nèi)在關(guān)系建模，如構(gòu)建細胞膜流動鑲嵌模型、真核細胞亞微鏡結(jié)構(gòu)模型等;通過分析系統(tǒng)的運行規(guī)律，根據(jù)系統(tǒng)的作用機理建模，如血糖平衡調(diào)節(jié)模型、水鹽平衡調(diào)節(jié)模型等;通過對實驗探究分析或?qū)嶒灲Y(jié)果處理，運用已學(xué)的知識建模，如構(gòu)建酵母菌種群數(shù)量的變化模型、構(gòu)建數(shù)學(xué)模型研究土壤中小動物類群豐富度等。

4? 基于論證教學(xué)，通過提出問題、評價質(zhì)疑等方式發(fā)展批判性思維

概念剖析：批判性思維是一種高階思維，離不開低階思維的支持，為了改善思維品質(zhì)，可按照一定的標準來評價他人或自己的觀點、行為或思維過程，對司空見慣的現(xiàn)象，運用不同的思維角度、方向等進行質(zhì)疑、反思和矯正，重新審視自己的思維。它是一種與常規(guī)思維傾向不同的思維技能，通過分析、比較和綜合等充分的論證，往往使認識更準確、更全面。批判性思維是當(dāng)今社會急需的一種創(chuàng)新思維，可以通過論證教學(xué)得到很好地發(fā)展。

培養(yǎng)路徑：論證教學(xué)每一個環(huán)節(jié)都可進行評價質(zhì)疑，如提問是否有效、證據(jù)是否可靠、評價是否恰當(dāng)、支持是否有力、主張是否正確等。培養(yǎng)批判性思維的路徑可以有：通過提問訓(xùn)練，掌握提問的模式和方法，鍛煉批判性思維，如針對去年全球出現(xiàn)的引起肺炎的新型冠狀病毒，6問法（Who、What、Where、When、Why、How）就是一套很好用的提問模式——它是一種SARS變異病毒嗎？人會傳動物嗎？病毒從哪里來？什么時候會消失？為什么會大爆發(fā)？喝高度酒可殺死病毒嗎？等;通過評價環(huán)節(jié)發(fā)展批判性思維，如教師提供關(guān)于免疫治療加靶向治療的效果與傳統(tǒng)的化療效果的資料，學(xué)生得出提高免疫治療加靶向治療的效果比傳統(tǒng)的化療效果好的觀點，判斷證據(jù)與觀點是否正確關(guān)聯(lián)？可引導(dǎo)學(xué)生提出質(zhì)疑：作出判斷的依據(jù)是數(shù)據(jù)、實驗研究還是猜想？資料來源是權(quán)威雜志還是一般網(wǎng)絡(luò)資料？

5? 基于論證教學(xué)，通過培養(yǎng)發(fā)散思維、直覺思維等方式發(fā)展創(chuàng)新性思維

概念剖析：創(chuàng)新性思維離不開記憶、理解、聯(lián)想等低階性思維能力，表現(xiàn)為開拓新領(lǐng)域或開創(chuàng)新成果，不受固有知識的限制和傳統(tǒng)方法的束縛，能運用新角度、新觀點、新方法、新設(shè)想，從不同的層次、不同的結(jié)構(gòu)去發(fā)散性、創(chuàng)新性解決生活實踐或?qū)W習(xí)探究情境的問題[ 3 ]。思維有時是直覺、頓悟、靈感，批判性思維是創(chuàng)新性思維的基礎(chǔ)，創(chuàng)新性思維是批判性思維的必然。創(chuàng)新性思維范疇很廣，如對立思維、發(fā)散思維、逆向思維等，具有獨特的批判性、深刻的靈活性，它是論證教學(xué)追求的最高境界。

培養(yǎng)路徑：中學(xué)生遷移創(chuàng)新能力表現(xiàn)不佳，低水平的占93.4%，高水平僅占6.6%[ 3 ]。創(chuàng)新性思維不是先天的，后天訓(xùn)練可形成，它發(fā)展于一般思維又有別于一般常規(guī)思維。論證教學(xué)就是創(chuàng)新性思維培養(yǎng)良好的教學(xué)模式之一，由證據(jù)到初步主張需要學(xué)生大膽猜測，發(fā)揮學(xué)生想象力，調(diào)動學(xué)生思維的發(fā)散性和創(chuàng)新性。培養(yǎng)創(chuàng)新性思維的路徑可以有：大膽猜想，小心求證，分析推斷。如嘗試提出不同于教材的新的細胞衰老學(xué)說、生物進化學(xué)說、遺傳定律等;充分發(fā)散，擴大思維寬度。如防治艾滋病的新思路有免疫療法、陷阱法、RNA降解法等;依托直覺思維，發(fā)揮瞬息即逝的直覺靈感。如根據(jù)教師提供的史實，構(gòu)想細胞膜結(jié)構(gòu)模型演變過程。

與常規(guī)教學(xué)比，論證教學(xué)使科學(xué)思維不停留在某個環(huán)節(jié)，而是向思維深度不斷推進，形成完整的證據(jù)鏈。如論證教學(xué)不能戛然而止于歸納概括后得出主張，還必須尋找證據(jù)來支持，引導(dǎo)學(xué)生提出質(zhì)疑?！盎蚩刂菩誀睢币还?jié)，通過囊性纖維病和鐮刀型細胞貧血癥兩個實例歸納概括，得出初步主張：基因可通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制性狀。如何通過實驗驗證？證據(jù)：水熊是地球上生命力最頑強的生物，抗輻射能力是人類的千倍之多。將水熊的抗輻射基因Dsup、Dsup基因且抑制蛋白組轉(zhuǎn)入人類細胞，實驗分為無輻射處理組和輻射處理組。實驗結(jié)果略。分析：轉(zhuǎn)入Dsup基因但同時抑制蛋白質(zhì)合成，人的細胞仍然會迅速死亡，表明即使有基因存在，沒有蛋白質(zhì)，人細胞仍沒有抗輻射的能力。質(zhì)疑：是否是唯一途徑？通過實驗結(jié)果對照和白化病實例，完善最終主張。

科學(xué)思維要嚴謹求真，運用實證性邏輯思維應(yīng)對各種問題[ 4 ]?？茖W(xué)思維不僅僅局限以上五個方面，具有更廣的內(nèi)涵，在論證教學(xué)單課時中不可能只是單獨培養(yǎng)某個維度，也不可能全部涵蓋，必然具有單元整體綜合性，培養(yǎng)科學(xué)思維路徑是多元的，論證教學(xué)與科學(xué)思維兩者關(guān)系研究的越深，培養(yǎng)路徑就越豐富，成效也就會越大。

參考文獻：

[1] 杜愛慧.論證式教學(xué)：一種有效的探究教學(xué)模式[J]. 教育導(dǎo)刊：上半月，2011（9）.

[2] 中華人民共和國教育部.普通高中生物學(xué)課程標準（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[3] 王健.基于學(xué)生核心素養(yǎng)的生物學(xué)科能力研究[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2018：99.

[4] 教育部考試中心.中國高考考評價體系[M].北京：人民教育出版社，2019.

3041500338212