論證式教學策略在科學理論學習中的具體實踐應用

樊熒熒 馬春花

1問題的提出

高中生物學是科學領域的重要學科之一，其精要是向?qū)W生揭示自然科學的本質(zhì)、現(xiàn)象和規(guī)律，包含對這些現(xiàn)象或事實科學界說和系統(tǒng)解釋后形成的科學理論體系、蘊含的思維方式和探究過程。不管是理論體系還是思維方式的培養(yǎng)，都不是一蹴而就的，而是歷代科學家歷經(jīng)重重困難，通過觀察、提問、尋找證據(jù)、檢驗假設等方式在“正確-錯誤-正確”的循環(huán)中逐步修正而形成的被絕大多數(shù)人認可的理論框架。但是在傳統(tǒng)的科學教學中，教師往往采用講授型的教學方式告訴學生某個科學理論的概念、原理。這種做法無疑是強調(diào)了科學理論的權(quán)威性，導致學生誤認為科學理論就是真理，必須全盤接受，且完全抑制了學生思維的發(fā)展，不利于學生從內(nèi)心真正地理解該科學理論從而認可和接受它。實質(zhì)上，科學理論的提出本身就是論證的過程，所以在科學理論的教學中亟需引入當前國際科學教育研究領域所關注的熱點——論證

式教學策略。

2論證式教學

《普通邏輯學》中對“論證”的闡述為：論證是用一個或者一些真實的命題來確定另一命題真實性的思維過程。論證都是由論題、論據(jù)和論證方式3個要素組成。論證式教學策略則是將論證活動引入課堂，使學生經(jīng)歷科學家的論證過程，從而從本質(zhì)上理解科學概念、本質(zhì)或探究活動。在具體操作時，教師應提供給學生充分的資料，引導學生自主評價資料、提出主張、搜集并提煉證據(jù)、闡述推理、進行論證，當出現(xiàn)競爭性主張時，鼓勵學生在對話中捍衛(wèi)或反駁彼此的主張，發(fā)展邏輯思維和辯證思維。

3論證式教學策略在科學理論學習中的具體實踐應用

筆者以人教版生物學《必修2·遺傳與進化》第六章第一節(jié)“生物有共同祖先的證據(jù)”為例，按照圖1論證模型進行論證式教學。

3.1教材分析

本節(jié)內(nèi)容為人教版必修2新增內(nèi)容，對應于《普通高中生物學課程標準（2017年版）》中核心概念“4生物的多樣性和適應性是進化的結(jié)果”中的重要概念“4.1地球上的現(xiàn)存物種豐富多樣，它們來自共同祖先”，主要內(nèi)容包括通過化石記錄、比較解剖學和胚胎學等事實，說明當今生物具有共同的祖先;并通過細胞生物學和分子生物學等知識，說明當今生物在新陳代謝、DNA的結(jié)構(gòu)與功能等方面具有許多共同特征。本節(jié)內(nèi)容的學習旨在引導學生認同達爾文的“共同由來學說”，為第六章第二節(jié)和第三節(jié)中解釋適應和物種的形成作鋪墊，也為在學習完整章節(jié)后形成正確的進化觀提供堅實的基礎。

3.2學情分析

學生在初中階段已學習過達爾文的進化論中相關內(nèi)容，具備一定的前概念。但局限于符號信息的記憶層面，絕大多數(shù)學生接受或認可達爾文的進化理論，但對于進化論的建立和發(fā)展是不清楚的，對于該過程中涉及的邏輯和批判思維是完全不具備的。

3.3教學目標

1基于大量事實和證據(jù)，通過分析、比較、歸納、質(zhì)疑和辯論等方法，形成生物有共同祖先的觀點，認同共同由來學說。

2建立“問題-主張-證據(jù)-推理-結(jié)論”的思維范式，發(fā)展質(zhì)疑、建模、批判性思維等科學思維，強化實證意識和思辨精神。

3關注生物演化的前沿研究并作出理性判斷，認同生物演化理論發(fā)展的必然性。

3.4教學過程

3.4.1基于現(xiàn)象，提出問題

在課堂引入環(huán)節(jié)，教師用手機現(xiàn)場掃描水果盒上的二維碼，呈現(xiàn)出該盒水果的“前世今生”，即從田間到餐桌的全流程追溯。接著，提出問題：人類是否可以溯源？人類起源于什么？設計意圖：教師展示并提問水果盒上二維碼的作

用，激發(fā)學生的好奇心，通過現(xiàn)場掃描二維碼，解決預設問題，從而引入本節(jié)課主題——溯源，繼而自然地過渡到人類的溯源問題，于無形中巧妙吸引學生對本節(jié)課的興趣。

3.4.2基于事實，提出主張教師播放紀錄片《你體內(nèi)的魚》中的片段，給學生

呈現(xiàn)一個事實：有些人的耳朵后保留有鰓弓，鰓弓是魚類等動物的呼吸器官。之后，引導學生根據(jù)視頻信息提出自己的主張。此時，部分學生認為人類起源于一條魚，部分學生不認同此主張。教師通過舉例，引導學生明確若要別人認同自己的主張，必須提供強有力的證據(jù)來支持自己的主張。

設計意圖：學生對于人類的起源往往局限于初中學過的猿類，教師通過紀錄片呈現(xiàn)給學生一個意想不到的事實，引導學生根據(jù)視頻信息，自主提出主張——人類起源于一條魚。該主張是學生從未聽過且令人驚奇的，激發(fā)了學生的認知矛盾，也為推進下階段舉證推理過程做鋪墊。

3.4.3基于主張，舉證推理

真正的論證應該是由學生自主搜集證據(jù)進行推理解釋。但是在實際教學中，學生沒有時間和精力進行前期繁瑣的搜集工作，所以舉證推理階段的視頻素材或文字信息皆由筆者在課前搜集準備。又考慮到學生初次接觸科學論證，無法像科學家那樣獨立地系統(tǒng)地完成論證過程，所以筆者在活動單中搭建好腳手架，通過設置問題串引導學生從素材中提煉關鍵信息，層層推進構(gòu)建縝密的證據(jù)鏈，并組織語言使用獲得的證據(jù)闡述其與主張間的邏輯關系。具體操作分為以下6個活動，在每一個活動的具體實施時都按照“提供素材-描述事實-分析推理-辯駁證據(jù)”的學習路徑推進實施，在每一個環(huán)節(jié)都引導學生自主地獨立地思考和分析，在他人闡述自己觀點時筆者都會詢問其他人是否認同，畢竟科學論證的最終目的是說服聽眾。

（1）活動一如圖2所示。

按照“提供素材-描述事實-分析推理-辯駁證據(jù)”的學習路徑推進到第三環(huán)節(jié)時，學生全部認同事實一和推理一。教師提出問題：結(jié)合事實一和推理一，能否從比較解剖學角度提供充分證據(jù)證明主張——人類起源于一條魚？并鼓勵學生討論不同競爭性主張。這時，學生發(fā)生分歧，部分學生認同，部分學生反駁并闡述理由。教師不急于判決哪方正確或錯誤，而是采用“留白”處理過渡到活動二。

（2）活動二如圖3所示。

有了活動一的思維訓練，教師可以迅速推進活動二，學生在最后基本能縝密思考發(fā)現(xiàn)證據(jù)與主張之間的邏輯漏洞。此時，教師要注意強調(diào)：比較解剖學和胚胎學證據(jù)雖不能直接證明主張的正確，但能從一定角度透露出魚類和人類的親緣關系，即該主張存在一定概率的正確可能。教師引導學生從學過的高中生物知識中提取信息，從細胞水平補充相關證據(jù)支持主張。

（3）活動三如圖4所示。

教師引導學生主動地回憶舊知尋找證據(jù)來支持主張，并鼓勵學生闡述其理由。最后，教師總結(jié)上述三個活動中的比較解剖學、胚胎學和細胞水平的證據(jù)，都是從當今生物體內(nèi)尋找到的證據(jù)，并不能作為直接證據(jù)證明發(fā)生在遠古時候的事情——人類起源于一條魚。繼而，激發(fā)學生思考：現(xiàn)存的什么證據(jù)能直接證明過去發(fā)生的事情（個別學生答“化石”）？

（4）活動四如圖5所示。

學生根據(jù)已有的初中知識，可知化石是研究進化的直接證據(jù)。但是，絕大多數(shù)學生不清楚化石為何能作為直接證據(jù)。因此，教師在活動四中設置問題串逐步引導學生小組合作自主、查閱資料、提煉證據(jù)、闡述觀點。最后，學生構(gòu)建并認同不同地層中首次出現(xiàn)的生物類群（化石）圖可作為支持主張的強有力證據(jù)。在辯駁環(huán)節(jié)，有學生提出質(zhì)疑，進而過渡到活動五。

（5）活動五如圖6所示。

教師引導學生分組探究，經(jīng)過搜集證據(jù)（不同種類生物之間的中間過渡型生物化石）、質(zhì)疑和辯論，最終構(gòu)建出師生都認同的脊椎動物的演化歷程（圖6中的事實五），并證明了自己的主張是對的，即人類確實起源于一條魚。至此，學生通過一系列活動，一致認同化石是研究生物演化的直接證據(jù)。

通過前五個活動的思維訓練。學生初步掌握了論證的思維范式和技巧。因此，教師提出問題：按照剛才的論證，能否認為當今世界上很多生物實際上都是我們的親戚，只是親緣關系遠近不一樣？繼而，教師開展活動六考查學生是否真正掌握論證技能，能否自主提出主張并提煉證據(jù)解釋支持主張。

（6）活動六如圖7所示。

活動六既從另一個角度驗證前一主張的正確性從而引出并讓學生認同達爾文的“人猿共祖說”，又提供機會給學生將本節(jié)課中發(fā)展的邏輯思維和辯證思維遷移運用到新情境中嘗試進行獨立論證，從而進一步提升學生的科學思維能力和論證能力。

3.4.4基于新證據(jù)修正補充

通過上述6個活動，基于大量事實和證據(jù)，通過分析、比較、歸納、質(zhì)疑和辯論等過程，學生全都認同“人類起源于一條魚”以及“人類和黑猩猩親緣關系最近”這兩個主張。最后，教師的總結(jié)不管是哪個主張，都是在回望過去，對生命進行溯源，如果對所有生物進行溯源，最終能追溯到同一個祖先，即生物有共同的祖先，再回扣入本節(jié)課的課題“生物有共同祖先的證據(jù)”，于無形中滲透了實證意識。教師追問：那這個學說是真理嗎？學生茫然。筆者引用尼爾斯·艾崔奇《滅絕與演化：化石中的生命全史》中一段話進行最后的升華：“本質(zhì)上我們對自然的認知，一部分來自觀察，一部分來自對現(xiàn)象的解釋。科學之路漫漫：一代代科學家不停地修訂和補充著什么對自然的認知，在更多研究成果的基礎上嘗試得出更為清晰的圖像。其間不可避免的會有沖突：每一代科學家都會質(zhì)疑前人的研究;不同學科的科學家對要不要修改現(xiàn)行理論這個問題也有爭議;如果需要修改，又具體是什么致使我們修改我們的認識?！苯處熞獜娬{(diào)“理論不是真理，未來也許會修正”，強化學生的思辨精神。

3.5板書板書如圖8所示。

3.6教學評價與反思

由于本節(jié)課主要是引導學生在論證中深刻理解共同由來學說的產(chǎn)生和發(fā)展，形成正確的進化觀，因此教師在評價環(huán)節(jié)要注重對素養(yǎng)層面的考查而非紙筆測驗。教師請學生在課后思考“經(jīng)過今天的學習，你對于生物演化還想了解哪些？關于生命史，你有哪些感悟能和大家分享交流？”，旨在通過內(nèi)隱的方式提升學生的元認知水平，促進學生形成生命觀念。

4結(jié)語

論證是科學的核心，是提升科學思維的重要途徑。教師在科學理論的學習中引入論證式教學，使得課堂更接近真實的科學研究。在論證式教學中，學生在提出問題、觀察現(xiàn)象、描述事實、舉證推理、分析辯駁等過程中將思維過程外顯化，促進了對科學理論的深層次認識和認同，更有助于批判性思維和邏輯思維的發(fā)展。