基于科學(xué)思維發(fā)展的高中生物學(xué)論證式教學(xué)
——以“動(dòng)物細(xì)胞融合與單克隆抗體”教學(xué)為例

范艷艷

（福州第三中學(xué)濱海校區(qū)，福建 福州 350209）

科學(xué)思維是高中生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)之一，《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年版2020 年修訂）》強(qiáng)調(diào)高中生物學(xué)教學(xué)應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生尊重事實(shí)和證據(jù)，運(yùn)用科學(xué)的思維方法認(rèn)識(shí)、解決實(shí)際問題。［1］論證是科學(xué)實(shí)踐方法及培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的重要手段。將論證引入高中生物學(xué)課堂，有利于學(xué)生基于證據(jù)，分析、解決問題，逐步發(fā)展認(rèn)知能力及元認(rèn)知能力等科學(xué)思維能力。

一、高中生物學(xué)論證式教學(xué)模型與論證能力評(píng)價(jià)

（一）高中生物學(xué)論證式教學(xué)模型

英國著名學(xué)者斯蒂芬·愛德斯頓·圖爾敏（Stephen Edelston Toulmin）認(rèn)為論證是基于資料的、合理的邏輯得出主張并說明理由的慎思明辨過程。［2］研究表明高中階段學(xué)生論證能力水平較低，學(xué)生信息再加工能力弱、缺乏質(zhì)疑精神。［3］結(jié)合高中生物學(xué)課程課時(shí)有限、學(xué)生不了解論證結(jié)構(gòu)等客觀因素，筆者研究與實(shí)踐高中生物學(xué)論證式教學(xué)模型（圖1），通過問題、任務(wù)等引導(dǎo)學(xué)生解讀、分析資料，體會(huì)事實(shí)證據(jù)的重要性，培養(yǎng)證據(jù)意識(shí)。促進(jìn)學(xué)生學(xué)會(huì)利用資料提出初始主張，并通過對(duì)初始主張的質(zhì)疑與辯駁，培養(yǎng)辯證看待問題的習(xí)慣與能力，發(fā)展科學(xué)思維。

圖1 高中生物學(xué)論證式教學(xué)模型

（二）高中生物學(xué)論證能力評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

主張或觀點(diǎn)、證據(jù)、推理與反駁等是科學(xué)論證能力的構(gòu)成要素。學(xué)生基于客觀事實(shí)、實(shí)驗(yàn)結(jié)論、重要概念等證據(jù)展開推理，進(jìn)而形成主張或觀點(diǎn)，并對(duì)不同主張或觀點(diǎn)提出質(zhì)疑與辯駁。以主張、證據(jù)、推理、反駁等四要素為基礎(chǔ)，構(gòu)建高中生物學(xué)論證能力評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（表1）。［4］在高中生物學(xué)教學(xué)實(shí)踐過程中，結(jié)合學(xué)生填寫的論證過程主張表，依據(jù)論證能力評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)開展評(píng)價(jià)，并利用評(píng)價(jià)結(jié)果指導(dǎo)教學(xué)，使得教學(xué)實(shí)踐更符合學(xué)生的學(xué)情，促進(jìn)學(xué)生提高論證能力與科學(xué)思維能力。

表1 高中生物學(xué)論證能力評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

二、高中生物學(xué)論證式教學(xué)課例分析

本文以2007 年版人民教育出版社《高中生物·選修3·現(xiàn)代生物科技專題》中“動(dòng)物細(xì)胞融合與單克隆抗體”之“雜交瘤細(xì)胞篩選”及“單克隆抗體制備流程模型構(gòu)建”等教學(xué)為例，闡述高中生物學(xué)論證式教學(xué)策略。

（一）“雜交瘤細(xì)胞篩選”論證式教學(xué)

1.論證式教學(xué)過程

教師提供事實(shí)性資料：細(xì)胞合成DNA 有D、S 途徑，D 途徑是DNA 合成的主要途徑，但存在腺嘌呤時(shí)，無法通過D 途徑合成DNA。S 途徑是DNA 合成的補(bǔ)救途徑，在次黃嘌呤和胸腺嘧啶核苷存在的情況下，可經(jīng)酶催化合成DNA。當(dāng)DNA 合成受阻時(shí)，細(xì)胞無法通過有絲分裂增殖。不同類型細(xì)胞合成DNA 的途徑不同，人淋巴細(xì)胞中有D、S 合成途徑，但自身增殖能力有限；鼠骨髓瘤細(xì)胞中只有D 途徑，但能無限增殖。［5］引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用資料論證：如何篩選既能無限增殖、又能產(chǎn)生特異性抗體的雜交瘤細(xì)胞？（圖2）培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用資料，提出主張的能力（表2）。

圖2 “雜交瘤細(xì)胞篩選”方案論證過程

2.論證能力評(píng)價(jià)及其意義

根據(jù)論證能力評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，“雜交瘤細(xì)胞”論證主張表（表2）中“證據(jù)”評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是評(píng)價(jià)水平二，“推理”及“補(bǔ)充證據(jù)或新的推理”評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是推理水平二，“初始主張”及“完善主張”評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是主張水平二。若學(xué)生無法從資料中獲取信息或無法完整表述所得到的證據(jù)，說明學(xué)生運(yùn)用資料舉證能力弱，應(yīng)當(dāng)在課堂教學(xué)、習(xí)題中注重資料任務(wù)的設(shè)置與分析。若學(xué)生能列出證據(jù)，但無法厘清證據(jù)與主張之間的邏輯關(guān)系，或無法正確陳述推理過程與主張，說明學(xué)生邏輯思維能力較弱，應(yīng)當(dāng)注重因果邏輯關(guān)系的練習(xí)。在習(xí)題中，多給學(xué)生機(jī)會(huì)進(jìn)行闡述，表達(dá)自己的觀點(diǎn)。若學(xué)生能結(jié)合資料提煉出較完整的多個(gè)證據(jù)，且較清晰地闡明推理過程與主張，說明該生具備最基本的論證能力，可側(cè)重提升結(jié)構(gòu)不良情境中提出主張、質(zhì)疑辯駁等批判性思維能力。只有根據(jù)學(xué)生科學(xué)論證能力實(shí)際情況，設(shè)計(jì)與實(shí)施論證活動(dòng)，才能更好地達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，逐步提高學(xué)生的論證能力與科學(xué)思維能力。

表2 “雜交瘤細(xì)胞”論證主張表

（二）“單克隆抗體制備流程模型構(gòu)建”論證式教學(xué)

概念模型的建構(gòu)有利于學(xué)生深入理解知識(shí)形成過程，促進(jìn)思維發(fā)展與問題解決。模型教學(xué)包含模型的構(gòu)建、評(píng)價(jià)與修正。［6］本課時(shí)運(yùn)用論證式教學(xué)，以模型為基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生有理有據(jù)地對(duì)所構(gòu)建模型提出質(zhì)疑與辯駁，并修正模型。

學(xué)生構(gòu)建新冠病毒單克隆抗體制備的概念模型，教師請(qǐng)不同學(xué)習(xí)能力的學(xué)生分享并說明構(gòu)建的理由，引導(dǎo)學(xué)生合理評(píng)價(jià)、質(zhì)疑他人的模型或?yàn)樽约旱哪Ｐ娃q護(hù)，并完善或修正自己的模型（圖3）。該論證過程側(cè)重反駁能力的培養(yǎng)。若學(xué)生能利用事實(shí)基礎(chǔ)，合理闡述所質(zhì)疑的觀點(diǎn)或推理過程，說明該生已達(dá)到反駁水平二；若學(xué)生能有理有據(jù)的質(zhì)疑并提出新的觀點(diǎn)，說明該生已達(dá)到反駁水平三，具有較好的質(zhì)疑與批判能力。

圖3 新冠病毒單克隆抗體制備概念模型論證過程

三、高中生物學(xué)論證式教學(xué)反思

“動(dòng)物細(xì)胞融合與單克隆抗體”精心設(shè)計(jì)兩個(gè)論證環(huán)節(jié)。在“雜交瘤細(xì)胞篩選”的論證過程中，側(cè)重引導(dǎo)學(xué)生基于資料提煉證據(jù)，并通過一定的邏輯關(guān)系，得出主張這一論證環(huán)節(jié)的練習(xí)。在“單克隆抗體制備流程模型構(gòu)建”的論證過程中，要求學(xué)生以所構(gòu)建的模型為基礎(chǔ)，通過模型的比較與辨析，引發(fā)論證，側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑與辯駁能力?；谡n堂教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)，結(jié)合不同的論證環(huán)節(jié)開展教學(xué)活動(dòng)，既不影響正常的教學(xué)秩序，又能在教學(xué)過程中廣泛的開展論證式教學(xué)活動(dòng)。同時(shí)，“動(dòng)物細(xì)胞融合與單克隆抗體”論證式教學(xué)開展過程性評(píng)價(jià)，應(yīng)用主張表評(píng)價(jià)學(xué)生論證活動(dòng)表現(xiàn)與論證能力，有助于學(xué)生明確自己的優(yōu)勢與不足，教師掌握班級(jí)學(xué)生的論證水平及薄弱環(huán)節(jié)，為實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)教與學(xué)做準(zhǔn)備。

在高中生物學(xué)課堂教學(xué)中運(yùn)用論證式教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生開展尋找證據(jù)、提出主張、質(zhì)疑與辯駁等論證活動(dòng)，有助于學(xué)生獲取、遷移應(yīng)用與內(nèi)化知識(shí)，發(fā)展科學(xué)思維能力及科學(xué)論證能力。