基于圖爾敏論證模型（TAP）的論證教學案例研究

李康 張悅 常朔 韓銀鳳

摘 要：科學論證教學有利于學生化學學科核心素養(yǎng)的養(yǎng)成。圖爾敏論證模型是一種典型有效的論證模型。本文筆者基于對2021年普通高考全國乙卷理綜化學第13題的調查研究，針對學生無法很快找到正確解題思路的問題，靈活運用圖爾敏模型對該題進行科學論證教學案例研究，以此為學生提供解題思路和方法，培養(yǎng)學生證據推理和模型認知的化學核心素養(yǎng)。

關鍵詞：科學論證教學;圖爾敏論證模型;高考題

一、研究背景

在新課改背景下，為了加強學生對科學本質的探索，提升學生的科學探究能力，教育部頒布了《普通高中化學課程標準（2017 年版）》，明確提出五大核心素養(yǎng)。其中“證據推理與模型認知”“科學探究與創(chuàng)新意識”兩大核心素養(yǎng)體現了對學生科學能力培養(yǎng)的重視。

論證教學是在一定的教學情境下，學生基于一些事實提出主張，并且搜集資料對主張進行反駁的論證過程[1]。此過程可以拓展學生的論證思維，提高學生的論證能力和科學探究能力，有利于培養(yǎng)學生的化學學科核心素養(yǎng)。在實施論證教學時有時會借助論證模型，而圖爾敏論證模型（TAP）是其中一種典型的論證模型。

二、研究現狀

近幾年，諸多學者對TAP應用于論證教學進行了研究。如任紅艷等人探討了TAP在科學教育中的研究進展[2]，張啟斌探討了運用TAP提升學生議論文寫作的質量的策略[3]，孫飴探討了TAP在高中英語議論文寫作教學中的應用[4]。此外，魏亞玲基于TAP對專家型和新手型教師的化學課堂論證教學水平進行了對比研究[5]。但是靈活應用TAP為搜集數據和處理數據提供思路，從而獲得論證資料的研究還比較少見。本文基于TAP論證教學，對一道高考題進行了案例研究，以期培養(yǎng)學生“證據推理與模型認知”的學科素養(yǎng)。

三、研究內容

TAP由主張（Claim）、資料（Data）、根據（Warrant）、支援（Backing）、限定詞（Qualifier）和反駁（Rebuttal）六個要素構成。主張是論證者提出的想要論證或說服他人的觀點。主張與解釋不同，解釋是利用科學知識進行闡述，促進人們理解已經存在的事實，而主張是需要被證實或證偽的觀點。資料是和主張關聯的客觀事實，可以是數據、證據、歷史事件或現象。根據用來連接主張和資料，一般是規(guī)則、規(guī)律、原理或者理論。支撐是對根據的繼續(xù)論證。反駁的實質就是例外情況，能在一定條件下提升主張的可信度。為了體現主張的程度，我們需要加上限定詞對主張成立的條件進行限定，一般為“可能”“大概”等一系列程度副詞。TAP模型如圖1所示。

2021年普通高考全國乙卷理綜化學第13題題目：HA是一元弱酸，難溶鹽MA的飽和溶液中c2（M+）隨c（H+）而變化，M+不發(fā)生水解。實驗發(fā)現，298K時c2（M+）-c（H+）為線性關系，如圖2中實線所示。下列說法錯誤的是（C）。

A.溶液pH=4時，c（M+）<3.0×10-4mol·L-1

B. MA溶液的溶度積Ksp（MA）=5.0×10-8

C.溶液pH=7時，c（M+）+c（H+）=c（A-）+c（OH-）

D. HA的電離常數Ka（HA）≈2.0×10-4

通過對2021年普通高考全國乙卷理綜化學第13題進行分析研究，筆者發(fā)現關于本題的解答出現了以下幾種情況：可以寫出正確答案，但是只能論證部分選項，其中第四個選項論證起來較為困難;存在蒙題現象，不能對所有選項進行論證，只是碰巧選對了答案;選錯了答案，在論證的過程中不能給出正確的根據。

出現以上幾種情況，說明不少學生搜集資料與應用資料的能力、問題轉化的能力不足。為了解決這些問題，學生應結合化學實際問題，對TAP進行靈活應用，具體解決方法如下。

將題目已知的信息和數據作為論證的資料。根據資料可以得到主張，為了證實或者證偽主張，我們需要搭建根據展開論證，這個過程被視為利用TAP正向論證。

將每個選項看成TAP中的主張。對主張進行證實或證偽，取決于搜集資料和應用資料的過程，也就是數據處理的過程。除了可以從題中直接獲得資料，有時我們還可以從主張中獲取，也可通過根據、反駁、支援得到資料。通過搭建根據等去搜集資料，進而論證主張的可靠性，這個過程被視為利用TAP逆向論證。

根據搜集資料時的數據處理過程，我們可將資料分成四個等級（見表1），且每一個等級的復雜程度和難度逐級增加，這也意味著論證難度增加。這樣，根據學生搜集不同等級資料時表現的數據處理能力，我們可以很好地評估學生的論證能力。

（一）整體分析

利用直接資料論證，資料等級為1。為了證實或證偽主張，借助TAP搭建根據、建立支援、展開論證。在論證中，并不是所有的學生都可以給出反駁，可見部分學生全面考慮問題的能力有所欠缺（如圖3）。

（二）選項分析

1.選項A

主張：溶液pH=4時，c（M+）<3.0×10-4mol·L-1。

根據1：pH=-lg[H+]，pH=4，則c（H+）=10-4= 10×10-5 mol·L-1。

資料：c（H+）=10×10-5mol·L-1，對應的縱坐標為7.5×10-8（mol·L-1）2。

根據2：c2（M+）=7.5×10-8（mol·L-1）2，則c（M+）< 3.0×10-4mol·L-1。

該論證的資料等級為2，論證的關鍵在于建立根據對pH進行轉化。多數學生可以利用公式將pH=4轉化為c（H+），結合圖中所給的信息得到資料去論證主張。

2.選項B

主張：MA溶液的溶度積Ksp（MA）=5.0×10-8。

根據1：Ksp（MA）=c（M+）×c（A-）。

根據2：溶液中，M+不水解，A-水解。A-水解時的水解平衡為：A-+H2OHA+OH-。當改變影響平衡的外界條件時，會影響A-水解的程度。

支援：當溶液中c（H+）無限接近0mol·L-1時，溶液顯強堿性，該條件下A-的水解幾乎被完全抑制。此時可視為c（M+）=c（A-），則Ksp（MA）=c2（M+）。

資料：橫坐標為0時，c（H+）無限接近于0mol·L-1，對應縱坐標c2（M+）=5.0×10-8（mol·L-1）2，故MA溶液的溶度積Ksp（MA）=5.0×10-8。

在這一論證過程中，搜集資料時需要利用公式、極限思想與問題轉化的邏輯思維，故資料等級為3。c（H+）反應了溶液的酸堿性，A-的水解程度和溶液的酸堿性有關，同時關乎c（A-），此時問題轉化為對A-水解條件的探索，進而得到c（A-），這是論證過程中搭建根據的關鍵。很多學生可以給出根據1，卻不能給出根據2，可見學生在建立根據時，邏輯分析能力不足。

3.選項D

主張：HA的電離常數為Ka（HA）≈2.0×10-4。

根據1：Ka（HA）=c（H+）×c（A-）/c（HA）。

支援：溫度不變，Ka（HA）不變，當c（HA）= c（A-）時，Ka（HA）在數值上與c（H+）相等。

根據2：溶液中存在物料守恒c（M+）=c（HA）+ c（A-），當c（HA）=c（A-）時，c（M+）=2c（A-）。

根據3：Ksp=c（M+）×c（A-），此時有Ksp=c（M+）× c（M+），則Ksp=c2（M+）。在此溫度下，Ksp=5.0×10-8，故c2（M+）=10.0×10-8 （mol·L-1）2。

資料：圖中縱坐標c2（M+）=10.0×10-8（mol·L-1）2，對應橫坐標c（H+）≈2.0×10-4mol·L-1，故Ka（HA）≈ 2.0×10-4。

在這一論證過程中，搜集資料需經過邏輯分析、復雜計算、邏輯再分析的過程，資料等級為4。該論證的關鍵在于靈活應用Ka（HA）和找到c（A-）與c（M+）的關系，通過建立根據和支援實現對問題的轉化，從而獲得資料。多數學生不會論證該選項，雖可以給出根據，但不能繼續(xù)給出支援，這說明學生利用所學知識分析數據的能力不足。

以上三個選項的論證過程都是利用TAP逆向論證。當證實或證偽主張時，所給資料不能直接利用，這時我們就需要通過搭建根據來搜集論證主張的資料。

而有的主張，可以直接利用反駁進行論證，比如選項C。

4.選項C

主張：當pH=7時，c（M+）+c（H+）≠c（A-）+c（OH-）。

反駁：只有強酸強堿鹽的水溶液才呈中性。

根據：A-會水解，故MA不是強酸強堿鹽。

支援：c（M+）+c（H+）=c（A-）+c（OH-）是MA溶液中存在的電荷守恒。

題中沒有涉及pH=7，同時從圖中也不能快速找到可以直接利用的資料，但是我們可以直接從反駁入手快速論證主張，這體現了對TAP的靈活應用。

我們也可以根據整體分析知道該溶液為加了非HA的中強酸或者強酸溶液，利用TAP進行論證的過程如下。

主張：當pH=7時，c（M+）+c（H+）≠c（A-）+c（OH-）。

根據：該溶液為加了非HA的中強酸或強酸溶液。

支援：c（M+）+c（H+）=c（A-）+c（OH-）是MA溶液中存在的電荷守恒。

以上兩種途徑都可論證主張，但直接用反駁論證主張更加簡便。

四、研究結論

應用TAP解答涉及數據的題目的關鍵在于能找到資料去論證主張。我們如果可以找到直接資料去論證主張，就可以正向利用TAP去論證主張的合理性;如果無法找到直接資料去論證主張，就需要逆向利用TAP搭建根據并對資料進行搜集，進而論證主張的合理性。

教師在實際教學中可以將TAP的使用方法教給學生，讓學生有意識地利用科學的思路去解決化學問題，也可以讓學生將自己的論證過程分享出來，這樣有助于教師及時發(fā)現學生的薄弱點，提供有針對性的幫助。在資料搜集方面，教師要有意識地引導學生通過建立根據、支援、反駁等搜集相關的資料，并對主張進行論證，培養(yǎng)學生的論證思維和論證能力。

[參考文獻]

[1]董娜，黃甫全，李迪，等.科學教育中駁斥型文本研究及其啟示[J].教育發(fā)展研究，2017，37（Z2）：98-107.

[2]任紅艷，李廣洲.圖爾敏論證模型在科學教育中的研究進展[J].外國中小學教育，2012（9）：28-34，40.

[3]張啟斌.運用圖爾敏論證模型 提升議論文寫作質量[J].中學語文，2020（9）：24-26.

[4]孫飴.圖爾敏論證模型在高中英語議論文寫作教學中的應用[J].中小學外語教學（中學篇），2018，41（11）：6-10.

[5]魏亞玲.基于圖爾敏論證模型的高中化學課堂教學分析[D].南京：南京師范大學，2014.

基金項目：寶雞文理學院研究生創(chuàng)新科研項目，項目號：YJSCX21YB35;寶雞文理學院第十四批校級教學改革研究項目，項目號：19JGZD10。

作者簡介：李 康（1996—），女，寶雞文理學院化學化工學院。

張 悅（1998—），女，寶雞文理學院化學化工學院。

常 朔（2000—），男，寶雞文理學院化學化工學院。

韓銀鳳（1976—），女，寶雞文理學院化學化工學院。