促进生物学重要概念学习的论证教学

陈 欣

(福建教育学院 福州 350025)

美国科学教育中应用较广的是图尔明(Toulmin)提出的论证教学模式(argument pattern)(简称TAP模式),包括主张(claim)、资料(data)、论据(warrant)、支持(backing)、反驳(rebuttal)、限制条件(qualifier)六大因素[1]。其中资料、主张和论据是论证的基本要素；支持、限制条件和反驳为补充要素。

为了更好地落实“倡导探究性学习”的课程理念，以及“关注重要概念学习”的教学建议，可根据学生的认知水平，参考TAP的模式，设计论证教学的基本程序[2]。该程序包括资料、主张与论据等TAP三大基本要素促进学生基于资料提出主张；应用论据相互质疑与辩护并修正主张；通过科学推理、解释与批判性思考，让学生亲历科学概念的产生、评价与修正过程。

1 引导学生基于资料提出自己的主张

1.1 资料的收集 资料主要是指支持主张的事实、数据、图表或概念定义。为了帮助学生能够根据资料提出主张，教师备课时应认真分析本节重要概念即教学重点、学生学习难点与学生的前科学概念，并围绕此收集有关生物学事实与现象的事例、图片及实验数据等作为论证探究活动的资料。

例如，人教版七年级《生物学》上册中“细胞生活需要物质和能量”“细胞中的物质可以分为无机物和有机物两大类”“叶绿体和线粒体是细胞中的能量转换器”是“细胞的生活”一节的重要概念。其中“细胞中物质的类型与特性”是学生建构“细胞生活需要物质”“细胞中的物质可以分为无机物和有机物两大类”等重要概念或认识的基础，是学习的难点。“人体细胞所需的能量来自食物”“线粒体是动物细胞的能量转换器”等是学生存在的前科学概念。为此，教师设计干燥花生燃烧的演示实验，收集实验现象及植物、动物获取营养的图片；制作“细胞中的物质”的课件；将有关能量形式、生物体能量转换的图片、动画、学习指导及练习题等制作成“细胞的能量转换器”的微课等一系列资料，帮助学生通过这些资料的学习与运用，在感性认识的基础上更好地提出个人或小组主张。

1.2 主张的提出 主张是根据资料试图证明为正确的，以说服他人相信的说法、观点或结论。为了帮助学生基于资料提出主张，教师还应通过设问、演示实验、学生实验和阅读资料，以及联系学生已有知识、生活经验等教学手段创设论证学习情境，引导学生分析、推理及小组讨论，以“请推测……”“请解释……”“请说明理由”等用语，鼓励学生提出个人或小组的主张，帮助学生初步建立科学概念[3]。

例如，为了让学生初步了解细胞中物质的类型与特性，建立“细胞中的物质可以分为无机物和有机物两大类”的认识，组织学生观察以干燥花生为实验材料的演示实验，要求学生思考、分组讨论：用镊子夹取一颗干燥花生置于酒精灯火焰上燃烧。你观察到什么现象？说明原因？仔细观察演示实验的学生会发现，干燥花生置于酒精灯火焰上燃烧片刻后的实验现象是：①有液体滴落，引起火焰剧烈燃烧、发出“噼噗”声响；②花生由砖红色变成黑色，最后呈现灰白色，燃烧停止。对此实验现象产生的原因，学生小组讨论后产生两种不同的主张：①认为“干燥花生燃烧后滴落的液体是水”；②认为“干燥花生燃烧后滴落的液体主要是脂质”。

让学生基于资料提出主张，有利于学生根据实验现象、事实证据等，进行推理、小组讨论学会有理有据地表述自己的观点，提高推理能力、合作交流能力。同时，改变科学探究活动的“形式化”，避免教师过多地掌控课堂话语权，利用教师的权威性，教导式地论证某一观点的合理性，让学生接受科学结论。

2 引导学生基于论据进行质疑与辩护

论据是说明资料如何推理得出主张的正当理由。论据可以是教师提供的，也可以是学生已有的知识与经验。在论证教学中，教师可以通过“你认为同学或其他小组的主张合理吗？为什么？”“请陈述支持你或你的小组观点的论据”等设问，引导学生应用论据对他人的观点提出质疑，或为自己或小组的观点进行辩护。

例如，学生以已有的知识“水是不能助燃的”为论据，为小组的“干燥花生燃烧后滴落的液体主要是脂质”的主张进行了辩护。同时，质疑其他组的“干燥花生燃烧后滴落的液体是水”观点。学生在教师的指导下，进一步分析花生燃烧时的颜色变化，得出“花生细胞中含有糖类、脂质和蛋白质与核酸等有机物”“这些有机物含碳，能燃烧，具有能量”。再通过对植物、动物获取营养的图片的观察，学生逐步建立“细胞生活需要物质”“细胞中的物质可以分为无机物和有机物两大类”等概念的基础认识。

引导学生应用论据开展质疑与辩护，有利于学生权衡论据，反思、评价彼此的主张，促进学生建立、理解与应用科学概念，提高批判性思维能力与论证能力[4]。

3 引导学生修正主张建构科学概念

组织学生开展基于资料提出主张、应用论据对彼此的主张进行质疑与辩护等论证探究活动，目的是基于教师与学生组成的学习共同体，让学生通过科学解释与推理、对话互动与批判性思考，不断修正主张。同时，潜移默化地让学生知道科学是在不断研究、质疑中修正甚至推翻的，科学不是绝对或永恒的真理。

例如，针对学生提出的“叶绿体是植物细胞的能量转换器，线粒体则是动物细胞的能量转换器”的主张，教师进一步设问：“叶绿体是植物细胞的能量转换器，线粒体则是动物细胞的能量转换器”吗？请说明理由。以此揭示学生存在的“线粒体是动物细胞的能量转换器”的前科学概念，并组织学生再次观看有关“细胞能量转换器”的微视频，使学生产生激烈的认知冲突，促进学生对“叶绿体是植物细胞的能量转换器，线粒体则是动物细胞的能量转换器”这一主张的质疑与反思，帮助学生认识“动植物细胞皆有线粒体”，必须修正“线粒体是动物细胞的能量转换器”的错误观点，建立“除了叶绿体外，线粒体也是植物细胞的能量转换器”的正确观点，从而为“细胞生活需要能量”“叶绿体和线粒体是细胞中的能量转换器”等重要概念的建构、理解与应用奠定基础。

在“细胞的生活”教学中开展论证探究活动，有利于改变“满堂灌”与“满堂问”的教学弊端，切实调动学生探究学习的兴趣与欲望，帮助学生在观察、实验、推理、解释与讨论中建立、理解与应用重要概念，初步形成“细胞是生命活动的基本结构和功能单位”的生物学基本观点，促进学生理性思维，提高生物学核心素养。

注意要根据学生认知水平，循序渐进地提高论证教学的难度，如先要求学生基于资料作出猜测，再要求学生应用相关资料阐述主张，进而能应用有关论据论证自己的主张，或对其他同学的看法提出质疑，并能对其他同学的质疑提出论据、进行辩护等。同时，还应根据学生认知水平、具体的教学内容等，灵活设计与实施论证教学。