基于高中生物核心素养的论证式教学探索

方艳

摘 要：本文阐述了如何在DNA半保留复制新授课中使用论证式教学，文章通过主张、证据、推理、反驳四个环节以及论证写作阶段，提高学生参与度，展现学生思维过程，让学生学会如何提出、支持、评价及修正观点，以促进学生生物学科核心素养的提升。

关键词：高中生物;DNA;半保留复制;论证式教学;核心素养

中图分类号：G633.91文献标识码：A     文章编号：1992-7711（2020）07-039-2

【案例背景】

《普通高中生物学课程标准》中指出生物学核心素养包括生命观念、科学思维、科学探究、社会责任四个方面，高中教育阶段的生物学课程以提高学生生物学核心素养为宗旨。有学者指出科学探究是学生构建生物学科重要概念，凝练生成生命观念，提升科学思维水平，认同生物学科在生产生活实践中应用价值的重要途径，在生物课堂教学中实施探究性教学是促进学生生物学科核心素养发展的重要内核，刘恩山等学者指出论证是科学的语言，是科学探究的核心，因此，采用论证式探究教学将有助于学生生物学核心素养的形成。笔者以论证式探究教学的方式实施了“DNA半保留复制方式的发现”一节内容的教学。

【案例描述】

1.准备阶段：教师提供资料和学习单

资料1：沃森和克里克在发表DNA结构的论文末尾说了这样一句话：It has not escaped our notice that the specific pairing we have postulated immediately suggests a possible copying mechanism for the genetic material（不出我们所料，我们所假设的特定碱基配对立即指明了一个遗传物质可能有的复制机制）。随后不久他们又发表了第二篇论文，在这篇论文中他们写道，“由于每一条链上的碱基序列是同另外一条链互补的，因此当两条链分开时，每一条链都可以作为建造DNA子链的模板。”他们的这一观点受到了人们包括他们自己的质疑，因为人们不知道“双链是怎样分开的？”。所以科学家又提出了全保留复制和分散复制这两种新的复制方式。

资料2、同位素标记法是生物科学中一种常用的技术，利用15N可以标记DNA分子中的含氮碱基，使14N的DNA、15N的DNA、14N15N的DNA的密度不同。

资料3：6mol/L的氯化铯溶液密度大约是1.7g/ml，将6mol/L的氯化铯溶液进行离心会形成1.65～1.75g/ml的密度梯度，14N的DNA、15N的DNA、14N15N的DNA在6mol/L的氯化铯溶液中离心后会进入到与自身密度相近溶液的区域，从而分散开来。

2.实施阶段

（1）学生根据资料选择自己认可的主张（DNA分子的复制方式），并填写在学习单上。

（2）学生根据自己的主张（DNA分子的复制方式）思考为支持自己的主张需要搜集哪些证据并尝试设计实验，并填写在学习单上。

（3）说出证据支持自己主张的理由，并填写在学习单上。

（4）说出其他同学为支持他们各自主张（另有主张）可能提出的证据和理由，并针对这些证据和理由提出你的反驳。

（5）教师给学生介绍1953年沃森和克里克提出的DNA分子复制方式一直到1958年才由美塞尔森和斯塔尔用实验的方法加以证明，并播放美塞尔森和斯塔尔利用大肠杆菌进行“DNA密度梯度离心实验”的视频资料。

3.反思阶段

根据美塞尔森和斯塔尔的实验过程和结果，教师学生合作对论证活动进行评价、反思。

4.论证写作阶段

每个学生自主写出DNA分子复制方式的论证过程。

【案例反思】

反思本节课为什么能够较好地落实“理解科学探究过程，构建生物学科重要概念，凝练生成生命观念，提升科学思维水平，养成科学态度，提高生物学科核心素养”的教学目标，我认为主要有以下几个方面的因素：

1.选择了恰当的教学题材

选择“DNA半保留复制方式的发现”一节作为论证式探究教学的题材是因为人们在研究DNA分子复制方式的科学史上存在过多种不同的观点，由这些同时存在的竞争性观点到最终达成共识的半保留复制理论，科学家们正是通过科学论证的方式实现的，以这一节内容作为论证题材可以为学生参与论证活动提供情境的可能，同时学生在对DNA复制方式进行探究、论证的过程中，可以像科学家一样亲身经历知识的建构历程，学会科学探究的方法、科学的思维方式，养成科學的态度，形成生命的观念。

2.为学生参与论证活动提供了合适的支架，降低了论证活动的难度，提高了学生参与论证活动的信心和积极性

准备阶段提供三则资料和一份学习单，第一则资料为关于DNA分子复制方式的三种竞争性观点，为学生提供论证的情境;第二则资料为同位素标记法技术的介绍，第三则为不同密度物质的分离方法介绍。Osborne et al （2004）曾经指出学生在科学情境中进行论证比在社会科学性（SSI）情境中进行论证更加困难，因为在SSI情境中用来支持主张的证据多与学生的生活经验有关，而科学情境中用来支持主张的证据多为相关科学知识，如果缺乏相关知识的储备将会导致学生无法进行论证活动，因此本教学案例中提供的第二、第三则资料为学生参与论证活动提供了相关知识的准备，有利于学生有效地参与论证活动。

虽然已经介绍过论证的结构，但是学生在参与论证的过程中仍然会困难，通过学习单可以协助学生更加顺利地以完整的论证结构来进行论证活动。

3.为学生进行真正的论证活动提供了课堂环境

改变以往体现教师的知识权威的由教师代为论证的伪论证活动，教师只为学生提供相关的资料和引导论证活动的学习单，让学生亲自参与论证活动：自己提出主张，提出证据能够支持自己主张的理由，同时还考虑其他同学可能的另有观点、证据和理由，并对其他同学的观点进行反驳。教师不表明自己的观点，不对学生的观点做出对与错的评价。

学生论证的结果如表1所示：

4.科学地设置教学环节

为了避免部分习惯于做听众，不愿意批判或挑战他人观点、表达自己观点的学生能够积极地参与到论证活动中来，在论证教学中设置了论证写作环节，这样可以让所有的学生都能有效地参与到论证活动中来。

5.论证教学过程中隐含了科学本质观教育的因素

为解释DNA分子的复制现象，沃森和克里克及其他科学家提出了他们各自的主张，沃森和克里克的表述“不出我们所料，我们所假设的特定碱基配对立即指明了一个遗传物质可能有的复制机制”很深刻地说出了科学是解释自然界现象的一种尝试，具有想象力和创造性的本质，同时，他们的这一观点受到了人们包括他们自己的质疑，因为人们不知道“双链是怎样分开的？”表明一个新主张即使是由具有权威的科学家提出，它也需要接受大众的质疑，可被新发现的证据所推翻、修正或接受，这体现了科学本质观中推论和理论的关系。不同的科学家在对同样的现象“DNA复制”进行解释时提出了不同的主张，这体现了科学研究是基于科学家的经验、具有理论负载的。美塞尔森和斯塔尔运用化学的方法进行生物学的研究，体现了科学研究方法的多元性、学科之间的关联性，同时还体现了科学知识依赖于观察、实验证据。

（作者单位：盐城市明达高级中学，江苏 盐城224002）