“生物的多样性、统一性和进化”一节论证式教学设计*

张志祥 赵沛荣

（1 宁波市惠贞书院 浙江宁波 315016 2 宁波市鄞州中学 浙江宁波 315105）

科学论证是一个包括许多复杂的认识策略和技能的社会性过程，指利用自然界的证据，在推理的基础上构建、质疑和评判主张［1］。2006年，Mc-Neill 提出了著名的CER 论证模型，该模型描述了论证的3 个基本组成部分：证据、推理和主张，主要包括基于特定的问题情境搜集用于支持主张的证据；运用一定的方式解释、评价证据和主张的相关性；提出针对问题的主张、观点或结论等。基于此，笔者尝试围绕科学论证的基本要素，将论证式教学策略引入课堂，以“情境—问题—活动”为主线开展教学。设置问题情境引导学生经历类似科学家的论证过程：分析资料、找出证据、运用推理、质疑辩驳、提出主张。

1 教材分析

本节内容选自高中生物学浙科版必修2 第5章“生物的进化”第1 节。新课程标准中作为四大必修概念之一的大概念4 为生物的多样性和适应性是进化的结果，其重要概念之一即是地球上的现存物种丰富多样，它们来自共同祖先［2］。学生在初中所学进化知识的基础上，可尝试通过化石记录、比较解剖学、胚胎学和分子生物学等事实，说明当今生物具有共同的祖先；尝试运用进化论对生物的多样性和统一性进行合理解释。

2 学情分析

学生在初中阶段已学过达尔文的自然选择学说，具备相应的前概念，但对现代生物进化论的主要内容等知之甚少。高一学生分析思维的目的性、连续性和逻辑性很不完善。本节课中，采用自主学习和小组合作论证的方式，帮助学生“以科学家的思维方式或模拟科学家的研究过程”进行学习，掌握生物学概念、培养科学的思维方式。

3 设计思路

利用“宁波常见鸟类的调查和分析”这样的真实情境，引导学生进行思维活动，从而引入物种、生物多样性等概念，随后设置问题情境引导学生利用资料寻找证据、科学推理、发表主张论证“生物具有共同祖先”，并尝试用生物进化的观点分析“达尔文雀”的进化过程，小组合作构建“进化论对生物多样性和统一性的解释”模型，完成对本节课的知识梳理，体会并理解大概念。最后通过生物多样性下降及保护等社会议题的讨论，引导学生尝试分析和解决现实生活中的生物学问题，提高社会责任意识。

4 学习目标

1）通过资料分析和论证，能用结构与功能相适应的观念和生物进化观念解释生物的多样性和统一性。

2）通过证据、推理、主张，掌握科学论证的基本要素，能用科学的思维方式探讨阐释生命现象及规律。

3）通过“进化论对生物统一性和多样性的解释”模型的构建和评价，领悟合作交流与分工操作的重要性。

4）通过生物多样性下降及保护等社会议题的讨论，形成通过科学实践解决问题的意识、想法和方案。

5 教学过程

本节课采用“情境—问题—活动”为主线开展教学活动［3］：1）创设真实的生物学情境，让学生通过对情境中的相关信息进行积极的感知和理解学习生物学概念；2）基于情境提出核心问题，呈现系统化、多样化的学习资料，进一步设计系统的、有层次的子问题，引发学生思考；3）引导学生利用资料寻找证据、科学推理、发表主张论证。整节课通过自主、合作、探究等主动论证式学习活动解决问题，并多元评价。

5.1 创设情境，激发兴趣——调查分析宁波常见鸟类

情境：教师课前布置体验式实践活动“宁波常见鸟类的调查和分析”。学生利用周末观测和调查校园、公园、居民小区等地出现的鸟类。

问题：1）宁波常见的鸟类有哪些？2）全世界的鸟类已发现有超过1 万种，是怎么分类的？ 3）麻雀、白头鹎、乌鸫是否为同一物种？ 它们之间有什么界限？ 4）马和驴是否为同一物种？

活动：学生成立3 个调查小组，分别观测学校周边、公园和居民小区3 地区的鸟类，并在课上简单介绍调查成果。调查发现：宁波常见鸟类有麻雀、白头鹎、乌鸫、白鹭等10 多种，生活习性和形态特征具有较大差异。教师引导学生从鸟类的生活、繁殖习性等角度着手，思考自然界鸟类及动物的分类原则，归纳物种的定义，并总结得出：判断生物个体是否属于同一物种的标准为是否存在生殖隔离。

举行“宁波常见鸟类的调查和分析”活动，并设置问题情境，使学生在产生疑问的同时激发学习新知识的兴趣，自然而然地引出教材相关内容：生物的多样性、物种、生殖隔离等。这样的教学设计能实现学生快速进入课堂角色，具有快、准、趣、好等特点。

5.2 证据推理，科学论证——论证“生物具有共同祖先”

情境：用PPT 展示多种植物、动物、微生物的图片，说明当前地球上的生物约有800 多万种；用PPT 展示特创论和达尔文进化论的观点。

问题：1）从图中你能获得什么信息？2）地球上如此多的生物是如何形成的？它们是否存在联系？3）你支持哪种观点？ 你的理由是什么？ 4）你的主张是什么？你的证据是什么？你的证据和主张有什么联系？ 你的推理是什么？

活动：教师引导学生根据学历案和教材中的相关资料及学生搜集的其他证据，论证“生物具有共同祖先”这一观点。提示学生：注意所给资料的分析与鉴别；使用证据构建论证，解释证据如何支持主张的推理过程；需在小组合作的基础上，以小组为单位进行陈述。学生通过小组合作，从所给的资料中排除不相关证据“寒武纪生命大爆发”，并分别从化石记录（马的进化）、胚胎学（脊椎动物早期胚胎）、比较解剖学（同源器官）、细胞生物学（细胞器）和分子生物学（DNA 杂交）5 个角度收集、记录、分析证据、推理解释、形成主张。每组由一位代表汇报阐述（图1），其他组评判、反驳或补充他人的论证。

图1 互动性的科学论证流程

本环节采用论证式教学模式展开。基于不同层次的事实和证据，引导学生鉴别、选择和搜集证据，推理解释，构建、质疑、评判主张，掌握科学论证的基本要素。在小组分工基础上，合作进行科学论证，能用科学术语阐述探究成果，提升学生科学分析及评价能力。

5.3 案例分析，理解新知——论证“达尔文雀”的进化过程

情境：用PPT 展示加拉帕戈斯群岛的不同岛屿地理环境，简单介绍“达尔文雀”的类型、喙的形状大小等相关情况。用PPT 展示拉马克进化学说和达尔文进化学说的观点。

问题：1）同一祖先的后代为何有不同类型的喙？ 2）你支持哪种观点？ 你的理由是什么？ 3）拉马克进化学说和达尔文进化学说的主要区别是什么？ 4）拉马克进化学说和达尔文进化学说的相同点是什么？ 5）你能否用达尔文进化学说解释“达尔文雀”的进化过程？

活动：教师引导学生从PPT 和学历案资料中获取信息，比较分析拉马克进化学说和达尔文进化学说的相同点和主要区别（变异出现的原因和环境对进化的作用）［4］。学生搜集合适的证据，进行适当的推理，尝试用2 种生物进化的观点解释“达尔文雀”的进化过程。教师通过追问，引导学生分析喙的形状大小差异是先有变异还是先有自然选择展开辩论，并要求学生补充进化的其他实例。最后，教师总结：2 种学说其实均主张生物的进化是渐进的，生物的变异是在环境的影响下发生的，只是在生物的起源和变异与适应的关系上具有不同的看法而已，而且随着遗传学的进步，2种学说也在不断进化。

在新的问题情境“达尔文雀的进化过程”中，学生基于事实和证据，辨析2 种生物进化理论的差异，理解达尔文进化学说是对拉马克学说的修正和延续但也存在一定的不足，并高度认同科学是不断的发展和完善的观点。这样的论证活动能培养学生思维的独立性和批判性。通过进化案例分析，学生对生物统一性和多样性的认识也更加深入，为后续构建模型做好铺垫。

5.4 模型构建，内化概念——构建“进化论对生物的统一性和多样性的解释”模型

情境：教师板书补充本节课重要概念，带领学生回顾本节课重要知识点，引导学生构建“进化论对生物的统一性和多样性的解释”概念模型。教师为每组发放磁性板、彩色软磁片、记号笔等工具。

问题：1）进化的这些概念之间是否具有联系?存在什么联系？2）你能否用小组构建的模型再次对“达尔文雀”的进化现象进行解释？3）该组概念模型是否存在科学性或逻辑性错误？ 如有，怎样修正？

活动：学生利用准备好的磁性板和材料（由彩色软磁片制作的各种概念：例如，原物种、进化、自然选择、生殖隔离及新物种形成等），各小组将相关概念摆放在磁性板上建构“进化论对生物的统一性和多样性的解释”模型（图2）。每组派代表将模型作品进行展示，运用科学术语阐明科学内涵。师生一起作出评价，对存在科学性的模型提出质疑并修正。

图2 “进化论对生物的统一性和多样性的解释”模型

合作构建概念模型可帮助学生梳理本节课的思维活动，体会新知识之间的相互联系，内化大概念和重要概念。概念模型的设计和展示环节，学生用准确的概念图、科学术语表达自己的观点，提高了学生的思维能力和灵活运用概念的能力。

5.5 应用提升，责任担当——讨论生物多样性下降及保护等社会议题

情境：教师播放视频《生物多样性——物种减少》，并讲解自己在生物多样性保护特别是浙江省的濒危植物南方铁杉调查与保护方面所做的相关研究，邀请学生一起加入濒危动植物的保护行列。

问题：1）你知道全球每年有多少物种会消失？2）全国有哪些物种已灭绝或濒临灭绝？ 是什么原因导致其消失的？ 3）从学生角度出发，保护生物多样性需要做什么？ 你可以做什么？

活动：学生观看视频，小组讨论生物多样性下降及保护的相关问题，明确全球环境的破坏是导致生物多样性下降的主要原因，并就如何保护生物多样性提出了多种方案。个别小组课堂上成立了调查小分队，准备积极参与生物多样性及环境保护等相关实践活动，希望通过课后的资料查找、实地调查、访谈等形式，进一步了解浙江省濒危动植物的现状并提出更好的保护方案。

引导学生运用生物学知识和方法，关注生物多样性下降的社会议题，参与讨论并作出理性解释，并开展生物学实践活动。结合浙江省本地濒危物种资源开展科学调查，也能在尝试解决现实生物学问题中形成生态和环保意识。

6 教学评价

教学评价要指向学科核心素养的达成，需结合具体的教学内容，以生物学大概念、重要概念等主干知识为依托，检测学生的素养发展水平［2］。在本节课中，笔者高度关注教学评价目标和学习目标之间的相关性，时时体现“教-学-评”一致的策略。具体教学评价目标参考表1。

表1 本节课的教学评价目标

7 教学反思

科学论证特别强调从证据、推理到主张的论证过程，是一个逻辑推理相当严密的解释过程。首先，学生一开始会直接依据搜集到的证据发表主张，缺少推理解释过程。所以，教师可以某一案例为例，呈现论证的示例，设置论证的格式，教会学生如何科学论证。其次，在搜集证据不充分的情况下，学生初次得出的主张不一定完全正确，教师要鼓励学生大胆质疑与反驳，使主张不断得到修正与完善。最后，论证课堂要让学生主导论证，教师除准备资料供学生选择外，论证时只需观察和记录学生论证的情况，适时点拨即可。