“轮询论证”在论证探究式实验教学与评价中的运用

林静

（厦门第一中学，福建 厦门 361003）

论证探究式教学（Argument-Driven Inquiry 简称ADI）是一种旨在培养学生证据意识、提升科学思维的教学策略。它将科学论证和探究式学习有机结合，帮助学生了解科学知识的产生过程，学会应用科学方法收集证据，运用逻辑解释证据与观点之间相关性，并基于辩护建构和完善主张。有必要在高中生物学教学中推广运用论证探究式教学策略。论证探究式教学的“精髓”是辩护环节。但目前高中生物学实验课堂交流环节常出现“一人汇报，大家听讲，教师评价”的参与面小、缺乏生生对话的现象。轮询（Round-Robin）是一种学习小组间按规则轮转、依次辩护的模式。［1］在课堂教学中引入轮询论证有助于学生全面参与主张的论证，发挥学生的主体性和合作精神，提高论证的效果和效率，实现问题的解决和思维的发展。笔者尝试以“验证活细胞是实现细胞水平的生命活动的必要条件”实验教学为例，阐述轮询论证探究式教学与评价（图1）。

图1 轮询论证探究式教学模型

一、聚焦问题意识，建构大概念

高中生物学论证探究实验教学时，应聚焦关键问题和生物学大概念，创设探究活动情境，促进学生发展学科核心素养。［2］

“验证活细胞是实现细胞水平的各项生命活动的必要条件”轮询式论证探究实验教学，创设具有一定的开放性的探究实验情境：第一，要求学生运用所学的事实证据或是通过设计不同变量的实验，促进科学主张的形成。该探究实验涉及质壁分离实验、细胞质环流观察、细胞膜特性的探究等内容，具有一定的思维难度，要求学生4 人一组开展探究实验。第二，学生可以自行挑选实验材料和实验用具，如新鲜的红色月季花瓣、洋葱、黑藻、萝卜等实验材料。第三，学生不同的想法、观点为轮询式讨论交流提供素材。引导学生根据《普通高中生物学课程标准（2017 年版2020 年修订）》中相关实验要求设计实验方案，思考与讨论“哪些细胞水平的生命活动依赖于活细胞的结构”，促进学生更好地理解与应用“细胞是生物体结构与生命活动的基本单位”这一生物学大概念。

二、寻找实验证据，建构证据与主张之间的逻辑关系

证据是研究问题和推断主张时必须引用的事实依据；实验证据可以表征观察或测量现象随时间的变化趋势，也可以表征不同目标或组别之间的差异、不同变量之间的差异。［3］教师指导学生以实验为载体，寻找支持观点的证据，并思考、讨论证据是否能成为主张的有力“支持”。

为论证“活细胞是实现细胞水平的生命活动的必要条件”，实验证据的关键在于自变量和因变量的确定。该实验的自变量是“细胞的死活”，可以应用沸水处理或盐酸处理等细胞处死方法。因变量的设计则取决于各学习小组选择哪种细胞、观察何种生命活动。

探究学习小组设计的方案各不相同。小组1-4 的实验方案分别是：1.观察具有活性及盐酸处理的洋葱外表皮是否能发生质壁分离现象。2.比较清水和热水处理的等量的萝卜条是否被红墨水染料渗入。3.观察分别将红色花瓣放入清水和盐酸处理后，花瓣色素分子是否渗出细胞。4.观察黑藻细胞的细胞质环流现象是否受细胞活性的影响等。各小组学生讨论、修改完善及实施方案。同时，在实验报告上记录实验结果，分析实验结果，得出实验结论，获得支持观点的证据。为了方便实验结果及实验结论的交流和表达，以概念图形式呈现实验设计、实验结果的分析过程及观点的推理过程，或利用逆向设计原理展示为了得到观点而探寻支持证据的过程。

三、轮询论证探究，建构科学结论

以小组合作方式进行实验论证，完成ADI 模型中的从问题到主张的初步探究。接着，继续以轮询方式深入论证，寻求支持主张的证据，完善、修改结论。

开展轮询的主要方式是：A 小组派A1 代表展示汇报实验报告，其余3 名组员A2、A3、A4 分别按顺时针轮转到B、C、D 小组参与聆听和论证，B、C、D 小组学生同样通过轮转参与到A 组听取汇报、发言辩驳与评审（图2）。新的小组以“1+3”的组合构成。“1”指汇报的学生，“3”指来自其他组听取汇报并进行评审的学生。

图2 轮询论证中的小组轮转重组方式

在轮询论证过程中，教师通过巡视、指导学生主要从“探究方案的实验原理是否合理？实验变量设置是否合理？实验材料处理方式和操作方式是否合适？是否有利于减小误差？实验数据是否支持观点？如果再次开展论证探究，你打算如何改进？”等方面进行质疑与辩护。

以A 小组为例，汇报的学生A1 展示了论证主张的过程：将新鲜的洋葱鳞片叶外表皮置于质量浓度为0.3g/mL 的蔗糖溶液中，观察到质壁分离现象。再应用引流法将该洋葱鳞片叶外表皮置于清水中，观察到质壁分离复原现象。说明活细胞在一定条件能发生质壁分离和复原的生理活动。听取该观点汇报后，B4学生首先对该实验原理进行论证：植物活细胞具有选择透过性的原生质层，当原生质层内外存在浓度差时，则发生质壁分离现象。可见该实验是可行的。C3学生对实验变量进行质疑与评价：该实验目的是说明活细胞是完成生命活动的必要条件，自变量是细胞的死活，但A 小组的实验并没有设计对照实验，应增加处死的洋葱外表皮细胞进行对照实验，检验后者是否也能发生质壁分离及复原现象。同时，C3 学生就避免实验误差等提出了重复实验的建议。汇报的A1 学生表示赞成，修改实验设计，加入了对照实验。D2 学生则认为根据活细胞的生物膜具有选择透过性，可以增加具有活性的和处死的洋葱内表皮细胞是否能被台盼蓝染料染色来证明，使得证据更充分。3 位评审学生不仅在原小组中积极参与论证协商，而且主动参与到新小组的观点论证。

四、组织三方评审评价，促进反思与修正

论证某一观点时，小组成员可以通过参与探究活动，获得第一手的资料来支持观点；还可以通过参与其他组的介绍来获得第二手的资料。在比较分析和辩驳中深化论证。并应用实验论证探究能力评价表（表1）组织汇报学生、评审学生及教师等三方进行轮询论证探究过程性评价，促进学生反思、修正实验报告，提高论证能力与反思能力。

实验论证探究能力评价表采用等级量表，在许桂芬等人关于科学论证能力评价标准的研究基础上，［4］根据轮询论证探究式教学模型（表1），参考有关专家意见制定的。本评价量表结合探究实验过程，设计观点主张、实验证据、论证辩护及创新表现等4 个维度能力指标，并根据学生实验论证探究能力的表现划分“好、较好、一般、不足”等4 个水平。以此，引导学生主动参与轮询论证探究学习，提高论证探究能力。

表1 实验论证探究能力评价表

总之，教师应根据高中生物学课程要求，结合具体学情与教学内容，创设激发兴趣型、解释观点型及探究活动型等轮询论证探究式实验。为了轮询论证探究式活动顺利实施，应指导学生逐步熟练应用轮询论证探究模式。同时，应控制难度并适时地指导。特别是要加强对新组建的小组轮询论证的指导，促进学生比较分析原小组与新小组的观点、主张的异同，激发学生勇于质疑与辩护，学会应用事实证据论证主张、完善结论，在轮询论证探究过程中深化生物学知识的理解与应用，发展论证探究能力及科学思维能力。