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论证式教学在高中生物教学中的应用

[日期:2016-03-31] 来源:中学生物学 2016年3期  作者:魏玮 沈浩宁 [字体: ]

   摘 要 概述论证式教学的内涵,结合人教版高中生物必修3第三章第一节“植物生长素的发现”的内容,体验论证式教学的运用过程,突出论证体现科学本质,促进思维发展的特点,体现论证式教学是一种科学的探究模式。 
  关键词 论证式教学 植物生长素的发现 科学探究模式 

  1 论证 
  论证是共同体围绕某一论题,利用科学的方法收集证据,运用一定的论证方式解释、评价自己及他人证据与观点之间的相关性,促进思维的共享与交锋,最终达成可接受结论的活动。1958年,Toulmin在研究了法律、科学研究等多个背景中的论证之后,提出了著名的Toulmin论证模型(图1)。 

  2 论证式教学 
  论证式教学实质上是将科学领域的论证引入课堂,使学生经历类似科学家的论证过程,理解科学概念和科学本质,并促进其思维发展的探究式教学模式。 
  3 论证式教学在“植物生长素的发现”一节中的运用 
  目前,科学探究已经成为生物教学中的重要组成部分,但探究如果仅仅停留在锻炼动手能力、让学生参与到探究实验的层面,而忽视对探究过程等因素的论证,是不利于学生科学思维形成的。本节课旨在创造一种基于证据论证的课堂氛围,创建一个体现科学本质的教学过程。 
  “植物生长素的发现”一节中的实验探究、实验设计等内容是培养学生科学探究能力的有效材料,在整个生物课程中也处于相当重要的地位。有关生长素发现部分的教学,笔者选择采用论证式教学来展开实验探究。 
  教材中的现有资料给论证式教学提供了基础的材料。教材中实验的探究过程、实验设计等内容都可以引起质疑。学生可以通过资料分析得出最初的“主张”。然后教师再引导学生对“主张”进行质疑。学生根据论证的一般方法,如附加理由支持“主张”,附加限定条件使“主张”成立,或附加反例阻止从“理由”得出“主张”等,从中选取某种合适的方法,来消除质疑,修订或完善“主张”。 
  3.1 引导对“植物激素发现历程”的论证 
  笔者在教学中提供一段达尔文在环球旅行的资料,其中有一段“草芦有向窗户方向弯曲生长的现象”的介绍。学生提出猜测:植物具有向光性。教师鼓励学生质疑“主张”:根据某种生长现象得出的猜测不一定正确。并引导学生分析原因:可能是植物生长的一种偶然生长现象,缺乏科学实证性。教师带领学生寻找理由,支持最初的“主张”。 
  3.1.1 探究19世纪末达尔文的实验 
  教师引导学生开展探究实验,学生根据实验现象完善最初的“主张”。胚芽鞘尖端受到单侧光刺激后,就向下面的伸长区传递某种“影响”,造成伸长区背光面比向光面生长快,因而使胚芽鞘出现向光性弯曲。教师鼓励学生再质疑:根据实验现象提出的假说缺乏科学实证。并引导学生分析:必须确定“影响”是什么;“影响”如何造成伸长区两侧生长不均匀。 
  3.1.2 探究1910年的鲍森·詹森的实验 
  实验证明,胚芽鞘尖端产生的影响可以透过琼脂片传递给下部。教师根据实验,巧妙点拨:到底是胚芽鞘尖端结构本身,还是尖端产生的某种化学物质向下部传递某种“影响”?如果尖端产生的是某种化学物质,它可以通过有机物质继续发挥作用,琼脂就具有这种有机物质的特性。学生得出“主张”:尖端产生的“影响”是一种化学物质造成的。教师鼓励学生质疑:不能完全判定该“影响”是一种化学物质。并引导分析:该实验不能充分解释尖端产生了可向下运输的化学物质,只能证明这种影响可以透过琼脂片传递给下部,不足之处为不能完全排除尖端对实验结果的影响。学生修正“主张”:尖端产生的影响可能是一种化学物质造成的。 
  3.1.3 探究1928年荷兰科学家温特的实验 
  教师巧妙点拨:如果尖端确实通过产生化学物质来影响下部生长,那么这种物质应该可以转移到琼脂这种“载体”里面,从而使该“载体”具有与尖端同样的效力。根据实验现象,学生完善“主张”:胚芽鞘的弯曲生长确实是一种化学物质引起的。 
  3.1.4 探究1914年拜尔的实验 
  实验证明,胚芽鞘的弯曲生长,是由于尖端产生的影响,在其下部分布不均匀而造成的。教师巧妙点拨:确定了“影响”是一种化学物质,化学物质如何导致胚芽鞘的弯曲生长?并引导分析:化学物质的分布不均匀,发挥的作用大小不同。学生完善“主张”:化学物质的分布不均匀造成了胚芽鞘的弯曲生长。 
  3.2 引导对“实验设计和结论”的论证 
  科学结论都是依据一定的证据得出的,实验结果是非常重要的证据。实验的设计、从实验结果推出的结论,逻辑严密才具有说服力。 
  3.2.1 教材中“1910年鲍森·詹森的实验示意图”( 图2)。 

  学生质疑:上述实验设计不严密,缺乏对照组,琼脂本身就可能造成胚芽鞘的弯曲生长,这样无法排除下部的生长是琼脂造成的,则“主张”不能成立。附加限定条件:本实验需要增加对照组。只有把没有接触过胚芽鞘尖端的琼脂块放在切去尖端的胚芽鞘上,如果胚芽鞘不会弯曲生长,本“主张”才成立,结论才更科学严谨。 
  3.2.2 教材“技能训练” 
  如图3所示,取一段玉米胚芽鞘,切去顶端2 mm,使胚芽鞘不再产生生长素。在上端放一块有生长素的琼脂(胚芽鞘形态学上端朝上)。过一段时间检测,发现下端的琼脂块逐渐有了生长素。结论:生长素在胚芽鞘内只能由形态学的上端运输到形态学的下端。 

  学生质疑:上述实验设计不严密,缺乏对照组。没有实验证明生长素不能从形态学下端运输到形态学上端,导致结论2不严谨。附加限定条件:本实验方案需要改进,只有将胚芽鞘形态学下端朝上,同样在上面放一块有生长素的琼脂,下面放一块没有生长素的琼脂,如果下面的琼脂块没有生长素,本“主张”才成立。 

  4 反思 
  在上述论证式教学中,学生紧紧围绕论证是基于证据的论证,最终完善自己的主张。目前,论证式教学在生物教学中的运用还较少,尽管如此,论证式教学在培养学生的科学素养方面有着不可忽视的作用。 
  首先,论证式教学使学生在科学探究时能够有机会反思为什么探究,探究为了什么,怎样设计探究方案才更有效,证据是否足够支撑自己的“主张”等问题,从而使学生形成严谨的科学态度,促进学生科学探究能力的发展。 
  其次,论证式教学在科学探究中能够将思维外显化。在这个过程中,学生间的相互作用有助于学生运用知识的能力、逻辑思维能力、批判性思维能力的发展,能够在思维的共享交锋中深层次地理解科学知识。 


  参考文献: 
  [1] 王星乔,米广香.论证式教学:科学探究教学的新图景[J].中国教育学刊,2010,(10):50-52. 
  [2] Toulmin S. E. .The uses of argument[J].London:Cambridge Uni-versity Pres,1958:87-99. 
  [3] 朱正威,赵占良.普通高中课程标准试验教科书:生物·必修三·稳态与环境[M].北京:人民教育出版社,2007:46-49.

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