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摘要 : 作为 自 然科学中的 一 门基础性学科 , 高中生物学能够带领学生认识生物科学现象 及其规律 , 同时培养学生的科学研究精神和理性思维 。在高中生物实验教学中实施论证 式教学能够激发学生学习生物学的兴趣 、加深对生物科学内涵的理解 、锻炼推理与探究 能力 。本文阐述了在高中生物实验教学中实施论证式教学的意义 , 探讨论证式教学的实 施策略 , 进而帮助学生在交流发现 、质疑反驳 、修正反思的过程中提高学 习 效果 , 提升 生物学科素养 。
关键词 : 高中生物,论证式教学,运用价值
科学技术发展业已成为时代命题和国家发展的要义 , 因此 , 为未来科技人才成长培基铸魂的 自然 科学教育 , 其重要性 自然不言而喻 。《普通高中 生 物学 课 程 标 准 (2017 年 版 2020年 修 订) 》指 出 , 生 物学作为一 门 自然科学基础学科 , 不仅要让学生学 习生物学的基本内容 , 还要让学生领悟生物学家在 研究过程中 所 持 有 的 观 点 和 解 决 问 题 的 思 路 和 方 法 。生物学课程旨在促进学生主动参与学习 , 体验 提出问题 、获得材料信息 、检验假设和发现规律等 环节中习得生物学知识 , 养成主动学习的习惯 , 培 养科学理性思维 , 发展终身学习及创新实践能力 。
论证式教学是指将科学研究领域的论证活动引 入课堂 , 引导学生通过确定论题 、利用科学方式收 集论据 、提出主张 、为主张进行辩驳 , 从而达到培 养学生科学探究能力 、实现知识共享与碰撞 、学习 科学知识的教学目的 。论证式教学能够促进学生站 在科学探究的角度上深度学习 , 是论证活动与科学 教育的有机结合 。论证式教学模式主要包含提出问 题 、 阅读材料进行科学猜想并设计实验 、获取数据 形成主张 、质疑与反驳等环节 , 质疑确有问题的发 现新问题并再次设计实验论证 , 确实无可置疑地形 成实验结论 , 其流程共有六个环节(图 1) 。将论证 式教学应用到高中生物实验教学中是深化生物学科 教育教学改革 、践行高中生物新课标要求 、培养学生生物核心素养的要求和必然选择 。
一 、论证式教学在高中生物实验教学中的运用价值
传统的生物实验教学以应试取向为主 , 普遍采用验证式的实验教学法 , 即通过掌握基本的实验操作技能完成实 验 , 验 证 课 本 上 既 定 的 生 物 科 学 知识 。传统课堂中不可避免地出现学生实验失误或失败现象 , 此时教师应指导学生改正并采取“正确”的实验方法得出“正确”的结论 。这种看似“高效”的生物实验教学实则收效甚微 , 缺乏对生物实验过程及结果的深入理解 , 缺少对学生逻辑思维和批判性思维的培养 。
将论证式教学运用到高中生物实验教学中 , 引 导学生在交流发现 、质疑反驳 、修正反思的过程中 培养科学思维和科学精神 , 有助于弥补传统实验教 学模式的缺陷 , 强化实验教学在培养逻辑思维 、批 判性思维等方面的作用 , 激发学生的学习兴趣 , 深化学生对生物科学研究及生物科学知识的深层理解与学习 。
1. 情感层面 : 激发学习兴趣
论证式教学为学生提供了模拟科学家进行科学 探索的过程 , 过程中学生身份置换为面临科学难题 的科学家 , 在综 合 分 析 学 习 资 料 的 基 础 上 设 计 实 验 、采集数据 、形成主张 , 并通过质疑与辩驳支持 或完善主张 。这一科学探究过程能够给予学生科学家身份体验提升对生物实验现象及结果的好奇心 , 从而激发学生自主学习的学习热情和积极性 , 增强 学生的自我效能感 、获得感和成就感 。
2. 知识层面 : 优化学习效果
生物实验教学不应当仅仅关注实验结论的讲授 与验证 , 更重要 的 是 让 学 生 体 验 到 知 识 的 应 用 情 境 , 经历科学的论证过程 , 真正了解概念发展的过 程 , 把握科学发展与科学研究规律 。在生物实验教 学中运用论证式教学方法 , 学生在科学论证的过程中能够提升推理 、分析 、论证 、质疑 、反驳等理性 思维 , 培养科学研究的思维与能力 , 为终身学习奠 定基础 。 同时 , 学生在论证式教学中通过分析学习 资料及论证获取知识 , 一方面能够加深其对知识的 理解 、提高学习效果; 另一方面能够在教师提供的 生物科学史 、相关原理等资料学习中扩展生物科学知识 、开阔生物学习视野 。
3. 思维层面 : 培养批判性思维
生物学科知识具有实证 、严谨性等特点 , 学生 在生物实验课程中通过事实证据积累 、判断 , 在严谨 、缜密的论证过程中获得知识 , 有利于培养其理 性严谨的思维方式 , 提高推理 、批判等思维能力 。 在学生论证与实验过程中 , 教师应鼓励学生自我批 判与反思的能力 , 发现自身提出的主张存在不足之 处并加以改进 , 以便进一 步提高学生的实验探究能 力 、培养自查自省的元认知思维 , 培养良好的生物学习习惯 。
二 、论证式教学在高中生物实验教学中的运用策略
当前 , 许多一线高中生物教师仍在进行传统模式的生物实验教学 , 仅以学生能否正确复刻实验步骤 、得到既定实验结果作为衡量学生实验探究的标准 , 部分教师误以为关注学生对实验探究关键要素的探讨就是论证式教学 , 忽略了学生发现问题 、提出假设 、设计实施实验 、提出主张并质疑的学习过程 , 忽略了学生理解学习资料 、 围绕实验现象进行推理假设 、质疑反驳等学习能力的培养 。
将论证式教学运用于高中生物实验教学 , 教师应做到 : 注重前期备课 , 强化实验教学设计 , 特别是做好论证关键问题及子问题的设计 、学生探究实验的引导等关键环节; 在教学过程中锚定论证主题并以此为依据细化子问题 、引导学生论证活动; 在提出假设 、提出主张 、提出质疑等关键活动中 , 尊重学生的主体地位 , 鼓励学生论证 , 不断优化实验教学效果 , 提升学生素养 。
1. 注重前期备课 , 强化实验教学设计 为了更好地发挥论证式教学的效果 , 一 线生物 教师应当注重前期备课 , 充分发挥周备课 、集体备 课 、磨课的教研组集体智慧 , 强化实 验 教 学 设 计 。 应注重知识间螺旋式上升的联系 , 强化知识迁移的 教学设计 。在备教材 、备学情环节 , 教师要特别注 重发现教材的前后内容联系 , 了解学生在上本节课 之前的知识储备 , 帮助学生将前后知识加以 衔 接 , 为论证 做 好 知 识 储 备 。 例 如 , 必 修 一 第 四 单 元 第 二节“细胞膜的流动镶嵌模型”一课中 , 其主要内容 是了解细胞膜结构研究的历史 、掌握细胞膜的流动 镶嵌模型 。在上 一 节课 , 学生已经学习过“物质跨膜运输的实例”,了解到细胞膜是选择透过性膜 , 对不同物质的通透性不同 , 这为本节课学生在猜测 细胞膜含有脂质成分提供了理论支撑 。
论证式教学的一般过程包括提出问题 、 阅读材料进行科学猜想 、实验获取数据形成主张 、质疑与反驳等环节 。教师在教学设计时 , 应该注重科学论证与探究实验的联系 , 引导学生合理论证与 猜 想 ,支撑实验内容 设 计 与 现 象 观 察 , 在 得 出 实 验 数 据 后 , 明确实验是验证论证假设 、形成主张的最权威 客观的方法 。通过合理设置的论证与实验搭建学生 学习生物科学知识的支架 。
2. 锚定论证主题 , 细化学生论证活动
教学探究实验通常基于课程中的重要概念而设置 , 目的是论证重要概念中的某一具体问题 。 围绕 研究实验开 展 的 论 证 活 动 应 当 锚 定 本 节 课 的 主 问 题 , 引导学生提出解答问题的假设并设计实验进行 验证 。 以必修一第二单元实验 一 “检测生物组织中 的蛋白质”为例 , 其主要内容是学习使用双缩脲试 剂检验生物组织中的蛋白质 。教师设定论证主问题 “怎样实现检测生物组织中蛋白质的量”, 引导学生 通过阅读学习资料设计探究性实验 。
锚定主问题之后 , 还需要将主问题分散为若干 个子问题 。在“检测生物组织中的蛋白质”一 课中 , 教师根据创设情境“剧烈运动后尿液中是否会出现 蛋白尿”“比较豆制饮品或乳制饮品中的蛋白质含量”等问题 , 前面 一 个问题解决怎样检测生物组织 中的蛋白质 , 后面一个问题解决怎样定量分析和比 较不同饮品中的蛋白质含量 , 学生在贴近生活的情 境中细化论证活动 , 通过小步探究 , 分别使用双缩 脲试剂检验不同生物组织样液 , 通过观察样液颜色 变化了解蛋白质检测及其含量对比 , 从而达到检测 生物组织中的蛋白质这一学习 目的 。
3. 鼓励学生论证 , 优化实验教学效果
现代教育理念主张以学生为中心 , 教师不再执 着于知识的讲授与灌输 、实验的把控与布置 、实验 对结论的验证性作用 , 不再将书本知识和解决问题 的答案直接告知学生, 而是成为探究实验的支持者 、合作者 、引导者 , 鼓励学生积极主动地参与论 证 , 实现深度学习 , 优化实验教学效果 。
在开展论证活动和实验探究时 , 学生的主要活 动包括做出假设 、寻找证据 、实验操作 、提出支持 或质疑 、 面 对 质 疑 进 行 反 驳 。 针对复杂的学习资料 , 学生可能无法快速做出分析与假设 , 此时教师 应当分层次分步骤提供学习资料 , 设计具有启发性 的问题鼓励学生展开论证 , 通过层层递进的分论点 论证 , 最终掌握学习内容 。例如 , 在必修一第四单元第二节“细胞的分化”一课中 , 要理解细胞分化的概念 、特点和生物学意义 。教师通过出示多种多样的动植物细胞引导学生思考“多种多样的细胞都是由一个受精卵分裂增 殖 得 来 的 吗”, 并 引 导 学 生 分析推理 , 得出结论“细胞增殖不会产生多种多样的细胞 , 细胞分化 才 是 产 生 不 同 种 类 细 胞 的 途 径”。随后 , 教师引导学生质疑并结合资料论证“不 同 种类的细胞产生仅仅依靠细胞分化就可以吗”“细胞是怎样分化实现结构 、功能差异化的”等问题 , 从 而进一 步理解细胞分化的本质 。
在论证教学过程中 , 教师应当鼓励学生大胆假设和质疑 , 着眼于培养学生批判性思维 , 在实验准备阶段收集大量的学习材料作为学生论证依据 ; 在论证过程中确保每一位学生都能够参与到讨论中来 , 注意引导生生互评和加以恰当总结 , 使论证活动在平和 、愉悦 、积极向上的氛围中展开 , 达到培养生物核心素养的目标 。
三 、结语
科学技术的急速发展推动了生产力发展和社会进步 , 对培养学生科学精神 、提高科学素养提出了更高要求 , 也对提高科学教育质量提出更高 要 求 。我们必须认识到 , 在高中生物实验教学中实施论证式教学在激发兴趣 、增加乐趣 、培养科学精神方面的重要意义 , 注重引导学生在生活化情境中探索科学的奥秘并利用所学知识解决生活实际问题 , 为学生全面发展打下基础 。
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