基于科学探究素养培育的高中生物论证式教学

摘要：学科核心素养是我们学科育人价值的集中体现，生物学科核心素养包括四大素养，其中生命观念是整个生物学科的一个基础，科学探究这一素养是其他三个核心素养的实践的载体，这个素养可以帮助学生将生物学的知识应用到实际中去，培养实践能力、创新精神。

关键词：科学探究；素养培育；高中生物；论证式教学

关于科学探究素养的内涵与特征解读。普高生物学课程标准中科学探究定义界定，是指能够发现现实世界生物学问题，针对特定生物学现象进行观察提问、实验设计、方案实施以及对结果的交流与讨论的能力。课标中还特别提出科学探究是学习生物学的重要方式，探究实践是创新型人才的重要标志，那么对于科学探究素养的培育那就显得尤为重要。

基于科学探究素养定义界定，科学探究有四大重要特征，首先问题性，科学探究始于问题，要求学生要对现象深入思考，要提出有意义的问题。第二建构性，科学探究不仅仅是发现事实，更重要的是通过这些事实建构理论和概念框架。当然，科学探究更要求批判性思维、创新思维，所以思维性强调了科学探究中的逻辑推理和创新，还有一个重要特征就是合作性，合作性强调团队成员之间的交流、协作和知识的共享，这对于解决复杂的问题甚至跨学科问题是至关重要。

高中新课标对科学探究素养的评价体系指标。对于素养水平的层级划分，实际三个关键特征来进行划分，评价维度，评价学生在概念学习进阶过程中的素养达成水平。第一特征就是运用观念、方法及实验器具的水平作为其中一个特征。第二是问题情境的复杂程度，当然还有解决问题的程度，比如说从水平一到水平二到水平三到最高级的水平四。关于运用观念、方法及实验器具。举个例子，从使用简单的实验器具到正确使用，到熟练使用，到恰当选用并熟练使用。关于问题情境的问题水平，给定的实验方案，基于它完成实验，在多个方案中选取恰当的方案并实施。水平三是针对特定的情境提出问题，设计实施第四个层级，针对日常生活的真实情境提出有价值的、可探究的问题及需求等。

评价学生在概念学习过程中素养达成水平，是我们的评价指标体系。科学探究活动具有两大重要教育意义。探究活动结果和结论就是概念，而这个概念的形成是需要通过探究过程来建构。因此科学探究活动本身是构建概念途径，通过科学探究活动，可以让学生学习和训练科学方法、科学思维，培养创新精神和实践能力。

当然，论证教学可以采用多样化的教实践策略，除了创设情境，还有设计问题以及组织讨论，培养学生的思辨能力，整个过程中指导学生实验，提升实践操作能力，还有最终的评价反思，提升学生的科学素养。那么论证式的教学的常见模型有以下四类，有TAP模型、CER、 ADI 以及 PCRR 模型。由 Termin 提出的TAP模型论证模型是较为简单也较为常用的一种论证模型。下面的案例就基于TAP模型论证模型进行的一个建构，模型六大因素主张指论证的结论资料，即支持主张的事实或数据论据说明，如何从资料推理到主张支持、反驳以及限定条件。

基于生物科学史构建论证式课堂的策略和模型，都是以科学史教学为案例，科学史教学在我们的教学中及培养学生探究学科素养中有什么样的价值呢？我们知道科学史教学是指将科学发展的历史过程和科学家的探究故事引入教学，使学生了解科学知识的产生和发展过程。在教学中，科学史是论证教学的主要重要载体。那么基于科学史教学的论证、教学实践模型建构如下。

首先是基于对课标、对教材的一个分析。进行一课标一转化，目标层层分解，在此基础上梳理教材并补充资料。接下来重要的一环就是创设情境，提出问题。学生在老师的引领下，基于资料开展论证过程。基于我们的模型论证，模型的论证环节也是我们整个科学史论证教学的核心环节，在论证以后，老师又不断地呈现新的科学史资料，不断重复，从资料分析到主张到完善修正。

具体以案例呈现，第一基于课标到目标到重难点的确定教学分析，更重要的是基于论证模型和论证的思想。教学思路从框架到流程模型的一个建构，到最后具体过程三个方面。首先教材分析、课标分析。这部分内容编排遵循科学史的发展，体现了人类对DNA复制的认识过程。课程标准针对模块2提出的内容要求中包括了概述DNA分子通过半保留复制进行方式进行复制的一核心概念，因此让学生理解DNA的复制是一种半保留复制，就是本节教学的一个重点和难点。

基于我们的课标，然后基于学业质量水平，进行操作性的转化。制定出学习教学目标，运用资料培养分析问题、解决问题的综合能力，让学生能掌握假说演绎法的应用，发展科学探究素养。从提出主张、证据论证支撑到不断地寻求证据、完善主张的一个发展学生的科学思维的过程。教学分析完后，整个DNA分子复制的设计思路框架有四个评价性的任务，重点肯定是第一个论证DNA的复制方式，分别从分析资料到后面的演绎推理，到最后的拓展思考、迁移应用，先建构出关于整个DNA复制的论证过程的模型，主要基于这样的一个建构，以科学史为材料或载体进行论证式教学。最终提升学生的科学探究素养。

论证教学的三个步骤，首先创设情境，提出有价值的问题，从而让学生有学习兴趣和探究的欲望。比如说这里面就可以根据流感病毒的检测，感染了以后，到底是甲流乙硫，是不是病毒感染，是哪一种病毒？通过这种病毒感染以后，在医院进行了一个医学检测核酸检测，那么运用的一个体外DNA扩增，这个技术当中的DNA复制，就提出到底DNA是以什么方式进行复制，根据联系实际，分析资料提出主张的过程。分析资料提出主张的过程当中，在科学史引领下进行主张的论证以及修正过程。设计的重点是突出假说演绎，然后分析证据、知识迁移与应用等思维活动，包括信息获取、收集等，让学生站在科学家角度，用科学家那样的思维进行，就像科学家一样思考，通过分析实验现象及结论之间的关系，增强证据意识。通过推理分析激发学生深层次思考，让学生的学习真实发生，使学生真正成为学习活动的主动参与者。那么这个过程，大家看提供的资料，沃森和克里克的关于DNA双螺旋模型结构当中，双螺旋结构当中提出的关于碱基特异性互补配对DNA进行复制进行可能的机制，提出一个猜测，然后用到我们同位素标记进行密度梯度离心这样的一个实验资料，提出主张，这个过程中提出主张以后有一个辩驳质疑，当高温条件下的双链双螺旋会解开。

参考文献：

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[5]朱玉琳，韩大勇.论证式教学及其在高中生物教学中的实现[J].科学咨询， 2021（38）： 1-4.

本文系文山州教育科研“十四五”规划2024年度课题“基于深度学习的高中生物学论证式教学实践的研究”的研究成果（课题立项批准号：文教体发〔2024〕9 号）