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[摘 要]将“论证”活动引入学科学习，可以培养学生的论证能力与科学探究能力，加深学生对科学概念及其本质的理解，提高学生在解决问题时的判断和决策等能力。基于图尔敏的“论证图式”，结合生物学科的教学特点，实施论证式教学，可实现教师与学生的有效互动，有效达成教学目标。
[关键词]论证式教学；高中生物教学；生态系统；能量流动
[中图分类号] G633.91 [文獻标识码] A [文章编号] 1674-6058（2018）20-0085-02
《生态系统的能量流动》一节以“生态系统结构”中的食物链为基础，内容包括“生态系统中能量流动的过程”和“能量流动的特点”两部分，同时涉及之前学过的“光合作用”“细胞呼吸”方面的知识，因此具有较强的综合性。传统的教学是让学生带着猜想去寻找答案，而后直接呈现科学家的发现过程，是一种确定的、静态的认知模式。笔者在教学中基于图尔敏的“论证图式”，结合生物学科的教学特点，建构了论证式教学模式。这一模式的重点在于带领学生参与数据的整理、处理、分析活动，通过数据阐释生物学现象以及规律，以提高学生数据分析和处理的能力、科学探究能力和论证能力。
一、创设情境，设置悬疑
笔者首先以教材中的“问题探讨”为切入点，投影“鲁滨逊漂流记”的封面，讲述故事：“在英国的约克城有一个叫鲁滨逊的水手，自小就对航海有着很浓厚的兴趣，长大后，他坐船前往几内亚，但在途中遇到滔天巨浪，船沉了，作为唯一的幸存者，他被海浪推到一个荒岛上，但他依旧保持着强烈的求生欲望。为了避免野兽、野人的侵犯，他在荒岛上建起一座“城堡”，就这样孤独地生存了28年后，最终回到了故乡。”接着提问：“如果这样的事情发生在你身上，你的身边只有15公斤玉米和1只母鸡，你应该怎么做才能生存更长的时间？”
二、提出观点，解释理由
在这个环节中，学生积极发言、各抒己见。教师收集整理学生的观点，即生存策略，可归纳为：A.先后吃掉鸡和玉米；B.将玉米分两份，一份自己吃，一份养鸡，以鸡下的蛋为食物，最后吃鸡。投影两条策略，让学生加以选择，教师统计各自主张的人数，要求代表发言阐述选择策略A或B的理由，但显然由于学生现有的水平和已有的知识有限，不能拿出足够的证据来使对方信服。这时，教师设计导学案活动1，引导学生根据生物结构和功能相适应的原理，分析食物链（网）形成的能量在食物链（网）中流动的规律。
[导学案活动1]如果是你，会选择哪个策略？为什么？请画出这两个策略中所蕴含的关系。
A.先后吃掉鸡和玉米。
B.将玉米分两份，一份自己吃，一份养鸡，以鸡下的蛋为食物，最后吃鸡。
分析两条食物链的不同之处在于，A策略中玉米的全部能量直接流向人，而B策略中玉米的能量一部分流向人，另一部分先流向鸡再流向人。究竟玉米和鸡的能量怎样流动才能使人获得最多的能量呢？
三、寻找证据，支持观点
证据问题是论证式教学的核心问题，全部教学活动实际上都是围绕证据的搜集和运用进行的。为了带领学生一起寻找证据，教师首先提供预备案让学生填空，要求学生回顾与能量有关的几个问题，如光合作用过程的能量发生怎样的变化？呼吸作用过程的能量是如何变化的？1mol葡萄糖（2870 kJ）氧化分解之后，其中有1161 kJ保存在ATP中，剩下的能量转变为热能并释放出去，则其能量转化效率为多少？这样可引导学生把注意力集中在能量的变化上，为寻求证据提供帮助。接着，让学生分组协作完成导学案活动2。
[导学案活动2]能量分别流经一株玉米和一只鸡的来源和去路是什么？用箭头表示能量流动的方向，标注有关的生理过程（小组合作完成）。
学生完成活动并展示成果后，教师提问：“能量在生态系统中转移的单位是什么？”然后通过图示来阐述能量在生态系统中的转移，从“个体”研究对象着手，最终转移到“营养级”研究对象上来，在这一过程中让学生学会研究生态系统的方法。
在初步巩固成果的基础上，问学生是否找到证据，学生表示没有找到。怎么办呢？教师接着点拨：“如果把第一和第二营养级联系起来，再进一步联系第三和第四营养级，构建一个能量流动模型，看看能否找到证据。”接着，让学生完成导学案活动3。
[导学案活动3]构建、修正能量流动模型并在方框内和横线上填写合适的文字。
首先，学生完成建模，讲解意图，修正图解。详细分析图解（能量的输入、传递、转化、散失），再次把玉米、鸡、人写在各营养级所处的位置。此时问学生找到证据没有，学生表示找到了，他们从模型上能够直观地看出“如果人直接吃玉米，人是初级消费者，如果鸡吃玉米，人再吃鸡，人是次级消费者，能量损失更多，因此 A生存策略具有优势”。
其次，巩固成果，小结能量流动的概念和过程。教师进一步点拨：“从模型分析来看A生存策略具有优势，可以说初步找到了证据，但在科学研究中光是定性分析是不够的，还需要定量分析作为支撑。
最后，教师利用多媒体展示林德曼的研究资料，引导学生完成导学案活动4，分析讨论赛达伯格湖每一个营养级能量的来源与去路，计算上下营养级能量的传递效率。
[导学案活动4]数一数赛达伯格湖各营养级的能量去路有几条，填表并计算出入比。
这些知识是教材的重难点知识，在图解计算的过程中，教师应帮助学生理解能量守恒定律，探讨能量转移的特点。
四、认可观点，归纳结论
基于能量转移的特点，让学生对生存策略再次进行选择，并说明理由。同时完成导学案活动5。
[导学案活动5]请定量分析人所获得的能量（假设玉米15 kg，鸡3 kg，按最大传递效率20%计算）。
学生计算结果如下：
A. 3×20% 15×20%=3.6（kg）。
B. （15×1/3×20% 3）×20% 15×2/3×20%=2.8（kg）。
学生再次对策略A和B进行选择，教师统计人数，让小组代表发言阐述选择策略A或B的理由，学生各持己见。通过计算，得出结论：A生存策略具有优势。
综上可知，在论证式教学中，学生学会从不同的角度进行思考，当常规思维无法解决问题时，马上转换角度，突破旧的思维模式，能在较短的时间内解决问题。学生在学习过程中逐步发展理性思维，能够基于生物学事实和证据运用归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维等方法，探讨、阐释生命现象及规律，审视或论证生物学社会议题，形成积极的科学态度，发展终身学习的能力。
当然，这种教学模式也需要教师改变自我，将自身更多地定位为“咨询师”或“顾问”参与学生的一系列活动，而不是以前的掌控者。
（责任编辑 黄春香）
[关键词]论证式教学；高中生物教学；生态系统；能量流动
[中图分类号] G633.91 [文獻标识码] A [文章编号] 1674-6058（2018）20-0085-02
《生态系统的能量流动》一节以“生态系统结构”中的食物链为基础，内容包括“生态系统中能量流动的过程”和“能量流动的特点”两部分，同时涉及之前学过的“光合作用”“细胞呼吸”方面的知识，因此具有较强的综合性。传统的教学是让学生带着猜想去寻找答案，而后直接呈现科学家的发现过程，是一种确定的、静态的认知模式。笔者在教学中基于图尔敏的“论证图式”，结合生物学科的教学特点，建构了论证式教学模式。这一模式的重点在于带领学生参与数据的整理、处理、分析活动，通过数据阐释生物学现象以及规律，以提高学生数据分析和处理的能力、科学探究能力和论证能力。
一、创设情境，设置悬疑
笔者首先以教材中的“问题探讨”为切入点，投影“鲁滨逊漂流记”的封面，讲述故事：“在英国的约克城有一个叫鲁滨逊的水手，自小就对航海有着很浓厚的兴趣，长大后，他坐船前往几内亚，但在途中遇到滔天巨浪，船沉了，作为唯一的幸存者，他被海浪推到一个荒岛上，但他依旧保持着强烈的求生欲望。为了避免野兽、野人的侵犯，他在荒岛上建起一座“城堡”，就这样孤独地生存了28年后，最终回到了故乡。”接着提问：“如果这样的事情发生在你身上，你的身边只有15公斤玉米和1只母鸡，你应该怎么做才能生存更长的时间？”
二、提出观点，解释理由
在这个环节中，学生积极发言、各抒己见。教师收集整理学生的观点，即生存策略，可归纳为：A.先后吃掉鸡和玉米；B.将玉米分两份，一份自己吃，一份养鸡，以鸡下的蛋为食物，最后吃鸡。投影两条策略，让学生加以选择，教师统计各自主张的人数，要求代表发言阐述选择策略A或B的理由，但显然由于学生现有的水平和已有的知识有限，不能拿出足够的证据来使对方信服。这时，教师设计导学案活动1，引导学生根据生物结构和功能相适应的原理，分析食物链（网）形成的能量在食物链（网）中流动的规律。
[导学案活动1]如果是你，会选择哪个策略？为什么？请画出这两个策略中所蕴含的关系。
A.先后吃掉鸡和玉米。
B.将玉米分两份，一份自己吃，一份养鸡，以鸡下的蛋为食物，最后吃鸡。
分析两条食物链的不同之处在于，A策略中玉米的全部能量直接流向人，而B策略中玉米的能量一部分流向人，另一部分先流向鸡再流向人。究竟玉米和鸡的能量怎样流动才能使人获得最多的能量呢？
三、寻找证据，支持观点
证据问题是论证式教学的核心问题，全部教学活动实际上都是围绕证据的搜集和运用进行的。为了带领学生一起寻找证据，教师首先提供预备案让学生填空，要求学生回顾与能量有关的几个问题，如光合作用过程的能量发生怎样的变化？呼吸作用过程的能量是如何变化的？1mol葡萄糖（2870 kJ）氧化分解之后，其中有1161 kJ保存在ATP中，剩下的能量转变为热能并释放出去，则其能量转化效率为多少？这样可引导学生把注意力集中在能量的变化上，为寻求证据提供帮助。接着，让学生分组协作完成导学案活动2。
[导学案活动2]能量分别流经一株玉米和一只鸡的来源和去路是什么？用箭头表示能量流动的方向，标注有关的生理过程（小组合作完成）。
学生完成活动并展示成果后，教师提问：“能量在生态系统中转移的单位是什么？”然后通过图示来阐述能量在生态系统中的转移，从“个体”研究对象着手，最终转移到“营养级”研究对象上来，在这一过程中让学生学会研究生态系统的方法。
在初步巩固成果的基础上，问学生是否找到证据，学生表示没有找到。怎么办呢？教师接着点拨：“如果把第一和第二营养级联系起来，再进一步联系第三和第四营养级，构建一个能量流动模型，看看能否找到证据。”接着，让学生完成导学案活动3。
[导学案活动3]构建、修正能量流动模型并在方框内和横线上填写合适的文字。
首先，学生完成建模，讲解意图，修正图解。详细分析图解（能量的输入、传递、转化、散失），再次把玉米、鸡、人写在各营养级所处的位置。此时问学生找到证据没有，学生表示找到了，他们从模型上能够直观地看出“如果人直接吃玉米，人是初级消费者，如果鸡吃玉米，人再吃鸡，人是次级消费者，能量损失更多，因此 A生存策略具有优势”。
其次，巩固成果，小结能量流动的概念和过程。教师进一步点拨：“从模型分析来看A生存策略具有优势，可以说初步找到了证据，但在科学研究中光是定性分析是不够的，还需要定量分析作为支撑。
最后，教师利用多媒体展示林德曼的研究资料，引导学生完成导学案活动4，分析讨论赛达伯格湖每一个营养级能量的来源与去路，计算上下营养级能量的传递效率。
[导学案活动4]数一数赛达伯格湖各营养级的能量去路有几条，填表并计算出入比。
这些知识是教材的重难点知识，在图解计算的过程中，教师应帮助学生理解能量守恒定律，探讨能量转移的特点。
四、认可观点，归纳结论
基于能量转移的特点，让学生对生存策略再次进行选择，并说明理由。同时完成导学案活动5。
[导学案活动5]请定量分析人所获得的能量（假设玉米15 kg，鸡3 kg，按最大传递效率20%计算）。
学生计算结果如下：
A. 3×20% 15×20%=3.6（kg）。
B. （15×1/3×20% 3）×20% 15×2/3×20%=2.8（kg）。
学生再次对策略A和B进行选择，教师统计人数，让小组代表发言阐述选择策略A或B的理由，学生各持己见。通过计算，得出结论：A生存策略具有优势。
综上可知，在论证式教学中，学生学会从不同的角度进行思考，当常规思维无法解决问题时，马上转换角度，突破旧的思维模式，能在较短的时间内解决问题。学生在学习过程中逐步发展理性思维，能够基于生物学事实和证据运用归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维等方法，探讨、阐释生命现象及规律，审视或论证生物学社会议题，形成积极的科学态度，发展终身学习的能力。
当然，这种教学模式也需要教师改变自我，将自身更多地定位为“咨询师”或“顾问”参与学生的一系列活动，而不是以前的掌控者。
（责任编辑 黄春香）