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基于论证式教学策略的生物科学史教学案例设计——以“光反应和碳反应的探究历程”为例
（云和县教育发展中心浙江丽水323000）
1958年，英国哲学家图尔敏在《论证的运用》中提出了经典的图尔敏论证模型。20世纪90年代开始，“知识推理”和“论证”被引入课堂，论证式教学由此诞生。作为新时期科学教育的重点，论证教学可以帮助学生尝试着经历类似科学家的辩驳过程，提高教学方式的多样性和高效性。在高中生物学教学中，科学史是论证式教学的重要载体，科学史对学生知识掌握以及能力培养有重要价值，能够帮助学生理解知识蕴藏的科学思维与科学研究方法，实现知识与能力的双向发展。
下文以“光反应和碳反应的探究历程”相关科学史为主线，构建论证式教学模型，并探究论证式教学模式如何在课堂教学中激发学生对光合作用内在机制的主动探究与理性思考，发展学生的科学思维。
概念的构建过程往往就是探究的过程。学生无法通过直接的实验探究获得有些概念，需要教师提供更多可靠的事实性材料，兼顾结论和过程方法，引导学生自主建构概念。
基于论证式教学策略的科学发展史研究，需秉承以下3个原则，准确、全面继而精选相关科学史内容。
①关注发展历程原则。教师要明确重要的不是使所有学生都能得出标准答案，而是学生都能从一个科学史实出发，体会科学家不断质疑、推理、论证、重构的过程。
②循序渐进原则。教师重在引导学生对科学史作出理性的评价与分析。
③价值优先原则。科学史能给学生多方面启迪，而并非只是单纯地呈现历史事件。
论证式教学策略实质就是将科学论证引入到课堂教学中，使学生经历科学家类似的论证实践活动，让学生在资料分析中得出主张，在质疑和反驳中探究问题。“图尔敏模型”是目前论证式教学中研究者常用的模型，下文参考“图尔敏模型”来进行论证教学。
该模型包括资料、主张、根据、支援、限制条件、反驳六个要素（图1）。资料、主张和根据是论证模型的核心成分，是图尔敏模型的基本模式，可组成一个简单的论证，在图1中以虚线框突出显示。在基本模式上增加扩展要素——支援、限制条件、反驳，就形成了涵括六要素的完整模式。
图1图尔敏论证模型
根据以上模型，本研究将基于论证式教学策略的生物科学史教学的一般流程设计为三个阶段：
①创设情境。教师创设情境，以生物学中的某一现象或者问题导入，引导学生体验科学家的探索过程，促进学生发现和提出问题。
②分析资料、提出主张、修正主张。在这一阶段，教师注重引导学生从科学史素材当中提取并形成自己的主张并修正。主张指一个观点或断言，教师提供的科学史即为资料，是提出主张所依据的最基本的事实，是主张的出发点。
③寻找论据、质疑辩驳、完善主张。本阶段中，教师注重学生的相互讨论，引导学生敢于质疑、提出质疑是关键。科学论证是科学领域内对知识或观点产生的诠释及说服他人接受该知识或观点的过程。各持己见的双方于活动中基于赞同或反对的角度提出主张、使用证据为自己的观点辩护和证伪。如何寻找论据再反驳，从而支撑自己的观点是高水平科学思维的体现。在科学史教学中，科学规律、自然现象等都可以作为论据进行反驳和再反驳。最终，学生可以在质疑和辩驳过程中，不断完善主张。
“光合作用的探究历程”是浙科版《必修1·分子与细胞》第三章第五节“光合作用”的内容。光反应和碳反应的探究历程涉及多个经典科学实验，蕴含了科学家丰富的创造性思维和实证思想，是培养学生科学精神、科学思维和科学探究方法的经典素材，能够为今后学生科学实验探究奠定良好的基础，也为学习光合作用的原理和过程模型的构建做好铺垫。
高一学生已具备与光合作用有关的生活经验，在之前的学习中已掌握酶、ATP、细胞呼吸、叶绿体的结构与功能等背景知识。同时，学生刚学习过细胞学说的建立史、酶的发现史等科学史，对科学史和科学探究过程有了一定的认识。学生也已具备一定提取信息、分析和解决问题的能力。实施论证式教学是可行的。
①通过对叶绿体结构、光合作用原理的学习，形成一定的结构与功能观；通过建立“光反应”与“碳反应”的联系，形成物质与能量观。
②通过科学史揭示光合作用的历程，经历发现问题、提出主张、寻找论据、质疑辩驳、完善主张的科学家探究历程，培养科学思维。
③通过对科学家实验思路的解读以及科学实验方法的学习，培养科学探究的能力。
④通过对光合作用解决实际生产生活问题的学习，认识到生物科学的价值，关心科学技术的发展和社会生活，形成保护环境意识。
教学重点：了解科学研究的基本方法；构建光反应与碳反应模型。
教学难点：进入科学家角色，对光合作用发现过程中的经典实验进行分析，领会实验设计思想和方法。
3.4.1光反应和碳反应的发现的过程
（1）创设情境。
教师展示：绿叶海天牛的图片，并提问：绿叶海天牛为什么呈现绿色？光合作用一定要在光下进行吗？
（2）分析资料、提出主张、修正主张。
教师提供资料：17