科學(xué)論證教學(xué)及案例研究課件

高中生物學(xué)遺傳與進(jìn)化模塊科學(xué)論證教學(xué)的案例研究

目

錄

什么是科學(xué)論證教學(xué)

01為什么開(kāi)展科學(xué)論證教學(xué)

02科學(xué)論證教學(xué)的一般步驟

03科學(xué)論證教學(xué)的案例分析

0401 什么是科學(xué)論證教學(xué)

1

論證引用論據(jù)來(lái)證明論題真實(shí)性的論述過(guò)程。2科學(xué)論證科學(xué)論證是一種特殊的表達(dá)方式，是科學(xué)教育的本質(zhì)，它以科學(xué)思維為基礎(chǔ)，在證據(jù)與結(jié)論之間通過(guò)構(gòu)建合理的邏輯使結(jié)論被接受?？茖W(xué)論證結(jié)構(gòu)包括五個(gè)要素，即觀點(diǎn)、事實(shí)證據(jù)、理論依據(jù)推理過(guò)程和反駁邏輯推理論據(jù)

論題3

科學(xué)論證教學(xué)科學(xué)論證教學(xué)是根據(jù)某一具體的學(xué)習(xí)問(wèn)題，在學(xué)生已有的知識(shí)和尋找證據(jù)已有知識(shí)或經(jīng)驗(yàn)理論依據(jù)、符合邏輯提出觀點(diǎn)或思路恰當(dāng)情景、材料解釋、證明觀點(diǎn)或思路經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，基于科學(xué)論證的結(jié)構(gòu)要素和之間邏輯關(guān)系，提出觀點(diǎn)或解決問(wèn)題的思路，提供證據(jù)解釋、證明觀點(diǎn)或思路的合理性，在討論、評(píng)價(jià)中得到認(rèn)可后上升為結(jié)論的一種師生互動(dòng)、生生互動(dòng)的過(guò)程。生物學(xué)概念或方法**可見(jiàn)：論證教學(xué)在平時(shí)教學(xué)中普遍存在，科學(xué)論證教學(xué)是當(dāng)下教學(xué)研究的熱點(diǎn)。02為什么開(kāi)展論證式教學(xué)

1

從課標(biāo)看科學(xué)論證與科學(xué)思維的關(guān)系生物學(xué)事實(shí)和證據(jù)創(chuàng)造性思維等方法探討生命現(xiàn)象及規(guī)律審視或論證生物學(xué)社會(huì)議題論據(jù)邏輯推理論題**科學(xué)思維與論證模型高度吻合1.1論證與科學(xué)思維的關(guān)系科學(xué)思維（新課標(biāo)2020年修訂版）科學(xué)思維是指尊重事實(shí)與證據(jù)，崇尚嚴(yán)謹(jǐn)和務(wù)實(shí)的求知態(tài)度，運(yùn)用科學(xué)的思維方法認(rèn)識(shí)事物、解決實(shí)際問(wèn)題的思維習(xí)慣和能力。學(xué)生應(yīng)該在學(xué)習(xí)過(guò)程中逐步發(fā)展科學(xué)思維，如能夠基于生物學(xué)事實(shí)和證據(jù)運(yùn)用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維、創(chuàng)造性思維等方法，探討生命現(xiàn)象及規(guī)律、審視或論證生物學(xué)社會(huì)議題。

重要概念

生命觀念

重要概念的錯(cuò)誤理解

探究實(shí)驗(yàn)

科學(xué)探究

科學(xué)思維

1.2

科學(xué)論證是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的有效教學(xué)策略1.3

科學(xué)論證教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的有效途徑尊重事實(shí)與證據(jù)，講求邏輯與證實(shí)科學(xué)論證教學(xué)落實(shí)靈魂表現(xiàn)策略，論證觀點(diǎn)構(gòu)建概念生命觀念建立落實(shí)

核心素養(yǎng) 科學(xué)思維2

從高考評(píng)價(jià)體系看——科學(xué)論證是落實(shí)“四層”的有效教學(xué)策略

重要概念（必備知識(shí)）

正確的世界觀、價(jià)值觀和方法論

重要概念的錯(cuò)誤理解

思維認(rèn)知能力群

探究實(shí)驗(yàn)

實(shí)踐操作能力群

2

從高考評(píng)價(jià)體系看——科學(xué)論證是落實(shí)“四層”的有效教學(xué)策略資料情景

知識(shí)獲取能力群

**科學(xué)論證教學(xué)是落實(shí)“四層”的有效教學(xué)途徑3

從教材看——開(kāi)展論證教學(xué)的必要性3.1從教材藍(lán)色和黑色的題頭看3.2

從教材正文看事實(shí)論據(jù)論證的觀點(diǎn)生物學(xué)概念生物學(xué)概念歸納總結(jié)觀點(diǎn)論證事實(shí)論據(jù)3.2

從教材正文看事實(shí)論據(jù)觀點(diǎn)事實(shí)論據(jù)論證的觀點(diǎn)生物學(xué)概念生物學(xué)概念論證歸納總結(jié)**這是教材最常見(jiàn)的概念構(gòu)建方式***“思考討論”個(gè)人認(rèn)為：事實(shí)證據(jù)比情景更準(zhǔn)確3.3

從教材引入的“問(wèn)題探討”看3.3

從教材引入的“問(wèn)題探討”看3.4

從教材的“章末總結(jié)”看3.4

從教材的“課后習(xí)題”看3.4

從教材的“課后習(xí)題”看4

從高考題看（2022.北京高考）光合作用強(qiáng)度受環(huán)境因素的影響。車(chē)前草的光合速率與葉片溫度、CO2濃度的關(guān)系如下圖。據(jù)圖分析不能得出（

）低于最適溫度時(shí)，光合速率隨溫度升高而升高在一定的范圍內(nèi)，CO2濃度升高可使光合作用最適溫度升高CO2濃度為200μL·L-1時(shí)，溫度對(duì)光合速率影響小10℃條件下，光合速率隨CO2濃度的升高會(huì)持續(xù)提高4

從高考題看5.

（2022.北京高考）蜜蜂的雌蜂（蜂王和工蜂）為二倍體，由受精卵發(fā)育而來(lái)；雄蜂是單倍體，由未受精卵發(fā)育而來(lái)。由此不能得出雄蜂體細(xì)胞中無(wú)同源染色體雄蜂精子中染色體數(shù)目是其體細(xì)胞的一半蜂王減數(shù)分裂時(shí)非同源染色體自由組合蜜蜂的性別決定方式與果蠅不同6.

（2022.北京高考）人與黑猩猩是從大約700萬(wàn)年前的共同祖先進(jìn)化而來(lái)，兩個(gè)物種成體的血紅蛋白均由α和β兩種肽鏈組成，但α鏈的相同位置上有一個(gè)氨基酸不同，據(jù)此不能得出這種差異是由基因中堿基替換造成的兩者共同祖先的血紅蛋白也有α鏈兩者的血紅蛋白都能行使正常的生理功能導(dǎo)致差別的變異發(fā)生在黑猩猩這一物種形成的過(guò)程中4

從高考題看17.（2022.北京高考）

干旱可誘導(dǎo)植物體內(nèi)脫落酸（ABA）增加，以減少失水，但干旱促進(jìn)ABA合成的機(jī)制尚不明確。研究者發(fā)現(xiàn)一種分泌型短肽（C）在此過(guò)程中起重要作用。（3）已知N是催化ABA生物合成的關(guān)鍵酶。研究表明C可能通過(guò)促進(jìn)N基因表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)ABA合成。圖2中支持這一結(jié)論的證據(jù)是，經(jīng)干旱處理后

。（5）研究者認(rèn)為C也屬于植物激素，作出此判斷的依據(jù)是

。03科學(xué)論證教學(xué)的一般步驟1.

生物學(xué)科學(xué)論證的進(jìn)階框架圖爾敏撰寫(xiě)《論證的運(yùn)用》（1958）中提到論證的“法律學(xué)模型”，史稱(chēng)“圖爾敏模型”，如圖1所示。觀點(diǎn)事實(shí)證據(jù)推理過(guò)程理論依據(jù)2.

生物學(xué)科學(xué)論證的進(jìn)階框架--《中學(xué)生物教學(xué)》（上月刊）2020.1華中師范大學(xué)王后雄團(tuán)隊(duì)梳理圖爾敏推理過(guò)程理論依據(jù)事實(shí)證據(jù)

觀點(diǎn)反駁模型提出科學(xué)論證結(jié)構(gòu)包括觀點(diǎn)、推理、事實(shí)證據(jù)、理論依據(jù)和反駁（如右圖）。韓艷良基于科學(xué)論證結(jié)構(gòu)，結(jié)合生物學(xué)學(xué)科特點(diǎn)，建構(gòu)了生物學(xué)科學(xué)論證的進(jìn)階框架，如圖2。發(fā)表于《中學(xué)生物教學(xué)》（上月刊）2020.13

科學(xué)論證教學(xué)的一般步驟1.創(chuàng)設(shè)情景，提出觀點(diǎn)2.尋找證據(jù)，論證觀點(diǎn)3.邏輯推理，構(gòu)建關(guān)聯(lián)5.歸納總結(jié)，構(gòu)建概念鄭老師強(qiáng)調(diào)概念教學(xué)，成都市概念教學(xué)的培訓(xùn)較多，讓我想到了論證觀點(diǎn)與生物學(xué)概念之間是有聯(lián)系。因此課題組基于生物學(xué)科學(xué)論證的進(jìn)階框架并注重生物學(xué)概念的構(gòu)建，構(gòu)建出科學(xué)論證教學(xué)的一般步驟：4.批判反駁，修訂觀點(diǎn)04科學(xué)論證教學(xué)的案例分析（1）——以“基因在染色體上”為例(何薈銘老師展示課例)該課例說(shuō)明：該課例主體部分韓艷良發(fā)表于《中學(xué)生物教學(xué)》上月刊.2020.11;（另：2021.5被人大復(fù)刊全文轉(zhuǎn)載)肖雅馨、韓艷良對(duì)該課例加工改造，肖雅馨老師以此課例以絕對(duì)優(yōu)勢(shì)獲得2021年郫都區(qū)課堂大比武“一等獎(jiǎng)”第一名，同年參加成都市“一師一優(yōu)課”獲“成都市一等獎(jiǎng)”。在鄭老師的指導(dǎo)下，何薈銘、韓艷良、江峰和席孝福等老師又對(duì)該課例加工改造，形成今天大家所看到的課例。具體教學(xué)過(guò)程1

創(chuàng)設(shè)情景，提出觀點(diǎn)問(wèn)題1：基于上述關(guān)于基因和染色體的行為關(guān)系，你能提出怎樣的觀點(diǎn)？

答：基因在染色體上

觀點(diǎn)1

基因的分離定律摩爾根：我不相信孟德?tīng)柕倪z傳理論。我要用動(dòng)物作為實(shí)驗(yàn)材料證明該理論是錯(cuò)誤的。1

創(chuàng)設(shè)情景，提出觀點(diǎn)3.2

批判反駁，修訂觀點(diǎn)在尋證反駁孟德?tīng)柡退_頓的實(shí)驗(yàn)之路上，摩爾根迎來(lái)的轉(zhuǎn)機(jī)：1910年初，摩爾根偶然在一群野生紅眼果蠅中發(fā)現(xiàn)了一只白眼雄果蠅。雖然這種突變出現(xiàn)的新性狀并沒(méi)有導(dǎo)致新物種產(chǎn)生，但摩爾根依舊將其視為珍寶。問(wèn)題1：如果你是摩爾根，你會(huì)怎么利用這只白眼雄果蠅來(lái)設(shè)計(jì)雜交實(shí)驗(yàn)，探索果蠅眼色的遺傳是否符合分離定律，小組討論說(shuō)出實(shí)驗(yàn)思路。設(shè)計(jì)意圖：還原最真實(shí)的科學(xué)史，讓學(xué)生了解摩爾根遵循孟德?tīng)柕淖阚E，不但做了教材的雜交實(shí)驗(yàn)，還做了對(duì)F1的測(cè)交實(shí)驗(yàn)（回交實(shí)驗(yàn)），培養(yǎng)了學(xué)生批判性思維，再通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，論證了分離定律同樣適用于動(dòng)物，具有一定的普遍性1

創(chuàng)設(shè)情景，提出觀點(diǎn)論證支架1：1902年，摩爾根團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)觀察和研究，認(rèn)為雌果蠅的性染色體組成為XX，雄果蠅的性染色體組成為X0。論證支架2：摩爾根團(tuán)隊(duì)又在1914年發(fā)現(xiàn)雄果蠅染色體為3對(duì)常染色體+XY，雌性為3對(duì)常染色體+XX。問(wèn)題2：如果你是摩爾根，結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、早期對(duì)果蠅染色體的認(rèn)知以及所了解到的薩頓觀點(diǎn)，你會(huì)設(shè)想控制白眼的基因位于

。答：眼色基因在果蠅的X染色體上(觀點(diǎn)2)2.

尋找證據(jù)1，論證觀點(diǎn)實(shí)驗(yàn)一問(wèn)題3：實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)二中哪一組更能支持摩爾根的觀點(diǎn)？為什么？3.

邏輯推理1，構(gòu)建關(guān)聯(lián)2*.

尋找證據(jù)2，論證觀點(diǎn)【問(wèn)題4】如果你是摩爾根，以子代果蠅為實(shí)驗(yàn)材料，除上述實(shí)驗(yàn)組合外，小組討論說(shuō)出還能設(shè)計(jì)哪些雜交實(shí)驗(yàn)？子代果蠅基因型雌性雄性紅眼XBXB紅眼XBY紅眼XBXb白眼XbY白眼XbXb母本父本預(yù)測(cè)結(jié)果1紅眼XBXB紅眼XBY全為紅眼2白眼XbXb白眼XbY全為白眼3白眼XbXb紅眼XBY紅眼（雌）：白眼（雄）=1：1問(wèn)題4：哪一組實(shí)驗(yàn)更能支持摩爾根的觀點(diǎn)？為什么？實(shí)驗(yàn)3（子代雌雄性狀不一致）

證據(jù)2：2*.尋找證據(jù)2，論證觀點(diǎn)P

Y

F1

3*.邏輯推理2，構(gòu)建關(guān)聯(lián)任務(wù)：寫(xiě)出該組雜交實(shí)驗(yàn)的遺傳圖解。問(wèn)題6：眼色的基因可能位于常染色體上嗎？任務(wù)：若眼色的基因位于常染色體上，寫(xiě)出證據(jù)1、2雜交實(shí)驗(yàn)的遺傳圖解。4.批判反駁，修訂觀點(diǎn)F125%F2灰體

黃體

50% 25%灰體（雌）×黃體（雄）

灰體

雌雄自由交配灰體

P果蠅X染色體上一些基因示意圖**尋找證據(jù)3、4......，論證觀點(diǎn)5 歸納總結(jié)，構(gòu)建概念像果蠅眼色遺傳這樣，決定他們的基因位于性染色體上，在遺傳上總是和性別相關(guān)聯(lián)，這種現(xiàn)象叫伴性遺傳。6.體會(huì)體會(huì)2：能用假說(shuō)-演繹法組織教學(xué)的教學(xué)內(nèi)容就可以用科學(xué)論證組織并開(kāi)展教學(xué)演繹推理在觀察分析基礎(chǔ)上提出問(wèn)題作出假說(shuō)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，證明假說(shuō)***假說(shuō)-演繹法的一般步驟：（情境）（觀點(diǎn)）（邏輯推理）（論據(jù)）（實(shí)驗(yàn)作為理論依據(jù)、讓論證符合邏輯）4

總結(jié)與體會(huì)：科學(xué)論證的一般步驟是可以復(fù)制并實(shí)踐的既要尊重科學(xué)史也要考慮學(xué)生認(rèn)知規(guī)律重視論證觀點(diǎn)和生物學(xué)概念的聯(lián)系04科學(xué)論證教學(xué)的案例分析（2）——以孟德?tīng)柾愣闺s交實(shí)驗(yàn)（2）為例(《生物學(xué)通報(bào)》2020.12)1

擬解決的問(wèn)題擬解決新教材中遺傳與進(jìn)化模塊教學(xué)邏輯重復(fù)的問(wèn)題假說(shuō)演繹法是遺傳與進(jìn)化模塊最重要的研究方法，假說(shuō)演繹法邏輯之美不再贅述。但是由于孟德?tīng)柾愣闺s交試驗(yàn)（1）、孟德?tīng)柾愣闺s交試驗(yàn)（2）等章節(jié)的教材教學(xué)邏輯幾乎完全一致，教學(xué)時(shí)間上又緊緊相連，學(xué)生剛剛經(jīng)歷了分離定律的科學(xué)發(fā)現(xiàn)過(guò)程，深刻感受了假說(shuō)演繹法的精妙，當(dāng)幾乎一樣的教學(xué)邏輯再次展現(xiàn)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣下降、學(xué)生容易產(chǎn)生思維惰性、學(xué)生“輕視”學(xué)習(xí)過(guò)程、學(xué)生容易形成思維定式等問(wèn)題，不利于科學(xué)思維的訓(xùn)練和核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。而論證式教學(xué)主張引導(dǎo)學(xué)生基于證據(jù)進(jìn)行科學(xué)的、實(shí)質(zhì)性的推理，利用反駁、論證等方式向他人主張自己的觀點(diǎn)的合理性和科學(xué)性。所以論證式教學(xué)和假說(shuō)演繹法有效整合的教學(xué)有利于解決教材教學(xué)邏輯重復(fù)的問(wèn)題。3 具體教學(xué)過(guò)程3.1

創(chuàng)設(shè)情景，提出觀點(diǎn)分離定律：在生物的體細(xì)胞中，控制同一性狀的遺傳因子成對(duì)存在，不相融和；在形成配子時(shí)，成對(duì)的遺傳因子發(fā)生分離，分離后的遺傳因子分別進(jìn)入不同的配子中,隨配子遺傳給后代。問(wèn)題1：若用純種黃色（由遺傳因子Y控制）豌豆與純種綠色（由遺傳因子y控制）豌豆雜交的F1，F(xiàn)1自交得F2，請(qǐng)寫(xiě)出遺傳圖解。

問(wèn)

題

2

：

若用純種圓粒（由遺傳因子R控制）豌豆與純種皺粒（由遺傳因子r控制）豌豆雜交的F1，F(xiàn)1自交得F2，請(qǐng)寫(xiě)出遺傳圖解。

提

出

觀

點(diǎn)（自由組合定律）：兩對(duì)相對(duì)性狀雜交實(shí)驗(yàn)中不同性狀之間發(fā)生了重新組合，那么控制不同性狀的遺傳因子在產(chǎn)生配子時(shí)也發(fā)生了重新組合。

3 具體教學(xué)過(guò)程尋找證據(jù)，論證觀點(diǎn)孟德?tīng)栍眉兎N黃色(Y)圓粒(R)豌豆與純種綠色(y)皺粒(r)豌豆雜交得F1，F(xiàn)1自交得F2，即兩對(duì)相對(duì)性狀雜交實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下,請(qǐng)思考以下問(wèn)題：

問(wèn)題3：該雜交實(shí)驗(yàn)中每對(duì)性狀是否符合基因的分離定律？依據(jù)是什么？

問(wèn)

題

4

：

F2的性狀是否重新組合？依據(jù)是什么？

證

據(jù)

1

：

F

中出現(xiàn)了黃色皺粒和綠色圓粒？2證據(jù)2：F2中9：3：3：1是3:1和3:1的自由組合。

（棋盤(pán)法）

3 具體教學(xué)過(guò)程3.3 邏輯推理，構(gòu)建關(guān)聯(lián)孟德?tīng)栍眉兎N黃色(Y)圓粒(R)豌豆與純種綠色(y)皺粒(r)豌豆雜交得F1，F(xiàn)1自交得F2，即兩對(duì)相對(duì)性狀雜交實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下,請(qǐng)思考以下問(wèn)題：

問(wèn)題7：若觀點(diǎn)正確，請(qǐng)嘗試寫(xiě)出F1產(chǎn)生的配子的遺傳因子組成。

問(wèn)題5：請(qǐng)寫(xiě)出親本、親本產(chǎn)生的配子和F1的遺傳因子組成。

問(wèn)

題

6

：

請(qǐng)嘗試寫(xiě)出F

四種類(lèi)型豌豆的遺傳因子組2成。

提示：根據(jù)性狀類(lèi)型書(shū)寫(xiě)，一種類(lèi)型可能有多種遺傳因子組成問(wèn)題8：若觀點(diǎn)正確，請(qǐng)嘗試寫(xiě)出該實(shí)驗(yàn)的遺傳圖解

3 具體教學(xué)過(guò)程3.3

邏輯推理，構(gòu)建關(guān)聯(lián)3 具體教學(xué)過(guò)程問(wèn)題10：如何證明觀點(diǎn)？

需要尋找更多的事實(shí)證據(jù)推理過(guò)程事實(shí)證據(jù)

觀點(diǎn)反駁理論依據(jù)3.3

邏輯推理，構(gòu)建關(guān)聯(lián)***尋找論證漏洞，培養(yǎng)科學(xué)思維的嚴(yán)謹(jǐn)性問(wèn)題9：我們的論證過(guò)程有沒(méi)有不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牡胤矫?被論證的觀點(diǎn)一定正確么？

用被論證觀點(diǎn)作為論證的主要理論依據(jù)是不科學(xué)的，邏輯上是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?，不能證明觀點(diǎn)不一定正確。所以需要更多