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)來證明論題真實性的論述過程。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)論之間通過構(gòu)建合理的邏輯使結(jié)論被接受。科學(xué)論證結(jié)構(gòu)包括五個要素，即觀點、事實證據(jù)、理論依據(jù)推理過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)問題，在學(xué)生已有的知識和尋找證據(jù)已有知識或經(jīng)驗理論依據(jù)、符合邏輯提出觀點或思路恰當(dāng)情景、材料解釋、證明觀點或思路經(jīng)驗基礎(chǔ)上，基于科學(xué)論證的結(jié)構(gòu)要素和之間邏輯關(guān)系，提出觀點或解決問題的思路，提供證據(jù)解釋、證明觀點或思路的合理性，在討論、評價中得到認(rèn)可后上升為結(jié)論的一種師生互動、生生互動的過程。生物學(xué)概念或方法**可見：論證教學(xué)在平時教學(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。02為什么開展論證式教學(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)思維是指尊重事實與證據(jù)，崇尚嚴(yán)謹(jǐn)和務(wù)實的求知態(tài)度，運用科學(xué)的思維方法認(rèn)識事物、解決實際問題的思維習(xí)慣和能力。學(xué)生應(yīng)該在學(xué)習(xí)過程中逐步發(fā)展科學(xué)思維，如能夠基于生物學(xué)事實和證據(jù)運用歸納與概括、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)社會議題。

重要概念

生命觀念

重要概念的錯誤理解

探究實驗

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與證據(jù)，講求邏輯與證實科學(xué)論證教學(xué)落實靈魂表現(xiàn)策略，論證觀點構(gòu)建概念生命觀念建立落實

核心素養(yǎng) 科學(xué)思維2

從高考評價體系看——科學(xué)論證是落實“四層”的有效教學(xué)策略

重要概念（必備知識）

正確的世界觀、價值觀和方法論

重要概念的錯誤理解

思維認(rèn)知能力群

探究實驗

實踐操作能力群

2

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

知識獲取能力群

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

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

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

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

從教材引入的“問題探討”看3.3

從教材引入的“問題探討”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）光合作用強度受環(huán)境因素的影響。車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，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，溫度對光合速率影響小10℃條件下，光合速率隨CO2濃度的升高會持續(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；雄蜂是單倍體，由未受精卵發(fā)育而來。由此不能得出雄蜂體細(xì)胞中無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700萬年前的共同祖先進(jìn)化而來，兩個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合成的機制尚不明確。研究者發(fā)現(xiàn)一種分泌型短肽（C）在此過程中起重要作用。（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《論證的運用》（1958）中提到論證的“法律學(xué)模型”，史稱“圖爾敏模型”，如圖1所示。觀點事實證據(jù)推理過程理論依據(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)隊梳理圖爾敏推理過程理論依據(jù)事實證據(jù)

觀點反駁模型提出科學(xué)論證結(jié)構(gòu)包括觀點、推理、事實證據(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，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2.尋找證據(jù)，論證觀點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、韓艷良對該課例加工改造，肖雅馨老師以此課例以絕對優(yōu)勢獲得2021年郫都區(qū)課堂大比武“一等獎”第一名，同年參加成都市“一師一優(yōu)課”獲“成都市一等獎”。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)過程1

創(chuàng)設(shè)情景，提出觀點問題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？

答：基因在染色體上

觀點1

基因的分離定律摩爾根：我不相信孟德爾的遺傳理論。我要用動物作為實驗材料證明該理論是錯誤的。1

創(chuàng)設(shè)情景，提出觀點3.2

批判反駁，修訂觀點在尋證反駁孟德爾和薩頓的實驗之路上，摩爾根迎來的轉(zhuǎn)機：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)的新性狀并沒有導(dǎo)致新物種產(chǎn)生，但摩爾根依舊將其視為珍寶。問題1：如果你是摩爾根，你會怎么利用這只白眼雄果蠅來設(shè)計雜交實驗，探索果蠅眼色的遺傳是否符合分離定律，小組討論說出實驗思路。設(shè)計意圖：還原最真實的科學(xué)史，讓學(xué)生了解摩爾根遵循孟德爾的足跡，不但做了教材的雜交實驗，還做了對F1的測交實驗（回交實驗），培養(yǎng)了學(xué)生批判性思維，再通過對實驗結(jié)果的分析，論證了分離定律同樣適用于動物，具有一定的普遍性1

創(chuàng)設(shè)情景，提出觀點論證支架1：1902年，摩爾根團(tuán)隊經(jīng)過觀察和研究，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)隊又在1914年發(fā)現(xiàn)雄果蠅染色體為3對常染色體+XY，雌性為3對常染色體+XX。問題2：如果你是摩爾根，結(jié)合實驗現(xiàn)象、早期對果蠅染色體的認(rèn)知以及所了解到的薩頓觀點，你會設(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2)2.

尋找證據(jù)1，論證觀點實驗一問題3：實驗一、實驗二中哪一組更能支持摩爾根的觀點？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【問題4】如果你是摩爾根，以子代果蠅為實驗材料，除上述實驗組合外，小組討論說出還能設(shè)計哪些雜交實驗？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問題4：哪一組實驗更能支持摩爾根的觀點？為什么？實驗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P

Y

F1

3*.邏輯推理2，構(gòu)建關(guān)聯(lián)任務(wù)：寫出該組雜交實驗的遺傳圖解。問題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，寫出證據(jù)1、2雜交實驗的遺傳圖解。4.批判反駁，修訂觀點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.體會體會2：能用假說-演繹法組織教學(xué)的教學(xué)內(nèi)容就可以用科學(xué)論證組織并開展教學(xué)演繹推理在觀察分析基礎(chǔ)上提出問題作出假說實驗驗證，證明假說***假說-演繹法的一般步驟：（情境）（觀點）（邏輯推理）（論據(jù)）（實驗作為理論依據(jù)、讓論證符合邏輯）4

總結(jié)與體會：科學(xué)論證的一般步驟是可以復(fù)制并實踐的既要尊重科學(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）——以孟德爾豌豆雜交實驗（2）為例(《生物學(xué)通報》2020.12)1

擬解決的問題擬解決新教材中遺傳與進(jìn)化模塊教學(xué)邏輯重復(fù)的問題假說演繹法是遺傳與進(jìn)化模塊最重要的研究方法，假說演繹法邏輯之美不再贅述。但是由于孟德爾豌豆雜交試驗（1）、孟德爾豌豆雜交試驗（2）等章節(jié)的教材教學(xué)邏輯幾乎完全一致，教學(xué)時間上又緊緊相連，學(xué)生剛剛經(jīng)歷了分離定律的科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程，深刻感受了假說演繹法的精妙，當(dāng)幾乎一樣的教學(xué)邏輯再次展現(xiàn)時，會出現(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)過程、學(xué)生容易形成思維定式等問題，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的合理性和科學(xué)性。所以論證式教學(xué)和假說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)的問題。3 具體教學(xué)過程3.1

創(chuàng)設(shè)情景，提出觀點分離定律：在生物的體細(xì)胞中，控制同一性狀的遺傳因子成對存在，不相融和；在形成配子時，成對的遺傳因子發(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，請寫出遺傳圖解。

問

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，請寫出遺傳圖解。

提

出

觀

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

3 具體教學(xué)過程尋找證據(jù)，論證觀點孟德爾用純種黃色(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，即兩對相對性狀雜交實驗，結(jié)果如下,請思考以下問題：

問題3：該雜交實驗中每對性狀是否符合基因的分離定律？依據(jù)是什么？

問

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。

（棋盤法）

3 具體教學(xué)過程3.3 邏輯推理，構(gòu)建關(guān)聯(lián)孟德爾用純種黃色(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，即兩對相對性狀雜交實驗，結(jié)果如下,請思考以下問題：

問題7：若觀點正確，請嘗試寫出F1產(chǎn)生的配子的遺傳因子組成。

問題5：請寫出親本、親本產(chǎn)生的配子和F1的遺傳因子組成。

問

題

6

：

請嘗試寫出F

四種類型豌豆的遺傳因子組2成。

提示：根據(jù)性狀類型書寫，一種類型可能有多種遺傳因子組成問題8：若觀點正確，請嘗試寫出該實驗的遺傳圖解

3 具體教學(xué)過程3.3

邏輯推理，構(gòu)建關(guān)聯(lián)3 具體教學(xué)過程問題10：如何證明觀點？

需要尋找更多的事實證據(jù)推理過程事實證據(jù)

觀點反駁理論依據(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)性問題9：我們的論證過程有沒有不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牡胤矫?被論證的觀點一定正確么？

用被論證觀點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)模荒茏C明觀點不一定正確。所以需要更多