《普通高中生物学课程标准(2017年版)》中要求：学生主动地参与学习，在亲历提出问题、获取信息、寻找证据、检验假设、发现规律等过程中习得生物学知识，养成科学思维的习惯。开展论证式教学，是落实课程标准关于科学探究要求的重要举措之一。
人教版高中《生物·必修2·遗传与进化》第5章第1节“基因突变和基因重组”提供了丰富的情境材料和富有逻辑性的问题串，有利于教师开展论证式教学。课堂中，学生分析资料得出主张，对他人的主张提出质疑，最后驳斥质疑，完善主张，得出结论。其中，质疑和辩驳环节是培养学生科学思维和构建概念的关键。
1 论证式教学的内涵
论证式教学的实质是将科学领域的论证引入课堂，使学生经历类似科学家的论证过程，逐步构建科学概念并理解科学本质，促进思维发展的教学模式21。论证式教学的模式如图13所示，课堂中引入“论证”的过程，从分析“资料”得出“主张”，提供“论据”支持主张，或者经“质疑”和“辩驳”后，完善或认可主张，最后得出结论。从实例入手，对教材资源进行重构和补充，利用论据支持、质疑和辩驳主张，最后得出结论并构建概念。从而引导学生层层深入地建构概念，认识科学的本质，践行“根据生物学大概念来构建课程体系和内容框架，选取更符合高中学生认知特点的学习内容和任务”的新课程理念。
2“基因突变”概念建构的论证式教学
“基因突变”的教学内容包含了基因突变和基因重组两种可遗传变异的概念。基于已学的自由组合定律和减数分裂相关知识，学生对基因重组已有一定的了解，所以本节课的重难点就聚焦于基因突变的相关知识。教师尝试利用典型的、有代表性的事实来帮助学生逐步建构概念，丰富对基因突变内涵和外延的理解。最后，引导学生运用已经获得的概念来解释蚊子产生抗药性的机理，强化对基因突变概念的理解，并检测学习目标达成的程度。
2.1 情境导入，初步认识基因突变
导入：1910年，一位美国黑人青年到医院看病，他的症状是发烧和肌肉酸痛。医生检查发现，他患的是当时人们尚未认识的一种特殊的贫血病—镰状细胞贫血（教师展示正常红细胞和镰状病红细胞的图片)，这种病的病因是什么呢？
资料：1949年，美国化学家鲍林将正常人和镰状细胞贫血患者的血红蛋白，分别放在一定的缓冲溶液中进行电泳，发现正常人和患者血红蛋白的电泳图谱明显不同。
主张：镰状细胞贫血是一种分子病，产生的原因是基因分子结构的改变。
教师提供论据如下。
论据1：1956年，英格拉姆等人用酶将正常的血红蛋白和镰状红细胞的血红蛋白在相同条件下切成肽段，通过电泳对二者进行分析，发现有一个肽段的位置不同（教师出示有区别的部分氨基酸顺序图片)。
论据2：研究发现，这个氨基酸的变化是由于控制合成血红蛋白分子的DNA碱基序列发生了改变造成的。
结论：镰状细胞贫血是由于血红蛋白异常造成的，这种异常是由于控制血红蛋白的DNA碱基序列发生了改变引起的，即正常的红细胞发生了基因突变。
2.2 病因分析，构建基因突变的概念
2.2.1“基因突变”概念的论证教学
思考与讨论：镰状细胞贫血病因的图解如图2所示。请查阅密码子表完成图解，并说明病因。
主张：镰状细胞贫血形成的原因是DNA分子中一个碱基对发生替换引起的。即基因突变是由于DNA分子中的碱基对发生替换引起的。
质疑：除了碱基对的替换外，还有其他情况也能改变蛋白质的结构，从而引起性状的改变。
辩驳1：皱粒豌豆的形成是由于圆粒豌豆的DNA中插入了一段外来DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因，导致淀粉分支酶不能合成引起的。
辩驳2：北美白种人中常见的囊性纤维病的病因，绝大多数都是由于编码一个跨膜蛋白(CFTR蛋白)的基因缺失了3个碱基，导致CFTR蛋白在第508位缺少苯丙氨酸，进而影响了CFTR蛋白的结构。
结论1：DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失而引起基因中碱基序列的改变，叫做基因突变。
结论2：基因中碱基序列的改变有可能导致它所编码的蛋白质及相应的细胞功能发生变化，甚至带来致命的后果。
2.2.2“由基因突变引起的变异是可以遗传的”的论证教学
资料：1928年，人们发现镰状细胞贫血患者能资料：1928年，人们发现镰状细胞贫血患者能将这种病遗传给下一代。
主张：镰状细胞贫血是一种遗传病，可以遗传给后代。
论据：人们已经发现镰状细胞贫血是一种单基因遗传病，是由隐性致病基因引起的。
主张：基因突变造成的疾病都会遗传。
质疑：基因突变发生在体细胞中一般不会遗传。
辩驳：正常细胞中的原癌基因和抑癌基因发生突变，有可能会变成癌细胞。但是绝大多数的癌症只发生在患者体内，并不会遗传给下一代。
结论1：由基因突变引起的变异是可以遗传的。基因突变发生在配子中，将遵循遗传规律传递给后代；若发生在体细胞中，一般不能遗传。
结论2：某些基因突变能导致细胞分裂失控，甚至发生癌变。
2.3 贴近生活，探讨基因突变的原因
资料：1927年，美国遗传学家缪勒发现，用X射线照射果蝇，后代发生突变的个体数大量增加。同年，又有科学家用X射线和射线照射玉米和大麦种子，也得到类似的结果。
主张：紫外线和X射线等容易诱发基因突变。
论据：强烈的日光下要涂抹防晒霜；做X射线透视的医务人员要穿防护衣；吸烟者患肺癌概率升高；吃腐败变质的花生易患肺癌；Rous肉瘤病毒感染人的细胞后，将其基因组整合进入人的基因组中，从而诱发人的细胞发生基因突变。
主张：诱发生物发生基因突变并提高突变频率的因素可分为3类，物理因素化学因素和生物因素。
质疑：这些因素都属于外界因素，但是，在没有这些外来因素的影响下，基因突变也会由于DNA
分子复制偶尔发生错误，DNA的碱基组成发生改变等原因而自发产生
论据：密码子中有一个碱基改变时，由于密码的简并性，可能并不会改变其编码的氨基酸，这种增强密码容错性的结果是生物长期进化形成的。
结论：细胞在某些化学物质、射线以及病毒的作用下，基因突变的概率可能增大。同时，基因突变也会由于DNA复制偶尔出错而自发产生。
2.4 分析资料，归纳基因突变的特点
资料1：无论是低等生物，还是高等动植物以及人，都会由于基因突变而引起生物性状的改变例如，棉花的短果枝，水稻的矮秆，牛犊的白色皮毛，果蝇的白眼，鸡的卷羽，以及人的红绿色盲、白化病等。
结论：基因突变具有普遍性。
资料2：基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期也可以发生在细胞内不同的DNA分子上或同一DNA分子的不同部位。
结论：基因突变具有随机性。
资料3：达尔文在对加拉帕戈斯群岛考察时发现，这里生活着13种地雀，这些地雀的喙差别很大，有鹦鹉型喙、抓捕型喙、探入型喙、碾压型喙等。他推测这些地雀的共同祖先来自南美洲大陆，后来在各个岛屿上形成了不同的种群。
结论：基因突变具有不定向性。
资料4：据估计，在高等生物中，大约105~108个生殖细胞中，才会有1个生殖细胞发生基因突变。结论：基因突变具有低频性。
资料5：大肠杆菌由于DNA复制的差错，可能发生上千种变异类型，这些变异有些可能影响大肠杆菌的生存，但也有极少数可能增强大肠杆菌的生存能力，如获得对某些抗生素的抗性。
结论：基因突变具有多害少利性。
2.5 通过设问，理解基因突变的意义
批判性思维：有人认为，自然条件下基因突变率很低，而且大多数基因突变对生物体是有害的，因此，它不可能为生物进化提供原材料。你认为这样的看法正确吗？为什么？
策略：若学生无法展开有效讨论，可将问题进行具体化分解。
引导问题1：基因突变的结果能产生新的基因吗？
引导问题2：这些新的基因产生的新性状对生物的生存有什么意义（有利还是有害）？
引导问题3：自然环境会选择哪些个体生存下来？
引导问题4：基因突变对生物的进化有何意义？
结论：基因突变是新基因产生的途径，是生物变异的根本来源，是生物进化的原始材料。
2.6 知识迁移，提高知识运用的能力
知识迁移：夏季到来，起初杀虫剂对灭蚊非常有效，使用一段时间后，杀虫效果越来越差，有人解释是因为蚊子产生了抗药性。尝试运用所学知识解释蚊子产生抗药性的原因。
引导学生回答：蚊子在繁殖过程中会发生基因突变，产生各种可遗传的变异，其中就有抗药性强的变异类型。在未使用杀虫剂时，抗药性强的变异不是有利变异，这样的个体在生存斗争中不占优势；使用杀虫剂后，抗药性弱的个体大量死亡，抗药性强的个体有机会产生更多具有抗药性的后代，一段时间后，杀虫剂的灭蚊效果就会下降。
3 结语
论证式教学，作为一种新型的教学策略，教师首先应围绕重要概念，收集有关的生物学事实、数据、图表等作为论证的资料，为学生形成正确的生物学概念提供支持。其次，要让学生经历支持或质疑主张的论证过程，体会到“科学不是绝对永恒的真理”，科学是在不断继承、发展、推翻、修正前人结论中得到完善的，进而逐步养成严谨的科学态度，发展批判性思维。再次，为了寻找有利的证据支持主张，教师还要引导学生将已有的知识、经验引入课堂，丰富学生对概念的理解，进而促进其思维的敏锐性和周密性。最后，还需要引导学生利用已经获得的概念去解释新情境下的生物学问题，在促进理解知识价值和意义的同时，发展其能够有创意、有弹性、流畅地提取和应用知识的能力。
选自《中学生物学教学》2020年第2期P.4-6