《义务教育生物学课程标准（2022年版）》指出：为推进现代信息技术与教学深度融合，教师应重视运用互联网技术、移动通信技术和人工智能等现代信息技术手段，开发和利用数字化教学资源，丰富师生互动交流方式，促进学生个性化学习。
［1］随着科技的飞速发展，生成式人工智能（Generative Artificial Intelligence，GAI）在教育领域的应用日益广泛，为传统教学模式带来了革命性的变革。论证教学通过证据、推理和逻辑表达等方式培养学生的批判性思维与科学素养，是实现单元知识框架建构和科学观念形成的有效教学模式。而在传统论证教学中，苦于缺乏丰富的教学资源、多样化教学手段、易于操作和可复制的论证教学模式，造成教学质量并不高。
为破解教学难题，提升教学质量，笔者以“代谢与平衡”单元复习为例，探索生成式人工智能在拓宽教学场景、丰富论证素材、优化论证等方面的作用，并借助CER论证模型（Critical Evidence Review Model）构建“主张—证据—推理”的科学解释表达范式，从而在提升论证素养的同时，实现单元知识的整体复习和概念的深度建构。
1 GAI赋能论证教学的策略
1.1 科学论证的内涵和实践模式
科学论证是基于科学证据和理由建构科学主张，同时以反驳、劝说等形式辩护自己的科学主张的合理性实践
［2］。科学论证是科学思维的重要构成，是培养学生批判性思维、逻辑推理能力和科学素养的关键途径。
笔者主要借助CER论证模型开展单元论证教学，CER论证模型是图尔敏论证模型（TAP）的简化，包括主张、证据、推理共3个要素
［3］，旨在让学生像科学家一样，依据已有知识或相关资料，通过搜集和挑选证据，在科学原理的支持下进行推理（证实或证伪），呈现证据支持论断的逻辑，形成对科学现象或问题的论断，构建“主张—证据—推理”的学科解释表达范式，如
图1所示。
1.2 GAI融入论证教学的内在机理
国内外主流的生成式人工智能技术包括“ChatGPT”“DeepSeek”“讯飞星火”“文心一言”“智谱清言”等，它们为教学提供了更加丰富和个性化的体验与指导，拓展了教学的广度和深度
［4］。
技术层是GAI赋能论证教学的基础，主要体现在提供底层技术支撑、推动教学场景创新以及优化学习过程闭环；应用层是GAI赋能论证教学的主要手段，人工智能体的应用实现了单元论证情境智能创设、个性化论证资料的查找以及论据与主张间评价等教学创新实践。
目标层是GAI赋能论证教学的落脚点，也是核心素养培育的归宿点，有利于促进学科知识建构、提升问题解决能力以及全面提升论证素养。GAI赋能论证教学的内在机理如
图2所示。
1.3 GAI赋能论证教学的单元实施策略
将CER论证模式融入单元复习课，不仅有利于提升学生基于证据的推理能力，也是串联单元零散知识、帮助学生形成整体知识框架的有效途径。基于CER论证模式的“主张—证据—推理”三要素，笔者设计了论证模式融入单元复习教学的7个步骤：创设单元情境、提出问题、建立主张、寻找证据、论证证据与主张、得出论断、反驳与再论证。
为解决传统论证教学中创设单元情境难、课堂论证素材少、科学评价难等问题，笔者采用生成式人工智能赋能论证教学，如
图3所示。具体做法如下：通过“DeepSeek”等GAI软件输入单元核心知识关键词，智能生成单元复杂情境；输入关键问题，利用GAI进行资料查找，获得更多支持主张的证据；通过GAI辅助评价论据和主张之间的联系，进一步丰富评价方式。
1.4 GAI赋能论证教学的单元设计
“代谢与平衡”单元主要涉及“消化系统”“血液循环系统”“泌尿系统”“同化和异化作用”等相关知识点，利用“DeepSeek”输入关键词：“请帮我创设一个串联‘消化系统’‘血液循环系统’‘泌尿系统’‘同化和异化作用’的单元论证情境”，软件自动生成围绕“肾病”的场景，并提取主题内容。结合GAI生成的单元情境和活动建议，笔者从肾病患者的典型症状出发，围绕医院检查及结果分析来开展“代谢与平衡”的单元论证教学。依据CER框架，深入分析生活中常见肾病相关的诊断、病因、治疗和饮食建议。学生在提出主张的基础上，利用GAI寻找更多的证据来支持自己的主张，并通过推理的形式论证证据和主张之间的联系。在此过程中，借助教师评价与GAI辅助下的评价来评估推理的合理性，并通过反驳与再论证的环节，对主张作出合理的证实或修正。最后，串联起单元内各知识点，形成单元整体框架、建构“生物体的稳态与平衡”核心概念，形成“人体是一个有机整体”这一科学观念。
图4为“代谢与平衡”单元设计的对应情境线、主张线（部分）和知识线。
2 GAI赋能论证教学实践
2.1 结合GAI智能创设情境，统领单元内容
【播放视频】一名2岁小朋友出现眼睛及全身水肿，家长带其到医院挂眼科就诊，眼科医生在了解其水肿等外在症状后，建议转诊至肾内科。经尿常规检查发现尿蛋白3+，最终确诊为肾病综合征。
【提问】基于以上情境，你存在什么疑惑？请借助“星火讯飞”GAI软件进行初步的解答。
【学生可能会搜寻的问题】①水肿的病因是什么？②肾病会导致水肿吗？③尿蛋白3+是什么意思？④什么是肾病综合征？⑤出现眼睛和全身水肿的症状，为什么医生建议看肾内科？
【设计意图】基于GAI创设的情境开展视频资料搜集，视频中呈现的水肿症状与肾病确诊产生的认知反差，有利于激发学生的好奇心和求知欲。学生根据问题情境提出科学问题，并借助GAI进行问题解决，有利于提升其信息分析与提取能力，从而为后续“肾病”的医学诊断、病因分析、治疗手段和饮食建议等4个方面的论证教学提供论证素材。
2.2 通过GAI辅助的资料补充与评价，构建“主张—证据—推理”论证范式
（1） 肾病的医学诊断。
【核心问题】通过什么症状或者检测指标，才能确诊得了肾病？
【GAI补充资料】水肿的常见原因包括肾脏疾病、心脏疾病和肝脏疾病等。肾源性水肿主要与肾小球滤过功能受损有关，由于大量蛋白质从尿液中丢失，引起血浆白蛋白水平降低，血浆胶体渗透压下降，水分由血管内渗入组织间隙，从而在皮下等部位形成水肿。
【主张1】通过水肿的症状可以确诊为肾病。
【证据】水肿是肾病的典型症状，视频中小女孩的水肿症状最终确诊为肾病。
【推理】水肿与人体水盐代谢异常有关，尤其与肾脏调节水盐平衡的功能障碍密切相关。
【反驳】根据资料可知，心脏疾病、肝脏疾病也会引起水肿。
【主张2】根据尿检中的蛋白高和血检中的尿素高来确诊肾病。
【证据】视频中由小女孩尿蛋白3+确诊为肾病，理由是资料中提到：肾小球滤过功能异常，蛋白会通过尿液排出。尿毒症患者血液中尿素含量高，需要做透析。
【推理】肾小管具有重吸收功能，当它功能异常时，葡萄糖、氨基酸等有用物质可能无法被充分重吸收后回到血液，从而在尿液中含量升高；同时，尿素、尿酸等代谢废物的重吸收也会受到影响，进而改变其在血液与尿液中的浓度分布。肾小球具有滤过作用，当其滤过膜受损时，大分子蛋白质和血细胞可通过滤过屏障进入原尿，从而在尿液中检出蛋白和红细胞，表现为蛋白尿和血尿。
在推理环节，借助“3D人体解剖”AR软件展示泌尿系统结构，重点剖析肾小管与肾小球的功能，并通过GAI对“仅凭尿蛋白和血尿素升高能否确诊肾病”的观点进行辅助分析与评价，最终完善论断：虽然尿检显示蛋白尿、血检显示尿素升高是提示肾脏病变的重要线索，但二者均不能作为确诊肾病的唯一依据，还需结合临床表现，以及超声、CT等影像学检查和必要时的肾穿刺活检等综合判断。
（2） 肾病的病因分析。
【核心问题】视频中这位2岁小朋友所患肾病的可能原因有哪些？
【GAI补充资料】肾病的病因复杂多样，包括遗传因素、不良生活习惯、药物因素、感染性疾病、慢性疾病并发症及其他因素。青少年肾病的发生常与多种因素有关，如：高油、高盐等不良饮食习惯可增加慢性肾脏病风险；呼吸道感染诱发的肾炎、不合理用药等也是重要诱因。
【主张1】这位2岁小朋友肾病产生的病因是由不良的饮食习惯造成的。
【证据】青少年肾病多源于高油、高盐的不良饮食习惯。
【推理】肾脏是调节水盐平衡的主要器官，高盐饮食会加重肾脏的负担。
【反驳】视频中这位小朋友才2岁，饮食应该相对清淡。
【主张2】这位2岁小朋友肾病产生的病因是因呼吸道感染引发的肾炎。
【证据】肾病的病因可能为感染性疾病。
【推理】人体是一个有机的整体，呼吸道感染后，病原体或由其诱发的免疫复合物可随血液循环到达全身，并在肾小球等部位沉积，从而引发免疫性肾损伤，如肾小球肾炎。在推理环节，借助“3D人体解剖”AR软件展示血液循环系统结构，建构体循环与肺循环模型。学生可能会提出猜测：肾病是否由用药不当引起的。此时，可播放该小朋友妈妈更新的抖音视频：病发前很关注孩子饮食，但曾有感冒史。该环节有助于强化学生的证据意识与批判性思维。随后，通过GAI对现有证据进行分析与评价，进一步完善论断：肾病的病因复杂多样，目前证据更多提示了与感染性疾病相关的肾病综合征的可能，但不能排除遗传、药物等其他因素，需要结合更多检查以综合判断。
（3） 肾病的治疗手段。
播放介绍人工肾的视频，结合血液的成分、扩散原理、透析示意图（
图5）、剖析膜等补充资料，引导学生辩证思考透析液的成分。
【核心问题】透析液区别于血液的主要成分是什么？
【GAI补充资料】透析膜具有选择透过性，可以让水分子自由通过，一些离子和小分子也可以通过，但血细胞和大分子蛋白质则不能通过。
【主张1】透析液区别于血液的成分，没有尿素和尿酸。
【证据】透析的目的是降低血液中的尿素和尿酸含量。
【推理】扩散方向为高浓度向低浓度，透析液中没有尿素和尿酸则可以让血液中的尿素和尿酸向透析液扩散，从而实现人工降尿素、尿酸。
【反驳】透析液中没有血细胞和大分子蛋白质，因为资料中提到：透析膜具有选择透过性，血细胞和大分子蛋白质则不能通过。
【主张2】透析液区别于血液的成分，没有尿素、尿酸、血细胞、大分子蛋白质。
【证据】视频中，透析液为无色透明液体，应无血细胞。
【推理】透析液无尿素、尿酸，可降低血液中尿素和尿酸的含量，又由于透析膜的存在，蛋白质和血细胞无法透过。在这一推理环节，从“人工肾”模拟人体肾脏功能的角度出发，让学生基于血液的成分和透析液的成分对比，结合扩散原理和透析膜的功能，得出透析液的成分；然后，借助GAI辅助评价得出论断：实际的透析液除了考虑以上成分外，还需要结合患者是否为高血糖患者、肾功能衰竭的患者（常处于高钾状态等因素），适当调整透析液中电解质和血糖的浓度。
（4） 肾病的饮食建议。
首先，带领学生一起复习人体七大营养素的作用、消化吸收的产物、氧化分解的代谢终产物等基础知识，并通过“3D人体解剖”AR软件辅助展示消化系统的结构和营养素分解和代谢过程；其次，让学生结合肾病的特点思考：如何调整自己的饮食结构来做好肾病的“后期保养”。
【核心问题】肾病患者应重点关注哪几种营养素的摄入？
【主张1】肾病患者的饮食要确保高蛋白并多喝水。
【证据】肾病患者尿中的蛋白含量高、尿素多。
【推理】肾病患者蛋白质通过尿液流失，因此需要补充蛋白。肾病患者血液中尿素含量高，多喝水可以多排尿，从而降低血液中的尿素含量。
【反驳】蛋白质分解产物为尿素和尿酸，会加重肾脏负担。肾脏是水分代谢的主要器官，大量饮水也会加重肾脏负担。
【主张2】肾病患者的饮食要适当补充适量的优质蛋白、适量饮水和低盐。
【证据】蛋白质、水、无机盐都是人体必需的营养素，过量会加重肾脏负担。
【推理】蛋白质是维持人体正常生理功能的重要物质，但肾病患者需要选择适量的优质蛋白以减少肾脏负担；适量水分能维持机体正常的代谢和排泄；肾脏是调节水盐平衡的主要器官，低盐饮食能降低肾脏负担。在这一推理环节，要充分结合营养素的作用、代谢的产物、肾脏的功能进行综合分析和评价，然后借助GAI进行辅助评价并得出论断：除了考虑以上营养素的摄入外，还需同时减少脂肪摄入以维持血脂水平稳定、适量摄入维生素以调节各项生理活动，并避免过量摄入糖类导致血糖波动和肥胖等问题。
【设计意图】通过论证肾病的诊断、病因、治疗和饮食，系统复习泌尿系统、血液循环系统、消化系统等核心知识点，为整体性认识“人体是一个有机整体”作好铺垫；聚焦“主张—证据—推理”的论证模式，促进学生提出问题、建立主张、证据意识和推理论证的能力提升；通过GAI资料补充和辅助评价，丰富论证的素材，强化论证的严谨性和评价的科学性；将AR技术融入知识点教学中，有利于将静态的文本教学与动态的3D视频相结合，以便直观认识人体内生命活动的动态变化和调节过程。
2.3 建构单元框架，提炼核心概念
【总结归纳】从肾病的“诊断”“病因”“治疗”“饮食”出发，系统复习泌尿系统、血液循环系统、消化系统等知识点，而这些系统又在神经和内分泌系统的调节下协同完成，从而让学生认识到：人体是一个有机的整体。通过饮食建议和水盐平衡内容渗透平衡观，从而提炼出“生物体的稳态与调节”这一学科核心概念；在高盐、高脂饮食破坏人体平衡中渗透变化观，体现“稳定与变化”这一跨学科概念，并倡导学生合理饮食，以帮助学生提高健康意识。最后，通过课堂GAI输入“人工肾最新研究”这一关键词，带领学生认识到：随着科技的进步，“可穿戴式人工肾”“3D打印肾脏”“干细胞培养肾脏组织”“微芯片滤膜人工肾”正在成为可能，为肾病患者带来福音，从而激发学生的社会责任感。同时，强调GAI不仅能够赋能教学，实现智能资料查询和评价等，也能在智慧医疗、自动驾驶等方面发挥重要作用。
【设计意图】通过系统归纳形成单元整体框架，提炼出“生物体的稳态与调节”学科核心概念，形成“人体是一个有机整体”的科学观念，进而提升学生的健康意识；通过GAI了解“人工肾”的最新研究进展，不仅能够让学生体会到GAI的便捷，也能体会到科技发展带来的社会进步，从而激发学生的学习积极性和社会责任感。
3 GAI赋能论证教学的单元复习成效
3.1 优化论证教学路径，提升论证意识
GAI有效解决了传统论证教学中存在的论证情境创设难、论证教学素材匮乏、论证评价主观化等弊端，实现了统领性情境的创设、多元化论证素材的整合、主张与论断间的辅助评价。论证教学鼓励学生根据问题情境提出不同主张，并根据证据进行逻辑推理，在“主张—证据—推理”循环中形成论断，有利于构建论证教学的基本范式，培养学生的证据推理能力和逻辑推理能力，提升论证意识。
3.2 完善单元论证体系，建构单元知识框架
论证教学与单元复习的有机整合，旨在通过逻辑推理、批判性思考和问题解决的过程，深化学生对单元知识的理解与应用，进而实现知识体系的结构化和深度化。GAI与单元论证教学相结合，实现了零散知识点的有机串联、论证式任务的进阶设计，以及真实情境下的问题解决，有利于单元知识框架的整体建构。
3.3 强化协同学习体验，提升质疑创新能力
GAI通过互动对话提问、论证素材主动搜集、沉浸式论证场景的构建，实现了可交互、可量化和可视化的认知动态评价，重塑了科学论证教学中的协同学习体验。学生在与GAI的协同学习中，分析证据、提出主张和给出理由，并质疑和审视自己的观点和论证过程，进而提升论证韧性和质疑创新能力。
京公网安备11010202008535号
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