姚 舒 崔榮榮

(首都師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 北京 100048)

2011年，美國Sampson教授在論證式教學(xué)的基礎(chǔ)上提出論證探究式教學(xué)模式(Argument-Driven Inquiry ，簡稱ADI)，將論證和探究教學(xué)結(jié)合在一起，使得通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生探究能力、論證推理能力成為可能。而這一過程，最重要的執(zhí)行人員為一線教師，教師的教學(xué)能力和把控能力直接影響教學(xué)活動(dòng)的進(jìn)行。本文著重闡述ADI模型實(shí)施過程中教師的行為角色，以期對我國生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)和教師發(fā)展提出意見。

1 ADI教學(xué)模式簡介

2011年，Sampsen教授通過前后對比實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)接受ADI教學(xué)模式的學(xué)生相比傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的學(xué)生有更強(qiáng)的訓(xùn)練，有更強(qiáng)的論證能力[1]。

1.1 ADI教學(xué)的步驟 ADI實(shí)驗(yàn)教學(xué)分為7個(gè)步驟[1]：①教師分析任務(wù)、介紹主題。教師通常會(huì)給學(xué)生發(fā)放講課提綱，其中包括研究問題、實(shí)驗(yàn)材料、以及一些實(shí)驗(yàn)建議。②生成數(shù)據(jù)。學(xué)生小組合作，為了解決先前提出的問題，制定研究方法(如實(shí)驗(yàn)、系統(tǒng)觀察)并實(shí)施。③生成一個(gè)暫時(shí)性的論證，包括論點(diǎn)、證據(jù)以及中間的推理。學(xué)生需要理解科學(xué)知識并不是一成不變，必須通過合理的證據(jù)和推理去支持自己的主張。④辯論環(huán)節(jié)。小組之間分享各組的工作并通過互相評價(jià)來判定什么樣的結(jié)論是最有效和可接受的。⑤每個(gè)學(xué)生完成一個(gè)書面實(shí)驗(yàn)報(bào)告。幫助學(xué)生學(xué)習(xí)用科學(xué)語言敘述問題，并加深對主題的理解。⑥對實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行雙盲審以提高質(zhì)量。這個(gè)過程加深學(xué)生對其工作的元認(rèn)知，并讓學(xué)生判別證據(jù)有效性以及內(nèi)化批判性思維。⑦根據(jù)反饋修正實(shí)驗(yàn)報(bào)告。提高學(xué)生用科學(xué)語言寫作、論證以及理解文本的能力。

1.2 教師在ADI模式與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的行為對比 美國生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教材(Argument-Driven Inquiry in biology lab investigation for grade 9～12)中闡述了教師的行為，其中提到：教師在ADI生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中最重要的角色是提供給學(xué)生學(xué)習(xí)資源，鼓勵(lì)學(xué)生思考在探究過程中對所完成實(shí)驗(yàn)進(jìn)行元認(rèn)知的反思，而不是僅僅告訴學(xué)生做什么和怎么做，教師有責(zé)任讓學(xué)生對探究保持高標(biāo)準(zhǔn)，ADI過程中允許學(xué)生犯錯(cuò)，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立高標(biāo)準(zhǔn)完成實(shí)驗(yàn)[2]。該教材中列舉了ADI教學(xué)和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中教師和學(xué)生行為之間的區(qū)別(表略)。

2 ADI教學(xué)模式與生物學(xué)核心素養(yǎng)的理念相吻合

2.1 ADI教學(xué)模式體現(xiàn)生命觀念的培養(yǎng) 在每一個(gè)ADI教學(xué)模式的案例中，都非常注重交叉概念教學(xué)(crosscutting concepts)。

以酶的實(shí)驗(yàn)為例[2]，探究溫度和pH對酶活性的影響一直都是中學(xué)階段探究的重要主題。在ADI模式中，學(xué)生在對數(shù)據(jù)的解釋中會(huì)學(xué)習(xí)學(xué)科內(nèi)交叉概念：機(jī)制和解釋(反應(yīng)原理)；能量和物質(zhì)(流動(dòng)、循環(huán)、守恒)；結(jié)構(gòu)和功能(分子的結(jié)構(gòu)決定功能)。教材的很多案例中，都會(huì)涉及到這些學(xué)科內(nèi)交叉概念的解釋和運(yùn)用，而這恰好與我國生物學(xué)科核心素養(yǎng)中的生命觀念內(nèi)容相吻合：可以幫助學(xué)生在較好地理解了生物學(xué)概念性知識的基礎(chǔ)上形成生命觀念，如結(jié)構(gòu)與功能觀、進(jìn)化與適應(yīng)觀、穩(wěn)態(tài)與平衡觀、物質(zhì)與能量觀等，并能夠用生命觀念認(rèn)識生命世界、解釋生命現(xiàn)象。觀念的形成必然不是一朝一夕，只有讓學(xué)生在實(shí)踐的過程中，充分地運(yùn)用這些概念，才可能滲透形成。

2.2 ADI教學(xué)模式挖掘理性思維的途徑 ADI教學(xué)模式通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、開展實(shí)驗(yàn)、收集數(shù)據(jù)、尋找邏輯、揭示規(guī)律，給理性思維訓(xùn)練提供了一個(gè)絕佳的途徑，在做中體驗(yàn)，得到的不僅僅只是理性思維的形式概念，更是怎樣運(yùn)用理性思維去解決問題的方法，這是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中最為缺失的一個(gè)環(huán)節(jié)。

2.3 ADI教學(xué)模式注重科學(xué)探究的訓(xùn)練 ADI教學(xué)注重學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，明了需要收集什么類型的數(shù)據(jù)、怎樣收集、怎樣分析，并嘗試解決以下問題：為了確定收集數(shù)據(jù)類型，需明確在實(shí)驗(yàn)中自變量、因變量分別是什么？在實(shí)驗(yàn)中需要運(yùn)用怎樣的測量和觀察方式？為了確定怎樣收集數(shù)據(jù)，需要思考控制條件是什么？多久收集一次數(shù)據(jù)，何時(shí)收集？怎樣減小誤差？怎樣記錄和組織數(shù)據(jù)？為了明確怎樣分析數(shù)據(jù)，需要思考實(shí)驗(yàn)組和對照組之間的差異是什么？有什么樣的推測？會(huì)制作怎樣的表格使得數(shù)據(jù)的組合更有意義？整個(gè)流程的訓(xùn)練對于學(xué)生獨(dú)自進(jìn)行科學(xué)探究有重要意義。

2.4 ADI教學(xué)模式重視社會(huì)責(zé)任的養(yǎng)成 從上述ADI的教學(xué)步驟中看到，學(xué)生小組之間的報(bào)告需進(jìn)行同行審議，這就意味著每一位學(xué)生除了自己需要參與撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告以外，還需要對其他同學(xué)的報(bào)告進(jìn)行評審并給出評價(jià)，這和真實(shí)學(xué)術(shù)界非常類似，論文即為表達(dá)自己主張的方式，同行審議能否通過則決定著該研究能否受到重視和認(rèn)可。學(xué)生在給他人審議報(bào)告時(shí)，實(shí)則也在增添自身作為科學(xué)工作者的責(zé)任心，懂得科學(xué)是可以用來解決日常問題強(qiáng)有力的武器。ADI教學(xué)模式獨(dú)特的同行審議環(huán)節(jié)，立足于學(xué)生責(zé)任感，有助于學(xué)生養(yǎng)成社會(huì)責(zé)任意識。

3 ADI模式對實(shí)驗(yàn)教學(xué)的啟示

在ADI教學(xué)模式中，教師應(yīng)準(zhǔn)備需對學(xué)生設(shè)計(jì)的多種實(shí)驗(yàn)方案，并對學(xué)生的思路進(jìn)行評價(jià)和預(yù)設(shè)，鼓勵(lì)學(xué)生完成。同時(shí)，教師應(yīng)不再是灌輸實(shí)驗(yàn)原理，而是讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)、討論來獲得對實(shí)驗(yàn)原理的推論及驗(yàn)證。ADI教學(xué)模式對教師的啟示主要有以下幾點(diǎn)：

3.1 注重引導(dǎo)學(xué)生對原理的追問 傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，更多的是學(xué)生被動(dòng)地接受實(shí)驗(yàn)方法和步驟，機(jī)械地按照步驟完成即可，而對原理的追問往往十分缺乏。例如，溫度對酶活性影響的實(shí)驗(yàn)中，傳統(tǒng)教學(xué)會(huì)告訴學(xué)生：在一定溫度條件下，溫度越高，酶活性越強(qiáng)，超過最適溫度后，溫度越高，酶活性迅速降低，直至失活。ADI教學(xué)模式中教師則追問學(xué)生：為什么一定溫度條件下，溫度越高，酶活性越強(qiáng)？酶活性的強(qiáng)弱體現(xiàn)在酶催化反應(yīng)速率的快慢上。酶催化反應(yīng)本質(zhì)上是化學(xué)反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)為分子間的碰撞，溫度升高時(shí)，大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)速率都會(huì)加快，那么怎樣證明溫度越高，酶活性越強(qiáng)呢？通過學(xué)生的思考，課堂的形成性知識會(huì)更多。對原理的追問會(huì)讓學(xué)生對酶催化反應(yīng)的本質(zhì)有了好奇心以及思考，而不僅僅是接受老師或教材的知識。

3.2 學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能是基本要求而非目的 以往教師更加注重學(xué)生有沒有按照正確的步驟完成實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練作為實(shí)驗(yàn)中重要的目的之一。ADI教學(xué)模式則是從一開始就將學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能作為對學(xué)生的基本要求。學(xué)生必須對工具如何使用、使用技術(shù)、使用方法非常熟悉，才能進(jìn)行“工具秀”，即學(xué)生向同學(xué)展示本次實(shí)驗(yàn)所需的實(shí)驗(yàn)器材、試劑等原理和使用方法，這要求學(xué)生有較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)技能基礎(chǔ)。

3.3 關(guān)注學(xué)生科學(xué)寫作能力 除了口頭辯論，寫作也是體現(xiàn)學(xué)生思維的重要方式，是對學(xué)生元認(rèn)知進(jìn)行監(jiān)測的必要途徑。組織學(xué)生進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)寫作，對于教師的課前課中引導(dǎo)、課后評價(jià)都提出了高要求。科學(xué)寫作的過程以及評審都可作為對學(xué)生評價(jià)的依據(jù)。

3.4 加強(qiáng)教師實(shí)驗(yàn)教學(xué)能力的發(fā)展 從ADI的過程及其教師的行為對比中可以看到，ADI的教學(xué)內(nèi)容主要在教師的引導(dǎo)下完成，學(xué)生需具備的基本科學(xué)素養(yǎng)，并不是一次實(shí)驗(yàn)練習(xí)就可以達(dá)到，而需要教師日積月累對學(xué)生進(jìn)行嚴(yán)格訓(xùn)練才能實(shí)現(xiàn)。教師專業(yè)發(fā)展中一個(gè)重要內(nèi)容為加強(qiáng)教師能力的發(fā)展，與一般教學(xué)法知識相比，學(xué)科教學(xué)法知識更能幫助教師改善教學(xué)實(shí)踐和提高學(xué)生成績[3]。從上述ADI教學(xué)模式中教師角色變化可以發(fā)現(xiàn)：教師需要深刻理解實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)論之間的內(nèi)部邏輯，理解和關(guān)注科學(xué)本質(zhì)，能夠從微觀層面解釋原理，有科學(xué)方法的知識結(jié)構(gòu)體系，具備過硬的實(shí)驗(yàn)技能、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力以及理解實(shí)驗(yàn)過程能力；理解交叉概念并滲透給學(xué)生；預(yù)設(shè)學(xué)生可能的思維……這不僅涉及到教師的學(xué)科知識，也涉及教師對教育學(xué)知識的把握。教師的專業(yè)發(fā)展直接影響學(xué)生的學(xué)業(yè)發(fā)展。在提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)口號不斷升溫的今天，提升教師專業(yè)素質(zhì)，規(guī)劃教師專業(yè)發(fā)展道路，才是第一要素。