論證探究式教學(xué)模型在科學(xué)實驗教學(xué)中的設(shè)計

倪元媛+徐作英

科學(xué)論證是一個邏輯論證模式，目的是梳理觀點(diǎn)和證據(jù)之間的關(guān)系。從許多方面來看，科學(xué)論證是科學(xué)學(xué)科產(chǎn)生和完善知識的過程。通過強(qiáng)調(diào)論證在科學(xué)知識的生成和驗證中有重要作用，從而幫助學(xué)生發(fā)展重要的習(xí)慣思維和批判性思維技能。論證探究式教學(xué)模型（Argument-Driven Inquiry instructional model，簡寫為ADI）是Victor Sampson等人在2008年提出的一種強(qiáng)調(diào)科學(xué)論證的新型探究教學(xué)模型，是將閱讀與寫作、形成性評價、批判性討論等整合到論證探究中的短綜合教學(xué)單元，可以在初中、高中或大學(xué)科學(xué)課堂中使用。

ADI包括八個階段：① 識別任務(wù)和指導(dǎo)問題；② 設(shè)計方法并收集數(shù)據(jù)；③ 分析數(shù)據(jù)并構(gòu)建初步論證；④ 論證會議；⑤ 外顯的反思討論；⑥ 寫研究報告；⑦ 雙盲的小組同行評審；⑧ 報告的修改和提交。近年，ADI研究團(tuán)隊基于以往研究進(jìn)一步完善了ADI教學(xué)模型，并開發(fā)教師設(shè)計與應(yīng)用ADI在科學(xué)實驗活動中的教學(xué)資源。現(xiàn)就實驗教學(xué)中應(yīng)用ADI的一些資源與設(shè)計過程進(jìn)行闡述。

1 ADI應(yīng)用書籍

ADI研究人員在NSTA出版了一系列指導(dǎo)教師和學(xué)生在科學(xué)學(xué)科中應(yīng)用ADI的書籍，教師可直接或修改后使用其實驗教學(xué)方案。

2 設(shè)計工具

教師可以通過修改現(xiàn)有的實驗活動或使用工具來設(shè)計一個全新的應(yīng)用ADI的實驗教學(xué)方案。ADI研究團(tuán)隊開發(fā)并制定了相關(guān)工具，包括實驗講義模板、同行評審指南、研究方案建議模板。

2.1 實驗講義模板

實驗講義主要引導(dǎo)學(xué)生開展ADI實驗活動的①～⑥階段。教師可借助實驗講義模板制定實驗講義，模板包括以下幾部分內(nèi)容：“簡介”“任務(wù)”“材料”“安全措施”“是否需要研究方案建議”“開始”“跨學(xué)科概念和科學(xué)與科學(xué)探究的本質(zhì)”“初步論證”“論證會議”“研究報告”。① “識別任務(wù)和指導(dǎo)問題”階段，會用到講義的三部分內(nèi)容：“簡介”，包括該研究的背景信息和用來指導(dǎo)學(xué)生收集、分析和解釋數(shù)據(jù)的法則、理論、原理或解釋的概述及需要研究的現(xiàn)象；“任務(wù)”，明確研究的目標(biāo)和研究的指導(dǎo)問題；“材料”，可供學(xué)生設(shè)計研究方案。② 設(shè)計方法并收集數(shù)據(jù)”階段，講義注明“安全措施”，用來解釋在實施實驗時任何會發(fā)生的潛在危險及提示避免危險的行為；提出“是否需要研究方案建議”，若學(xué)生需要，教師則給學(xué)生相應(yīng)的研究方案建議模板，學(xué)生據(jù)此設(shè)計實驗方案；在實施實驗“開始”，講義提示學(xué)生明確需要收集的數(shù)據(jù)類型、收集數(shù)據(jù)與分析數(shù)據(jù)的方法；完成實驗后，講義還提示學(xué)生思考與研究相關(guān)的“跨學(xué)科概念和科學(xué)與科學(xué)探究的本質(zhì)”。③ “分析數(shù)據(jù)并構(gòu)建初步論證”階段，講義提示構(gòu)建在白板上的“初步論證”包括指導(dǎo)問題、主張、證據(jù)、理由。④ “論證會議”階段，講義提示該階段的任務(wù)是分享自己的論證和批判別人的觀點(diǎn)，并提示批判的問題。⑤ “外顯的反思討論”階段，講義中所有涉及研究的問題都會被討論。⑥ “寫研究報告”階段，講義介紹需要寫作的三個問題：“你想回答什么問題，為什么？“你研究期間做了什么，為什么用這種方式進(jìn)行研究？”“你的論證是什么？”

2.2 同行評審指南

同行評審指南可直接或修改后使用。在⑦ “雙盲的小組同行評審”階段，該工具讓各小組根據(jù)評審標(biāo)準(zhǔn)打出“評審等級”并作出解釋，以幫助學(xué)生評估報告中具體要素的質(zhì)量。被評審者在⑧ “報告的修改和提交”階段中，則需要根據(jù)這些評審反饋在該指南上作出對評審者的評價，且注明修改或不改自己研究報告的原因。而“教師評分”這一部分則在學(xué)生遞交研究報告和同行評審指南后，教師再進(jìn)行評價。

2.3 研究方案建議模板

研究方案建議模板是在ADI階段②中使用，用于提示學(xué)生完成實驗方案及數(shù)據(jù)的收集和分析，分為描述性實驗方案模板和比較或?qū)嶒炐苑桨改０濉Ｇ罢咧饕糜隍炞C某一主張，后者用于判斷不同主張的正確性。

3 設(shè)計過程

3.1 確定指導(dǎo)問題和任務(wù)

教師首先要確定指導(dǎo)問題和任務(wù)，問題和任務(wù)的設(shè)計應(yīng)該與課程標(biāo)準(zhǔn)中課程目標(biāo)、內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)及核心概念等直接相關(guān)；或教師可使用現(xiàn)有實驗活動的目的來幫助制定任務(wù)和指導(dǎo)問題。將高中生物必修一“影響酶活性的條件”設(shè)計為應(yīng)用ADI的實驗，可使用現(xiàn)有實驗活動目的來幫助制定任務(wù)和指導(dǎo)問題，而本實驗的目的是讓學(xué)生明確酶起催化作用一般需要適宜的溫度和pH。故任務(wù)為：設(shè)計和實施一個實驗，探究“溫度和pH的變化如何影響酶活性？”。指導(dǎo)問題為：溫度和pH的變化如何影響酶活性？

3.2 確定學(xué)生需要的材料和信息

教師可以使用現(xiàn)有實驗活動的指導(dǎo)材料作為參考，確定學(xué)生需要的材料和信息。確定學(xué)生需要的信息主要包括實驗材料、器材的使用方法、實驗方法、實驗現(xiàn)象的解釋等。

3.3 確定反思討論內(nèi)容

基于美國背景，需要確定一或兩個跨學(xué)科概念及科學(xué)本質(zhì)和科學(xué)探究本質(zhì)的概念在階段⑤討論；基于我國教育情況，教師可確定與該研究相關(guān)的討論內(nèi)容。“影響酶活性的條件”中，需要討論的內(nèi)容可為：（1）溫度和pH的預(yù)處理時機(jī)？（2）為保證實驗結(jié)果的正確性，要仔細(xì)分析設(shè)計實驗方案，正確進(jìn)行實驗操作，避免無關(guān)變量的影響。（3）酶的作用條件比較溫和的原因是什么？（4）如何探究酶的最適溫度和最適pH？……

3.4 編寫實驗講義

按照上述實驗講義模板編寫實驗講義，主要需要編寫活動最開始的“簡介”，再根據(jù)之前確定的內(nèi)容填充講義模板。對于“影響酶活性的條件”，編寫的簡介可包括三部分內(nèi)容：酶的概念及本質(zhì)；酶活性受溫度和pH影響的實例介紹；變量、因變量、自變量、無關(guān)變量、對照實驗的解釋。

3.5 準(zhǔn)備教學(xué)材料

教師給學(xué)生準(zhǔn)備在課堂中使用的教學(xué)材料除了實驗材料外，還需要白板或電腦、筆、研究報告紙、實驗講義、同行評審指南、研究建議模板。

3.6 編寫實驗方案

根據(jù)以上信息及ADI的八個階段內(nèi)容可編寫應(yīng)用ADI的實驗教學(xué)方案。

4 總結(jié)

論證探究式教學(xué)模型是研究成熟的應(yīng)用于科學(xué)實驗教學(xué)中的科學(xué)探究教學(xué)模型。將ADI應(yīng)用于科學(xué)實驗中，學(xué)生參與不同種類的論證，讓學(xué)生真實體會科學(xué)知識的產(chǎn)生過程，體驗科學(xué)家通過收集和分析數(shù)據(jù)得到證據(jù)從而支持自己主張的過程，體驗主張受到批判和評價并給予反駁的過程，體驗論證不斷修改完善的過程。將ADI應(yīng)用于科學(xué)實驗雖是一項不小的挑戰(zhàn)，但教師可使用ADI研究團(tuán)隊已開發(fā)的書籍、工具等設(shè)計實踐ADI實驗教學(xué)。

參考文獻(xiàn)：

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