ADI教學模式在生物學實驗教學中的應用

施源 解凱彬

摘要以“果汁中的果膠和果膠酶”實驗為例，探討ADI教學模式應用于生物學實驗教學的過程與方法。

關鍵詞 ADI教學模式 實驗教學 論證能力

中圖分類號G633. 91文獻標志碼B

從20世紀90年代開始，論證活動被逐漸引入課堂，我國《普通高中生物學課程標準（2017年版）》中明確提及要“針對生物學相關問題，運用科學思維方法展開探討、審視或論證”。若教師能在中學生物學實驗教學中融入論證教學，可以豐富與發展科學探究教學途徑，使學生得到知識與素養的全面發展。

1基于ADI教學模式的實驗教學概述

Sampson等人在2008年提出了一種新的科學教育的教學模式——論證式探究教學模式（ArgumentDriven Inquiry instructionalmodel，簡稱ADI），屬于浸入式論證教學策略中的一種。此模式的理論基礎是建構主義學習理論，最初提出的ADI模型包含7個步驟，經過大量實踐研究后，最終修改為8個步驟，分別為：明確課堂任務階段、收集數據和資料階段、嘗試生成論點階段、論證階段、撰寫研究報告階段、雙盲評審階段、修改階段、總結和反思階段。與傳統的教學相比，ADI教學模式的優勢在于引導學生了解科學認識的生成需要科學證據作為支撐。因此，該模式是一種啟發學生思維的積極主動的教學模式。

在ADI教學模式中，有論點、論據和論證3個最主要的部分。ADI教學模式的論點即學習者的主張，是對研究問題的回答；論據是指收集得到的資料，用于支持論點，論據的形式可以是測量所得的數據、觀察得到的現象、分析得到的發現等；在有了論點和論據之后就要進行論證，論證是依賴邏輯推理、選擇論據證明論點的過程。根據ADI教學模式的基本思路，將教學的實施框架設計如圖1所示。

下面以浙科版生物選修1中“果汁中的果膠和果膠酶”這一實驗為例，闡述如何將ADI教學模式應用于生物學實驗教學，以期為日后的教學實踐提供參考。

2“果汁中的果膠和果膠酶”實驗介紹

“果汁中的果膠和果膠酶”是浙科版高中生物《選修1·生物技術實踐》第二部分“酶的應用”中的實驗。本實驗的內容是探究利用蘋果或山楂勻漿制作果汁的最佳條件、檢測果膠酶的活性、了解果膠酶對果汁形成的作用和收集果膠酶的應用材料。學生通過本實驗，可深入認識果膠酶的化學性質及果膠酶的作用。本實驗的材料獲取簡易、實驗流程無復雜操作，有利于學生自主開展實驗設計、收集證據；同時，實驗嚴格遵循單一變量原則，每組實驗組的控制條件不同，給予了學生足夠的空間開展論證。

2.1實驗原理

果膠是植物細胞壁的主要成分，由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯組成。果膠起著將植物細胞粘合在一起的作用，去掉果膠，就會使植物組織變得松散。果膠不溶于乙醇，這是鑒別果膠的一種簡易方法。果膠酶和果膠甲酯酶可水解果膠，與制取果汁有關。經過果膠酶處理，果膠被分解，然后凝沉，使果汁澄清。

2.2實驗用品

勻漿機、水果刀、燒杯、水浴鍋、試管、量筒、蘋果、果膠酶溶液、體積分數95%的乙醇溶液。

3實驗教學過程

3.1創設問題情境，明晰探究主題

核心素養背景下的中學生物學教學倡導學生在解決問題過程中獲取知識。本節實驗伊始，教師展示通過榨取獲得的蘋果汁以及市面上購買得的某品牌蘋果汁，引發學生思考兩者的差異：榨取的蘋果汁溶液十分渾濁，顏色偏深；市面購得的蘋果汁清澈透明。于是，學生產生了探究“如何制作果汁”的學習需求。教師借此創設了真實的問題情境，提升了學生的探究興趣。

學生聯系所學知識，聯想到要想獲得澄清的果汁應當去除細胞壁中的果膠，并進一步展開思考：如何去除果膠？此時，教師可引入果膠酶的相關知識：果膠酶可以催化果膠分解。學生基于以上信息明確探究主題：通過添加果膠酶是否可以使制作的果汁更澄清？什么條件下效果最好呢？

3.2設計實驗方案，收集證據，生成論點

隨后，教師向每個小組提供實驗單，實驗單上涵蓋了提供的實驗器材，為學生自主設計實驗方案提供了支持。教師引導學生根據已學知識和提供的器材設計實驗方案，并在實驗單上記錄實驗過程、實驗數據等論據。學生在設計實驗方案的過程中，教師可以拋出問題：為證明果膠酶的作用要如何設置實驗組？酶具有怎樣的特點，應提供什么條件？如何提高實驗效率，幫助聚合物凝沉？怎么證明果膠確實被催化分解了？如何判斷果汁制作的效果？教師利用這些問題，幫助學生搭建支架，降低了學生的探究難度。這樣通過生生、師生交流討論、修正完善后，形成了實驗方案（表1）。

學生按照方案完成實驗，根據獲得的證據生成論點：通過添加果膠酶以催化分解果膠，使制作的果汁更澄清、出汁率更高、加熱的條件更有利于制作。

3.3開展論證活動，完善修正

針對實驗結果以及收集到的資料，學生可以嘗試初步論證，在實驗單上記錄。然后，以小組為單位在課堂進行展示分享，其他組可以質疑、提問，小組對收到的質疑進行再次論證，提出解決方案。小組之間互相論證的過程完善了對實驗結果的討論（表2）。

在修正過程中，如有需要，小組學生可以重新收集數據，教師應允許學生嘗試失敗，鼓勵學生從錯誤中反思和提升，這樣能夠促進學生更深入地體會不同方案的差異和優點。

本實驗還有許多探討的空間。例如，不同酶量對果汁澄清度和出汁量會有什么影響？經過酶解后再加熱這一步驟中析出的物質到底是什么？不同溫度下的酶促反應會收獲怎樣的結果？在有余力的情況下，教師可以鼓勵學生創新實驗設計，延伸本實驗的論證空間，構建出一種開放性的新課程體系，讓學生體會科學探究的魅力。

3.4撰寫探究報告，互評提升

論文寫作是科學研究的重要組成部分。科學家不僅需要通過論文寫作分享自己的研究成果，而且還要理解和評估他人的研究論文。因此，教師可以以課后作業的形式，引導學生用清晰簡潔的語言撰寫探究報告。探究報告主要圍繞3個基本問題：你想做什么？你是怎么做的？你的論證過程是什么？收到報告后，教師將報告復印件隨機發送給不同小組進行匿名評審，引導同伴從探究目標、實驗過程、科學論證和論文寫作4個方面進行評價。根據Sampson所提出的雙盲評審表進行改編，設計的評價表見表3。

這一環節不僅深化了學生對實驗探究內容的理解，也通過互評提升了科學推理能力和基于書面的論證能力，而且能夠及時反饋教學效果，為教學的進一步改進提供了重要的依據。

4反思與建議

4.1論證探究式教學模式具有廣泛的應用空間

現階段，我國高中學校一節生物課堂的時間大約在40～45 min，而論證是一個耗時長、論證過程較細的活動，僅僅依賴課堂是遠遠不夠的。教師可以開設ADI教學模式下的生物實驗選修課程，在為期一學期的教學活動中，安排數個探究主題，讓學生成為課堂的主人，充分發揮ADI教學模式對培養學生論證能力的效果。

4.2對于開發創造性的學習資源提出了新的要求

基于ADI教學模式的實驗探究活動離不開選擇和確定恰當的主題，并不是所有課內實驗都能很好地運用ADI教學模式。截止目前，基于ADI教學模式的教學設計還很少，教師除了選擇合適的課本主題外，也可以發現生活中的奇妙現象，引入生活情境，并與ADI教學模式結合，開發創造性的學習資源，讓學生自主探究，提升學習興趣，進一步發揮模式的功能。

4.3推動構建了師生學習共同體

在利用ADI教學模式進行實驗教學的過程中，合作學習小組的建立為完成論證學習任務提供了可能性。前期，教師給出學習任務，小組成員在分享、交流的基礎上又有各自明確的分工。實際操作過程中，學生輪流進行課堂匯報，其他小組提出質疑，促進論證的完善。教師可以隨時插入，開展過程性評價，旁聽組內論證。最后，教師把關提交報告的質量。整個過程事實上構建了一個師生學習共同體，提升了學生的積極性和參與度。

綜上，將ADI教學模式融入生物實驗教學使得學生體會科學家科學探究、論證的過程，這種深入的探究過程促使學生主動構建生物學概念，掌握科學探究，特別是論證的技能與方法，也促進了學生對科學本質的理解。但目前而言，ADI教學在我國教學實施依然不夠廣泛，存在一些問題，如教師缺乏經驗與相關素養、課時時長不夠、評價工具不健全、學生科學寫作能力缺乏等。生物實驗教學還需要不斷創新，期待更多的研究者關注ADI教學，嘗試使用ADI教學模式改進教學活動設計，促使生物實驗教學的進一步發展。

參考文獻：

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