ADI教學(xué)模式在生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

施源 解凱彬

摘要以“果汁中的果膠和果膠酶”實(shí)驗(yàn)為例，探討ADI教學(xué)模式應(yīng)用于生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過(guò)程與方法。

關(guān)鍵詞 ADI教學(xué)模式 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 論證能力

中圖分類號(hào)G633. 91文獻(xiàn)標(biāo)志碼B

從20世紀(jì)90年代開始，論證活動(dòng)被逐漸引入課堂，我國(guó)《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中明確提及要“針對(duì)生物學(xué)相關(guān)問(wèn)題，運(yùn)用科學(xué)思維方法展開探討、審視或論證”。若教師能在中學(xué)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中融入論證教學(xué)，可以豐富與發(fā)展科學(xué)探究教學(xué)途徑，使學(xué)生得到知識(shí)與素養(yǎng)的全面發(fā)展。

1基于ADI教學(xué)模式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)概述

Sampson等人在2008年提出了一種新的科學(xué)教育的教學(xué)模式——論證式探究教學(xué)模式（ArgumentDriven Inquiry instructionalmodel，簡(jiǎn)稱ADI），屬于浸入式論證教學(xué)策略中的一種。此模式的理論基礎(chǔ)是建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論，最初提出的ADI模型包含7個(gè)步驟，經(jīng)過(guò)大量實(shí)踐研究后，最終修改為8個(gè)步驟，分別為：明確課堂任務(wù)階段、收集數(shù)據(jù)和資料階段、嘗試生成論點(diǎn)階段、論證階段、撰寫研究報(bào)告階段、雙盲評(píng)審階段、修改階段、總結(jié)和反思階段。與傳統(tǒng)的教學(xué)相比，ADI教學(xué)模式的優(yōu)勢(shì)在于引導(dǎo)學(xué)生了解科學(xué)認(rèn)識(shí)的生成需要科學(xué)證據(jù)作為支撐。因此，該模式是一種啟發(fā)學(xué)生思維的積極主動(dòng)的教學(xué)模式。

在ADI教學(xué)模式中，有論點(diǎn)、論據(jù)和論證3個(gè)最主要的部分。ADI教學(xué)模式的論點(diǎn)即學(xué)習(xí)者的主張，是對(duì)研究問(wèn)題的回答；論據(jù)是指收集得到的資料，用于支持論點(diǎn)，論據(jù)的形式可以是測(cè)量所得的數(shù)據(jù)、觀察得到的現(xiàn)象、分析得到的發(fā)現(xiàn)等；在有了論點(diǎn)和論據(jù)之后就要進(jìn)行論證，論證是依賴邏輯推理、選擇論據(jù)證明論點(diǎn)的過(guò)程。根據(jù)ADI教學(xué)模式的基本思路，將教學(xué)的實(shí)施框架設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)為例，闡述如何將ADI教學(xué)模式應(yīng)用于生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，以期為日后的教學(xué)實(shí)踐提供參考。

2“果汁中的果膠和果膠酶”實(shí)驗(yàn)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(shù)實(shí)踐》第二部分“酶的應(yīng)用”中的實(shí)驗(yàn)。本實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容是探究利用蘋果或山楂勻漿制作果汁的最佳條件、檢測(cè)果膠酶的活性、了解果膠酶對(duì)果汁形成的作用和收集果膠酶的應(yīng)用材料。學(xué)生通過(guò)本實(shí)驗(yàn)，可深入認(rèn)識(shí)果膠酶的化學(xué)性質(zhì)及果膠酶的作用。本實(shí)驗(yàn)的材料獲取簡(jiǎn)易、實(shí)驗(yàn)流程無(wú)復(fù)雜操作，有利于學(xué)生自主開展實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、收集證據(jù)；同時(shí)，實(shí)驗(yàn)嚴(yán)格遵循單一變量原則，每組實(shí)驗(yàn)組的控制條件不同，給予了學(xué)生足夠的空間開展論證。

2.1實(shí)驗(yàn)原理

果膠是植物細(xì)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(xì)胞粘合在一起的作用，去掉果膠，就會(huì)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(jiǎn)易方法。果膠酶和果膠甲酯酶可水解果膠，與制取果汁有關(guān)。經(jīng)過(guò)果膠酶處理，果膠被分解，然后凝沉，使果汁澄清。

2.2實(shí)驗(yàn)用品

勻漿機(jī)、水果刀、燒杯、水浴鍋、試管、量筒、蘋果、果膠酶溶液、體積分?jǐn)?shù)95%的乙醇溶液。

3實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程

3.1創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，明晰探究主題

核心素養(yǎng)背景下的中學(xué)生物學(xué)教學(xué)倡導(dǎo)學(xué)生在解決問(wèn)題過(guò)程中獲取知識(shí)。本節(jié)實(shí)驗(yàn)伊始，教師展示通過(guò)榨取獲得的蘋果汁以及市面上購(gòu)買得的某品牌蘋果汁，引發(fā)學(xué)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(gòu)得的蘋果汁清澈透明。于是，學(xué)生產(chǎn)生了探究“如何制作果汁”的學(xué)習(xí)需求。教師借此創(chuàng)設(shè)了真實(shí)的問(wèn)題情境，提升了學(xué)生的探究興趣。

學(xué)生聯(lián)系所學(xué)知識(shí)，聯(lián)想到要想獲得澄清的果汁應(yīng)當(dāng)去除細(xì)胞壁中的果膠，并進(jìn)一步展開思考：如何去除果膠？此時(shí)，教師可引入果膠酶的相關(guān)知識(shí)：果膠酶可以催化果膠分解。學(xué)生基于以上信息明確探究主題：通過(guò)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(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，收集證據(jù)，生成論點(diǎn)

隨后，教師向每個(gè)小組提供實(shí)驗(yàn)單，實(shí)驗(yàn)單上涵蓋了提供的實(shí)驗(yàn)器材，為學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案提供了支持。教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)已學(xué)知識(shí)和提供的器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并在實(shí)驗(yàn)單上記錄實(shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等論據(jù)。學(xué)生在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的過(guò)程中，教師可以拋出問(wèn)題：為證明果膠酶的作用要如何設(shè)置實(shí)驗(yàn)組？酶具有怎樣的特點(diǎn)，應(yīng)提供什么條件？如何提高實(shí)驗(yàn)效率，幫助聚合物凝沉？怎么證明果膠確實(shí)被催化分解了？如何判斷果汁制作的效果？教師利用這些問(wèn)題，幫助學(xué)生搭建支架，降低了學(xué)生的探究難度。這樣通過(guò)生生、師生交流討論、修正完善后，形成了實(shí)驗(yàn)方案（表1）。

學(xué)生按照方案完成實(shí)驗(yàn)，根據(jù)獲得的證據(jù)生成論點(diǎn)：通過(guò)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(dòng)，完善修正

針對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及收集到的資料，學(xué)生可以嘗試初步論證，在實(shí)驗(yàn)單上記錄。然后，以小組為單位在課堂進(jìn)行展示分享，其他組可以質(zhì)疑、提問(wèn)，小組對(duì)收到的質(zhì)疑進(jìn)行再次論證，提出解決方案。小組之間互相論證的過(guò)程完善了對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的討論（表2）。

在修正過(guò)程中，如有需要，小組學(xué)生可以重新收集數(shù)據(jù)，教師應(yīng)允許學(xué)生嘗試失敗，鼓勵(lì)學(xué)生從錯(cuò)誤中反思和提升，這樣能夠促進(jìn)學(xué)生更深入地體會(huì)不同方案的差異和優(yōu)點(diǎn)。

本實(shí)驗(yàn)還有許多探討的空間。例如，不同酶量對(duì)果汁澄清度和出汁量會(huì)有什么影響？經(jīng)過(guò)酶解后再加熱這一步驟中析出的物質(zhì)到底是什么？不同溫度下的酶促反應(yīng)會(huì)收獲怎樣的結(jié)果？在有余力的情況下，教師可以鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，延伸本實(shí)驗(yàn)的論證空間，構(gòu)建出一種開放性的新課程體系，讓學(xué)生體會(huì)科學(xué)探究的魅力。

3.4撰寫探究報(bào)告，互評(píng)提升

論文寫作是科學(xué)研究的重要組成部分。科學(xué)家不僅需要通過(guò)論文寫作分享自己的研究成果，而且還要理解和評(píng)估他人的研究論文。因此，教師可以以課后作業(yè)的形式，引導(dǎo)學(xué)生用清晰簡(jiǎn)潔的語(yǔ)言撰寫探究報(bào)告。探究報(bào)告主要圍繞3個(gè)基本問(wèn)題：你想做什么？你是怎么做的？你的論證過(guò)程是什么？收到報(bào)告后，教師將報(bào)告復(fù)印件隨機(jī)發(fā)送給不同小組進(jìn)行匿名評(píng)審，引導(dǎo)同伴從探究目標(biāo)、實(shí)驗(yàn)過(guò)程、科學(xué)論證和論文寫作4個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。根據(jù)Sampson所提出的雙盲評(píng)審表進(jìn)行改編，設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)表見表3。

這一環(huán)節(jié)不僅深化了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)探究?jī)?nèi)容的理解，也通過(guò)互評(píng)提升了科學(xué)推理能力和基于書面的論證能力，而且能夠及時(shí)反饋教學(xué)效果，為教學(xué)的進(jìn)一步改進(jìn)提供了重要的依據(jù)。

4反思與建議

4.1論證探究式教學(xué)模式具有廣泛的應(yīng)用空間

現(xiàn)階段，我國(guó)高中學(xué)校一節(jié)生物課堂的時(shí)間大約在40～45 min，而論證是一個(gè)耗時(shí)長(zhǎng)、論證過(guò)程較細(xì)的活動(dòng)，僅僅依賴課堂是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。教師可以開設(shè)ADI教學(xué)模式下的生物實(shí)驗(yàn)選修課程，在為期一學(xué)期的教學(xué)活動(dòng)中，安排數(shù)個(gè)探究主題，讓學(xué)生成為課堂的主人，充分發(fā)揮ADI教學(xué)模式對(duì)培養(yǎng)學(xué)生論證能力的效果。

4.2對(duì)于開發(fā)創(chuàng)造性的學(xué)習(xí)資源提出了新的要求

基于ADI教學(xué)模式的實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)離不開選擇和確定恰當(dāng)?shù)闹黝}，并不是所有課內(nèi)實(shí)驗(yàn)都能很好地運(yùn)用ADI教學(xué)模式。截止目前，基于ADI教學(xué)模式的教學(xué)設(shè)計(jì)還很少，教師除了選擇合適的課本主題外，也可以發(fā)現(xiàn)生活中的奇妙現(xiàn)象，引入生活情境，并與ADI教學(xué)模式結(jié)合，開發(fā)創(chuàng)造性的學(xué)習(xí)資源，讓學(xué)生自主探究，提升學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)一步發(fā)揮模式的功能。

4.3推動(dòng)構(gòu)建了師生學(xué)習(xí)共同體

在利用ADI教學(xué)模式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過(guò)程中，合作學(xué)習(xí)小組的建立為完成論證學(xué)習(xí)任務(wù)提供了可能性。前期，教師給出學(xué)習(xí)任務(wù)，小組成員在分享、交流的基礎(chǔ)上又有各自明確的分工。實(shí)際操作過(guò)程中，學(xué)生輪流進(jìn)行課堂匯報(bào)，其他小組提出質(zhì)疑，促進(jìn)論證的完善。教師可以隨時(shí)插入，開展過(guò)程性評(píng)價(jià)，旁聽組內(nèi)論證。最后，教師把關(guān)提交報(bào)告的質(zhì)量。整個(gè)過(guò)程事實(shí)上構(gòu)建了一個(gè)師生學(xué)習(xí)共同體，提升了學(xué)生的積極性和參與度。

綜上，將ADI教學(xué)模式融入生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)使得學(xué)生體會(huì)科學(xué)家科學(xué)探究、論證的過(guò)程，這種深入的探究過(guò)程促使學(xué)生主動(dòng)構(gòu)建生物學(xué)概念，掌握科學(xué)探究，特別是論證的技能與方法，也促進(jìn)了學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解。但目前而言，ADI教學(xué)在我國(guó)教學(xué)實(shí)施依然不夠廣泛，存在一些問(wèn)題，如教師缺乏經(jīng)驗(yàn)與相關(guān)素養(yǎng)、課時(shí)時(shí)長(zhǎng)不夠、評(píng)價(jià)工具不健全、學(xué)生科學(xué)寫作能力缺乏等。生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)還需要不斷創(chuàng)新，期待更多的研究者關(guān)注ADI教學(xué)，嘗試使用ADI教學(xué)模式改進(jìn)教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)，促使生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展。

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