以概念為起點的ADI教學模型改良嘗試

朱靈君

摘要 以“碳反應過程”教學為例，闡述了以概念為起點的論證教學過程。通過概念架構和主張提出、主張論證和完善、概念強化和應用三個階段，對傳統論證過程進行改良，有效提升學生的科學思維能力。

關鍵詞 論證教學 光合作用 碳反應 科學思維

中圖分類號 G633.91????????????? 文獻標志碼 B

論證是指共同圍繞某一論題，利用科學的方法收集證據，解釋和聯系證據、評價自己及他人的證據與觀點之間的相關性，促進思維的共享與交鋒，最終達成共識的活動。論證式教學是將論證活動引入課堂，作為教學重要環節的教學模式。這與生物學通過實驗和探究發現并總結自然界普遍規律的學科本質相吻合。《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》要求學生通過高中生物學課程的學習，形成科學思維的習慣，能運用已學的生物學知識、證據和邏輯對生物學議題進行思考和論證。

ADI 教學模型（論證-探究式模型）由美國Victor Sampson等人提出，將論證環節整合到探究過程中，并且融合了其他科學中常規的實踐活動，如撰寫研究報告、互評、反思等環節。其過程非常符合生物科學以實驗為基礎的特點，在日常教學中較為常用。實踐證明，科學的論證教學是培養學生形成科學思維的有效方法。在課堂上，教師引導學生通過論證經歷類似科學研究的論證過程，有利于學生理解科學概念和科學本質，并促進其思維發展。

在日常運用ADI 論證模型進行教學時，在以科學史為起點的論證教學中，學生能很快地提出正確的主張，論證的氛圍也不熱烈。其主要的原因在于論證的結果是教材中直接呈現的概念。例如，以“碳反應中碳元素的轉移路線”的教學為例，傳統的論證教學過程如圖1所示，在以翻閱教材為主的論證過程中，大部分學生能很快地提出正確主張。課后與學生的交流，發現產生這種現象的原因是需要學生最后得出的觀點（碳反應過程）在教材中已經明確呈現。論證是基于已有資料或已知為真的命題，通過推理確定另一命題真實或虛假的過程，而采用以經典科學史為起點的論證教學，卻是用已知（經典科學史）去論證已知（教材呈現的概念）。在這樣的論證過程中，學生很難有充分的思考。所謂的思維碰撞變成一場演出，使嚴謹的實驗和探究過程變為一本精美的劇本。

為了更好地將ADI 論證模型運用到日常教學中，筆者將論證的起點從經典科學史實驗調整為教材明確呈現的概念，將論證教學的重點放在以下幾方面：如何設計實驗來獲得已知概念;如何從實驗結果獲得正確的實驗結論;如何用正確的科學思想分析問題和解決問題。整體教學流程如圖2所示。

碳反應是光合作用教學中的一個環節，涉及的次位概念是“碳反應將CO2還原為糖，并將光反應提供的能量儲存在糖等化合物中”。學生已經學習了光合作用總述、光合色素和光反應的相關知識。下面以碳反應過程中碳元素轉移路線的教學為例，闡述論證教學過程。

1 概念架構和主張提出階段

生物學概念是從大量的生物學事實中歸納出來的，因此生物學教學必須基于生物學事實。在本階段，學生搭建模型，熟悉教材中的關鍵名詞，初步建立起名詞間的相互關系，并依據要求完成個人主張。

教師提前制作引導學案，為學生的學習提供支架。引導學案包括相關概念、關鍵名詞、問題和個人主張需要包括的內容。學生借助教師預設的支架，閱讀教材，并通過獨立思考，完成個人主張表（表1）。

在本階段，學生熟悉教材相關內容，也讓學生初步體驗科學實驗的整體過程。這有利于培養學生的科學探究素養和對實驗的整體把握，為下一階段的順利開展做好鋪墊。

2 主張論證和完善階段

在本階段，教師引導學生從下述幾個角度對主張進行論證：實驗設計和預期結果是否可以證明已有概念;實驗分組是否正確;自變量、因變量和觀測指標的選取是否合適;所選用的實驗技術是否適合。

2.1小組論證環節

小組論證的目的是在個人主張的基礎上，小組討論，糾正錯誤主張，完善正確的主張。

（1）組員提出個人主張，小組合并相似主張。

小組成員依次簡述自己的主張，著重闡述實驗設計和預期結果如何證明已有概念。接著，小組討論、合并相似主張。對不能合并的主張，小組成員對主張和相關資料進行論證，由提出主張的成員闡釋理由，其他成員提出質疑。小組逐步修訂和完善主張，達成組內共識，形成小組的集體主張。本節課的小組主張見表2。

（2）完善資料、厘清關系，完成小組主張表。

在形成小組主張后，小組組員合作，逐步完成小組主張表（表2）。首先，組長匯總組員個人主張表中的有關資料。然后，小組成員對小組主張進行集體論證，找出可能存在的思維漏洞和科學錯誤，在論證記錄表中記錄進一步需求的資料。最后，小組成員分工合作，部分成員負責尋找資料，部分成員負責完善論證框架，部分成員負責小組主張的闡述。

在小組論證環節，教師引導學生開展科學思維，促進學生實現主動學習。教師的引導分為預先引導和過程性引導。預先引導包括提供論證記錄表和主張表等論證工具，預設引導性支架等。過程性引導包括課堂氛圍營造、糾正錯誤的論證方向和論證方式。

2.2班級論證環節

班級論證的主要目的是利用具有一定代表性的小組主張，引導全班學生對不同主張進行思考和論證，進一步感悟科學實驗的嚴謹性，訓練和提升對實驗分組、實驗變量控制和結果分析的能力。

首先，教師選取具有代表性的小組闡述小組主張，營造矛盾沖突。然后由全體學生進行逐一論證，糾錯和完善。在實際教學過程中，通過小組論證階段，所有的小組都提出了依據產物出現的先后順序來確定碳反應中碳元素路線的實驗思路，但在具體的實驗過程、變量控制和結果呈現上都有不同的觀點。對于不同的主張，教師引導學生采取質疑、辯護、修正的過程去除錯誤方案、修正和完善正確方案（表3），最后獲得班級集體主張（表4）。

3 概念強化和應用階段

獲得班級主張后，教師展示經典科學實驗——卡爾文的小球藻實驗。學生經過之前的小組論證和班級論證，能充分掌握實驗過程，對比較班級主張和經典科學實驗方案有很高的熱情。在比較的過程中，教師也可以適時提出一些問題，引導學生明確實驗方案的區別，感受科學經典實驗的魅力。例如，為什么用小球藻？甲醇的作用如何？……

在教學的最后階段，教師提出問題，引導學生深入思考：

①如何證明CO2里的碳元素全部進入了三碳糖，并離開碳反應？

②實踐證明高頻次間歇光照的總體效率高于一直光照，如何理解？

③如何提高農作物的光合作用強度？

問題①意在提升學生對碳反應過程和探究實驗的理解;問題②意在引導學生將之前所學的光反應和碳反應聯系起來，進而以整體的概念理解光合作用;問題③意在引導學生將所學知識與實際應用相聯系，學以致用。

4 教學反思

以 ADI 模型為基礎的論證教學使學生能真正體會到教材概念得出的科學實驗過程，感悟科學探究的真諦，鍛煉了實驗設計、變量控制、結果分析的能力。在整個教學過程中，學生參與度高，主動思考、討論和解決問題的動力強。通過論證教學，學生對由生物學事實歸納總結出生物學概念和由概念預測事實的能力有了顯著的提高，對于碳反應的相關知識內容的掌握也更加牢固。本次教學研究也發現了一些需要注意的問題，如教學時間較緊，教學節奏控制需要更加緊湊，教師需要更多地關注學生論證的方向等。

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