基于證據意識培養的高中生物學ATDE教學設計

馮慧琳　高學林

［摘 要］教師在培養學生的科學思維時除了要注重培養學生崇尚嚴謹和務實的求知態度，還要注重培養學生的證據意識。ATDE教學模式通過“問、想、做、評”四個環節，架設探究式教學中的循證軌道，以獲取證據為主線引導學生體會科學驗證過程，培養學生的證據意識。文章以“DNA的復制為例”，闡述如何圍繞“問、想、做、評”四個環節進行高中生物學ATDE教學設計。

［關鍵詞］證據意識；ATDE教學模式；高中生物學；教學設計

［中圖分類號］? ? G633.91? ? ? ? ［文獻標識碼］? ? A? ? ? ? ［文章編號］? ? 1674-6058（2023）20-0093-04

《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《課標》）指出：“科學思維”是指尊重事實和證據，崇尚嚴謹和務實的求知態度，運用科學的思維方法認識事物、解決實際問題的思維習慣和能力。教師應以培養學生的證據意識為關鍵線索，引導學生實事求是地基于證據，運用歸納與概括、演繹與推理等方法探求新知，從而有效培養學生的科學思維。教師在培養學生科學思維時多注重模型與建模、創造性思維等的培養，而忽略了證據意識的培養。實踐表明，在高中生物學教學中應用ATDE教學模式，有助于教師培養學生的證據意識。

一、ATDE教學模式有助于高中生物學教學中學生證據意識的培養

嚴謹和務實的求知態度是運用思維方法的前提。“嚴謹”是指從獲取證據到運用證據再到得出結論的邏輯線都是無漏洞的。“務實”是指依據科學史等資料或親自實驗得出的證據，實事求是地推理問題。《課標》提出，要能夠運用已有的生物學知識、證據和邏輯對生物學議題進行思考或展開論證。這就要求教師以問題為導向和主線，以事實和證據為基礎，指引學生步步揭秘，從而培養學生的證據意識。

我國臺灣學者陳龍安教授提出的ATDE教學模式，由“問（Ask）”“想（Think）”“做（Do）”“評（Evaluate）”四個環節組成。在高中生物學教學中應用ATDE教學模式可讓學生基于生物學事實和證據運用歸納與概括、演繹與推理等方法，探討、闡釋生命現象及規律，審視或論證生物學社會議題，有利于學生證據意識的培養。首先，教師可以創設情境以“問”激發學生為求知而主動獲得證據；其次，引導學生條分縷析地“想”，梳理邏輯，總結所需的證據，批判性地看待所需證據的相關性；然后，在“做”中尋找和獲取相關證據，運用證據論證問題，科學表達所得結論；最后，以科學思維層級評價量表的形式引導學生自評和互評，使學生理解基于證據進行論證的原理。

二、高中生物學ATDE教學設計

下面以人教版生物學必修2第３章第３節 “DNA的復制”為例，圍繞“問、想、做、評”四環節進行高中生物學ATDE教學設計。

（一）問——創設問題情境，激發證據探索欲望

“問”作為ATDE教學的首要環節，其關鍵是能否真正擊中學生的興趣點，以及能否激發學生的證據探索意識。而這要看教師設問的功力，想要擊中學生的興趣點，設問應是有趣的、有意義的。一方面要巧妙聯系日常生活中的生物、現象、事件，問出新意；另一方面要注意問題不宜過于寬泛、難度太大，避免學生望而卻步。更重要的是，要在學生探索問題的過程中多鋪層臺階，層層遞進地引導學生尋找事實和證據，幫助學生樹立自信心，激發學生探索證據的欲望。

例如，教師引導學生回顧DNA的結構后，引用資料，創設問題。

資料：沃森和克里克在發表DNA雙螺旋結構的那篇著名短文的結尾處寫道：“值得注意的是，我們提出的這種堿基特異性配對方式，暗示著遺傳物質進行復制的一種可能的機制。”

問題：DNA的復制方式究竟是怎樣的？請用畫圖的形式呈現所有的可能性，并嘗試論證自己認為正確的方式。

教師從復習DNA的結構入手，為學生的思考提供了知識證據。而后，以科學家的探究困惑為資料，讓學生角色代入沿著科學家的思路深入分析與思考。為避免學生因課前預習而先入為主地認定正確機制，教師先引導學生思考所有的可能與傾向，并要求學生從中選擇自己認為正確的方式進行論證，進一步挖掘有效證據。與此同時，明確用畫圖的形式呈現，提供路徑，降低難度。

（二）想——厘清論證思路，明確證據方向

“想”是對證據意識中“嚴謹”的落實。在有主動尋求證據的意識后，學生應思考的是如何一步步推得真知，而非想當然地直接認定結果。于思路而言，可以分為問題線和證據線。通過問題線，用推理的方法將一個大問題步步拆解，使其變為能直接解決的一個個子問題，從而厘清后續的論證方向。通過證據線，引導學生聯系所學知識，用舊知盤活新知，讓“想”落到實處，提升學生的自主學習能力和知識遷移能力。問題線和證據線兩者相輔相成，問題線為尋找證據提供了明確的方向，大大提高了學生所尋找的證據的相關性和準確性。問題線的走向也是基于科學真實的證據，如若找不到合適的證據落實問題，問題線將就此中斷，推理也便不再嚴謹。

例如，如何判斷DNA分子復制的哪種機制是正確的？通過提供學習單（見表1），引導學生順著問題線和證據線設計論證思路，并給予學生充分的時間自主思考和填寫學習單。繼而進一步提出兩個問題，供學生展開研學，同時為下一步的“做”指明側重點。

問題1：同位素標記法可以區分DNA分子中的母鏈和子鏈，怎樣設計實驗方案？在這樣的條件下親代、子一代和子二代會是怎樣的結果？

問題2：應用密度梯度離心法可以將不同質量的物質分離，同位素標記后各復制方式得到的條帶位置應該是怎樣的？

教師在提出問題后不直接帶領學生一步步推理，而是通過學習單給學生提供推理思路，讓學生自主體驗環環相扣的思考過程，從“需要什么證據”到“尋找怎樣的證據”，細化所需證據的要求。在反復演繹推理以及評判推理過程是否嚴謹、合理的過程中，讓學生像科學家一樣“嚴謹”地探究問題，有效落實了問題線和證據線，使學生的證據意識顯性化。

（三）做——科學分析證據，體會驗證過程

“做”是指教師利用各種活動方式（如寫、說、演、操作等）讓學生邊想邊做，在做中學，用“務實”的精神在實際活動中驗證解決問題的方法并付諸行動。生物學證據主要有兩大類，分別是科學史中的事實或結論及親自實驗得到的結果。科學史中的證據是在事例中獲得的，主要強調其科學地分析和運用；而親自實驗得到的結果，可能因多方面因素影響而存在偶然性或產生誤差，非常考驗學生實事求是的科學態度。需要教師著力引導學生感悟，尊重事實，反復驗證，提升證據的可靠性。

例如，在“DNA的復制”一課的“思考·討論：證明DNA半保留復制的實驗”教學中，教師可以設計如下兩個環節。

環節1：學生自主閱讀教材“思考·討論”欄目中梅塞爾森和斯塔爾的實驗科學史，思考有關DNA的復制機制的假說，并回答以下問題：

（1）實驗結果與你的預期是否相同？

（2）采用同位素標記法和密度梯度離心法的實驗現象都是怎樣的？

（3）實驗得出的結論是什么？

通過閱讀，學生明確了DNA復制機制是半保留復制，并加深了對實驗原理和結果的理解。

環節2：投影呈現DNA復制的概念，以及以親代DNA為模板合成子代DNA的過程。待學生逐字閱讀后提出以下三個問題：

（1）DNA的復制過程分為哪幾步？

（2）DNA的復制需要哪些條件？（從模板、原料、能量、酶等方面考慮）

（3）DNA的復制有什么特點？

教師首先引導學生閱讀教材中DNA復制的示意圖及相關文字介紹，以科學實驗為證據，通過小組合作系統地分析與處理證據，驗證假說的正確性，從而增強學生科學驗證的成就感；然后播放DNA復制過程的動畫視頻，請兩名學生依據自學和討論結果，對照動畫視頻粗略描述DNA復制的整個過程；最后適時補充，引導學生處理證據，用動態模型幫助學生理解DNA復制機制。這樣的教學設計，能夠有效訓練學生對證據的處理與整合能力，這也是學生證據意識能否充分發揮作用的關鍵。

（四）評——評價進階思維，感悟科學論證

“評”是對教與學的總結與升華。可先由學生根據自己的認知和體驗進行自評與互評，而后教師提供評價量表做參考。沒有框架的束縛，學生往往會提出讓人眼前一亮的評價角度和看法。教師可設計核心素養層級評價表，運用于過程性評價，并結合科學家的論證實例，引領學生追求真理，養成嚴謹求證、大膽思考的精神。

例如，在教學的最后階段教師首先提出問題：DNA的半保留復制對保持遺傳信息的連續性有什么意義？用投影呈現核心素養層級評價表供學生參考（見表2），在學生小組討論后點名一兩個學生回答問題，并展示部分學生的學習單，組織學生自評和互評。然后，進一步呈現科學史上更多科學家對于DNA半保留復制的論證過程，引導學生體驗實驗證據如何打破人們的固有思維，鼓勵學生基于事實和證據提出有價值的問題。最后，師生共同得出結論：DNA通過復制，將遺傳信息從親代細胞傳遞給子代細胞，從而保持了遺傳信息的連續性。

三、運用ATDE教學模式培養學生證據意識的思考與建議

ATDE教學模式的四個環節逐層遞進、環環相扣，在高中生物學教學中應用ATDE教學模式，能夠有效培養學生的證據意識，厚植學生嚴謹務實的求知態度，使學生在做中思、學中悟，讓學生在充滿“愛”的氛圍中學習和成長，具有顯著的創新性和實用性。在實踐應用ATDE教學模式的過程中，教師應注意策略，靈活運用。

（一）緊貼課標，綜合運用教學方法

運用ATDE教學模式培養學生的證據意識，每一步均需保持嚴謹和務實的態度，但也會導致較高的理解難度，學生容易疲憊甚至有受挫感。因而，教師需要深入研讀課標，切實理解證據意識，運用建模、表格等形式豐富教學樣態，使學生證據意識的培養水到渠成。

（二）思維外顯，學習清單厘清邏輯

思維變化是一個隱性的過程，使得高中生物學探究式教學中的思維訓練的成效判斷和校正干預成為一個難題。學習清單不僅能夠呈現出探索過程的大致環節，給學生提供自主學習的機會，設計思維進階通道，而且能使學生的思維過程顯性化，較好地保持在循證的軌道上，減少思維偏移的現象。

（三）用好教材，感受證據意識滲透

教材的編寫蘊含內在的、清晰的主線邏輯，從宏觀來看，滲透著教育改革和課程設計的思想理念。吃透教材是最省力的教學設計思路。教師應在教材邏輯的基礎上具體設計ATDE教學模式的四環節，并圍繞著循證過程進行改編和擴展，使學生的證據意識培養能夠強有力地遵循課標要求。

［? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?］

［1］? 中華人民共和國教育部.普通高中生物學課程標準：2017年版2020年修訂［M］.北京：人民教育出版社，2020.

［2］? 林青.淺析證據意識及其在高中生物學必修2“遺傳與進化”模塊中的滲透［J］.中學生物教學，2020（9）：11-15.

［3］? 劉一.基于高考評價體系的高中生物學社會責任素養培育［J］.中學教學參考，2022（30）：22-24.

［4］? 許龍，劉暢.以論證式教學培養學生科學思維素養的實施策略探索［J］.大學，2023（2）：90-93.

［5］? 陳龍安.“問想做評”創造思考教學模式與實施策略［J］.創新人才教育，2016（2）：40-44.

（責任編輯 黃春香）