ADI教学模式在生物学实验教学中的应用

施源 解凯彬

摘要以“果汁中的果胶和果胶酶”实验为例，探讨ADI教学模式应用于生物学实验教学的过程与方法。

关键词 ADI教学模式 实验教学 论证能力

中图分类号G633. 91文献标志码B

从20世纪90年代开始，论证活动被逐渐引入课堂，我国《普通高中生物学课程标准（2017年版）》中明确提及要“针对生物学相关问题，运用科学思维方法展开探讨、审视或论证”。若教师能在中学生物学实验教学中融入论证教学，可以丰富与发展科学探究教学途径，使学生得到知识与素养的全面发展。

1基于ADI教學模式的实验教学概述

Sampson等人在2008年提出了一种新的科学教育的教学模式——论证式探究教学模式（ArgumentDriven Inquiry instructionalmodel，简称ADI），属于浸入式论证教学策略中的一种。此模式的理论基础是建构主义学习理论，最初提出的ADI模型包含7个步骤，经过大量实践研究后，最终修改为8个步骤，分别为：明确课堂任务阶段、收集数据和资料阶段、尝试生成论点阶段、论证阶段、撰写研究报告阶段、双盲评审阶段、修改阶段、总结和反思阶段。与传统的教学相比，ADI教学模式的优势在于引导学生了解科学认识的生成需要科学证据作为支撑。因此，该模式是一种启发学生思维的积极主动的教学模式。

在ADI教学模式中，有论点、论据和论证3个最主要的部分。ADI教学模式的论点即学习者的主张，是对研究问题的回答；论据是指收集得到的资料，用于支持论点，论据的形式可以是测量所得的数据、观察得到的现象、分析得到的发现等；在有了论点和论据之后就要进行论证，论证是依赖逻辑推理、选择论据证明论点的过程。根据ADI教学模式的基本思路，将教学的实施框架设计如图1所示。

下面以浙科版生物选修1中“果汁中的果胶和果胶酶”这一实验为例，阐述如何将ADI教学模式应用于生物学实验教学，以期为日后的教学实践提供参考。

2“果汁中的果胶和果胶酶”实验介绍

“果汁中的果胶和果胶酶”是浙科版高中生物《选修1·生物技术实践》第二部分“酶的应用”中的实验。本实验的内容是探究利用苹果或山楂匀浆制作果汁的最佳条件、检测果胶酶的活性、了解果胶酶对果汁形成的作用和收集果胶酶的应用材料。学生通过本实验，可深入认识果胶酶的化学性质及果胶酶的作用。本实验的材料获取简易、实验流程无复杂操作，有利于学生自主开展实验设计、收集证据；同时，实验严格遵循单一变量原则，每组实验组的控制条件不同，给予了学生足够的空间开展论证。

2.1实验原理

果胶是植物细胞壁的主要成分，由半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯组成。果胶起着将植物细胞粘合在一起的作用，去掉果胶，就会使植物组织变得松散。果胶不溶于乙醇，这是鉴别果胶的一种简易方法。果胶酶和果胶甲酯酶可水解果胶，与制取果汁有关。经过果胶酶处理，果胶被分解，然后凝沉，使果汁澄清。

2.2实验用品

匀浆机、水果刀、烧杯、水浴锅、试管、量筒、苹果、果胶酶溶液、体积分数95%的乙醇溶液。

3实验教学过程

3.1创设问题情境，明晰探究主题

核心素养背景下的中学生物学教学倡导学生在解决问题过程中获取知识。本节实验伊始，教师展示通过榨取获得的苹果汁以及市面上购买得的某品牌苹果汁，引发学生思考两者的差异：榨取的苹果汁溶液十分浑浊，颜色偏深；市面购得的苹果汁清澈透明。于是，学生产生了探究“如何制作果汁”的学习需求。教师借此创设了真实的问题情境，提升了学生的探究兴趣。

学生联系所学知识，联想到要想获得澄清的果汁应当去除细胞壁中的果胶，并进一步展开思考：如何去除果胶？此时，教师可引入果胶酶的相关知识：果胶酶可以催化果胶分解。学生基于以上信息明确探究主题：通过添加果胶酶是否可以使制作的果汁更澄清？什么条件下效果最好呢？

3.2设计实验方案，收集证据，生成论点

随后，教师向每个小组提供实验单，实验单上涵盖了提供的实验器材，为学生自主设计实验方案提供了支持。教师引导学生根据已学知识和提供的器材设计实验方案，并在实验单上记录实验过程、实验数据等论据。学生在设计实验方案的过程中，教师可以抛出问题：为证明果胶酶的作用要如何设置实验组？酶具有怎样的特点，应提供什么条件？如何提高实验效率，帮助聚合物凝沉？怎么证明果胶确实被催化分解了？如何判断果汁制作的效果？教师利用这些问题，帮助学生搭建支架，降低了学生的探究难度。这样通过生生、师生交流讨论、修正完善后，形成了实验方案（表1）。

学生按照方案完成实验，根据获得的证据生成论点：通过添加果胶酶以催化分解果胶，使制作的果汁更澄清、出汁率更高、加热的条件更有利于制作。

3.3开展论证活动，完善修正

针对实验结果以及收集到的资料，学生可以尝试初步论证，在实验单上记录。然后，以小组为单位在课堂进行展示分享，其他组可以质疑、提问，小组对收到的质疑进行再次论证，提出解决方案。小组之间互相论证的过程完善了对实验结果的讨论（表2）。

在修正过程中，如有需要，小组学生可以重新收集数据，教师应允许学生尝试失败，鼓励学生从错误中反思和提升，这样能够促进学生更深入地体会不同方案的差异和优点。

本实验还有许多探讨的空间。例如，不同酶量对果汁澄清度和出汁量会有什么影响？经过酶解后再加热这一步骤中析出的物质到底是什么？不同温度下的酶促反应会收获怎样的结果？在有余力的情况下，教师可以鼓励学生创新实验设计，延伸本实验的论证空间，构建出一种开放性的新课程体系，让学生体会科学探究的魅力。

3.4撰写探究报告，互评提升

论文写作是科学研究的重要组成部分。科学家不仅需要通过论文写作分享自己的研究成果，而且还要理解和评估他人的研究论文。因此，教师可以以课后作业的形式，引导学生用清晰简洁的语言撰写探究报告。探究报告主要围绕3个基本问题：你想做什么？你是怎么做的？你的论证过程是什么？收到报告后，教师将报告复印件随机发送给不同小组进行匿名评审，引导同伴从探究目标、实验过程、科学论证和论文写作4个方面进行评价。根据Sampson所提出的双盲评审表进行改编，设计的评价表见表3。

这一环节不仅深化了学生对实验探究内容的理解，也通过互评提升了科学推理能力和基于书面的论证能力，而且能够及时反馈教学效果，为教学的进一步改进提供了重要的依据。

4反思与建议

4.1论证探究式教学模式具有广泛的应用空间

现阶段，我国高中学校一节生物课堂的时间大约在40～45 min，而论证是一个耗时长、论证过程较细的活动，仅仅依赖课堂是远远不够的。教师可以开设ADI教学模式下的生物实验选修课程，在为期一学期的教学活动中，安排数个探究主题，让学生成为课堂的主人，充分发挥ADI教学模式对培养学生论证能力的效果。

4.2对于开发创造性的学习资源提出了新的要求

基于ADI教学模式的实验探究活动离不开选择和确定恰当的主题，并不是所有课内实验都能很好地运用ADI教学模式。截止目前，基于ADI教学模式的教学设计还很少，教师除了选择合适的课本主题外，也可以发现生活中的奇妙现象，引入生活情境，并与ADI教学模式结合，开发创造性的学习资源，让学生自主探究，提升学习兴趣，进一步发挥模式的功能。

4.3推动构建了师生学习共同体

在利用ADI教学模式进行实验教学的过程中，合作学习小组的建立为完成论证学习任务提供了可能性。前期，教师给出学习任务，小组成员在分享、交流的基础上又有各自明确的分工。实际操作过程中，学生轮流进行课堂汇报，其他小组提出质疑，促进论证的完善。教师可以随时插入，开展过程性评价，旁听组内论证。最后，教师把关提交报告的质量。整个过程事实上构建了一个师生学习共同体，提升了学生的积极性和参与度。

综上，将ADI教学模式融入生物实验教学使得学生体会科学家科学探究、论证的过程，这种深入的探究过程促使学生主动构建生物学概念，掌握科学探究，特别是论证的技能与方法，也促进了学生对科学本质的理解。但目前而言，ADI教学在我国教学实施依然不够广泛，存在一些问题，如教师缺乏经验与相关素养、课时时长不够、评价工具不健全、学生科学写作能力缺乏等。生物实验教学还需要不断创新，期待更多的研究者关注ADI教学，尝试使用ADI教学模式改进教学活动设计，促使生物实验教学的进一步发展。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准（2017版）[S].北京：人民教育出版社，2020.

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