以概念为起点的ADI教学模型改良尝试

朱灵君

摘要 以“碳反應过程”教学为例，阐述了以概念为起点的论证教学过程。通过概念架构和主张提出、主张论证和完善、概念强化和应用三个阶段，对传统论证过程进行改良，有效提升学生的科学思维能力。

关键词 论证教学 光合作用 碳反应 科学思维

中图分类号 G633.91              文献标志码 B

论证是指共同围绕某一论题，利用科学的方法收集证据，解释和联系证据、评价自己及他人的证据与观点之间的相关性，促进思维的共享与交锋，最终达成共识的活动。论证式教学是将论证活动引入课堂，作为教学重要环节的教学模式。这与生物学通过实验和探究发现并总结自然界普遍规律的学科本质相吻合。《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》要求学生通过高中生物学课程的学习，形成科学思维的习惯，能运用已学的生物学知识、证据和逻辑对生物学议题进行思考和论证。

ADI 教学模型（论证-探究式模型）由美国Victor Sampson等人提出，将论证环节整合到探究过程中，并且融合了其他科学中常规的实践活动，如撰写研究报告、互评、反思等环节。其过程非常符合生物科学以实验为基础的特点，在日常教学中较为常用。实践证明，科学的论证教学是培养学生形成科学思维的有效方法。在课堂上，教师引导学生通过论证经历类似科学研究的论证过程，有利于学生理解科学概念和科学本质，并促进其思维发展。

在日常运用ADI 论证模型进行教学时，在以科学史为起点的论证教学中，学生能很快地提出正确的主张，论证的氛围也不热烈。其主要的原因在于论证的结果是教材中直接呈现的概念。例如，以“碳反应中碳元素的转移路线”的教学为例，传统的论证教学过程如图1所示，在以翻阅教材为主的论证过程中，大部分学生能很快地提出正确主张。课后与学生的交流，发现产生这种现象的原因是需要学生最后得出的观点（碳反应过程）在教材中已经明确呈现。论证是基于已有资料或已知为真的命题，通过推理确定另一命题真实或虚假的过程，而采用以经典科学史为起点的论证教学，却是用已知（经典科学史）去论证已知（教材呈现的概念）。在这样的论证过程中，学生很难有充分的思考。所谓的思维碰撞变成一场演出，使严谨的实验和探究过程变为一本精美的剧本。

为了更好地将ADI 论证模型运用到日常教学中，笔者将论证的起点从经典科学史实验调整为教材明确呈现的概念，将论证教学的重点放在以下几方面：如何设计实验来获得已知概念;如何从实验结果获得正确的实验结论;如何用正确的科学思想分析问题和解决问题。整体教学流程如图2所示。

碳反应是光合作用教学中的一个环节，涉及的次位概念是“碳反应将CO2还原为糖，并将光反应提供的能量储存在糖等化合物中”。学生已经学习了光合作用总述、光合色素和光反应的相关知识。下面以碳反应过程中碳元素转移路线的教学为例，阐述论证教学过程。

1 概念架构和主张提出阶段

生物学概念是从大量的生物学事实中归纳出来的，因此生物学教学必须基于生物学事实。在本阶段，学生搭建模型，熟悉教材中的关键名词，初步建立起名词间的相互关系，并依据要求完成个人主张。

教师提前制作引导学案，为学生的学习提供支架。引导学案包括相关概念、关键名词、问题和个人主张需要包括的内容。学生借助教师预设的支架，阅读教材，并通过独立思考，完成个人主张表（表1）。

在本阶段，学生熟悉教材相关内容，也让学生初步体验科学实验的整体过程。这有利于培养学生的科学探究素养和对实验的整体把握，为下一阶段的顺利开展做好铺垫。

2 主张论证和完善阶段

在本阶段，教师引导学生从下述几个角度对主张进行论证：实验设计和预期结果是否可以证明已有概念;实验分组是否正确;自变量、因变量和观测指标的选取是否合适;所选用的实验技术是否适合。

2.1小组论证环节

小组论证的目的是在个人主张的基础上，小组讨论，纠正错误主张，完善正确的主张。

（1）组员提出个人主张，小组合并相似主张。

小组成员依次简述自己的主张，着重阐述实验设计和预期结果如何证明已有概念。接着，小组讨论、合并相似主张。对不能合并的主张，小组成员对主张和相关资料进行论证，由提出主张的成员阐释理由，其他成员提出质疑。小组逐步修订和完善主张，达成组内共识，形成小组的集体主张。本节课的小组主张见表2。

（2）完善资料、厘清关系，完成小组主张表。

在形成小组主张后，小组组员合作，逐步完成小组主张表（表2）。首先，组长汇总组员个人主张表中的有关资料。然后，小组成员对小组主张进行集体论证，找出可能存在的思维漏洞和科学错误，在论证记录表中记录进一步需求的资料。最后，小组成员分工合作，部分成员负责寻找资料，部分成员负责完善论证框架，部分成员负责小组主张的阐述。

在小组论证环节，教师引导学生开展科学思维，促进学生实现主动学习。教师的引导分为预先引导和过程性引导。预先引导包括提供论证记录表和主张表等论证工具，预设引导性支架等。过程性引导包括课堂氛围营造、纠正错误的论证方向和论证方式。

2.2班级论证环节

班级论证的主要目的是利用具有一定代表性的小组主张，引导全班学生对不同主张进行思考和论证，进一步感悟科学实验的严谨性，训练和提升对实验分组、实验变量控制和结果分析的能力。

首先，教师选取具有代表性的小组阐述小组主张，营造矛盾冲突。然后由全体学生进行逐一论证，纠错和完善。在实际教学过程中，通过小组论证阶段，所有的小组都提出了依据产物出现的先后顺序来确定碳反应中碳元素路线的实验思路，但在具体的实验过程、变量控制和结果呈现上都有不同的观点。对于不同的主张，教师引导学生采取质疑、辩护、修正的过程去除错误方案、修正和完善正确方案（表3），最后获得班级集体主张（表4）。

3 概念强化和应用阶段

获得班级主张后，教师展示经典科学实验——卡尔文的小球藻实验。学生经过之前的小组论证和班级论证，能充分掌握实验过程，对比较班级主张和经典科学实验方案有很高的热情。在比较的过程中，教师也可以适时提出一些问题，引导学生明确实验方案的区别，感受科学经典实验的魅力。例如，为什么用小球藻？甲醇的作用如何？……

在教学的最后阶段，教师提出问题，引导学生深入思考：

①如何证明CO2里的碳元素全部进入了三碳糖，并离开碳反应？

②实践证明高频次间歇光照的总体效率高于一直光照，如何理解？

③如何提高农作物的光合作用强度？

问题①意在提升学生对碳反应过程和探究实验的理解;问题②意在引导学生将之前所学的光反应和碳反应联系起來，进而以整体的概念理解光合作用;问题③意在引导学生将所学知识与实际应用相联系，学以致用。

4 教学反思

以 ADI 模型为基础的论证教学使学生能真正体会到教材概念得出的科学实验过程，感悟科学探究的真谛，锻炼了实验设计、变量控制、结果分析的能力。在整个教学过程中，学生参与度高，主动思考、讨论和解决问题的动力强。通过论证教学，学生对由生物学事实归纳总结出生物学概念和由概念预测事实的能力有了显著的提高，对于碳反应的相关知识内容的掌握也更加牢固。本次教学研究也发现了一些需要注意的问题，如教学时间较紧，教学节奏控制需要更加紧凑，教师需要更多地关注学生论证的方向等。

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年版2022年修订）[S]..北京：人民教育出版社，2018：17.

[2]周忠芬，谢晓宏.论证式教学策略在生物学复习课中的应用尝试[J].生物学通报，2021，56（4）：31-33.

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