ADI教學(xué)

魏芳兵+謝昱圣+徐爽

摘 要：本文基于科學(xué)論證在科學(xué)教育中的價(jià)值認(rèn)同，介紹了論證-探究的教學(xué)模式——ADI教學(xué)。此模式包括確定任務(wù)與問題，設(shè)計(jì)探究方法、收集數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)、形成初步論證，論證互動(dòng)，明確的反思性討論，撰寫研究報(bào)告，雙盲小組同伴評(píng)審，修改并上交研究報(bào)告八個(gè)階段，為科學(xué)論證探究教學(xué)的有效開展提供啟示。

關(guān)鍵詞：論證-探究教學(xué)；論證互動(dòng)；雙盲小組同伴評(píng)審

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2017）6-0009-5

自1958年圖爾敏（Toulmin， S.）提出了論證模型TAP[1]（Toulmins Argument Pattern）——包括數(shù)據(jù)（Data）、依據(jù)（Warrants）、主張（Claim）、支撐（Backings）、限定（Qualifiers）和反駁（Rebuttals）等要素以來，論證作為一種重要的實(shí)踐，日漸得以重視。科學(xué)教育者也提出了科學(xué)論證的概念并將其應(yīng)用于科學(xué)課程的教學(xué)中。Duschl等人指出科學(xué)論證是探索科學(xué)觀點(diǎn)和證據(jù)之間關(guān)系的合乎邏輯的話語，是一門學(xué)科科學(xué)發(fā)展、修正知識(shí)的過程，包括了構(gòu)建、分析科學(xué)主張，用證據(jù)支持主張，解釋和評(píng)價(jià)從證據(jù)到主張的推理過程等環(huán)節(jié)[2]。而Bruce B. Frey，James D. Ellis等人認(rèn)為科學(xué)論證是K-12科學(xué)教育框架和新一代科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的重要組成部分[3]，是學(xué)生必須要經(jīng)歷的過程，并開發(fā)了科學(xué)論證的測(cè)評(píng)。

科學(xué)論證在科學(xué)教育中的重要性不斷得以彰顯，NGSS將論證視為科學(xué)共同體和科學(xué)課堂的橋梁，明確指出“參與某一解釋的相關(guān)證據(jù)的論證可以促進(jìn)學(xué)生理解該解釋的實(shí)驗(yàn)證據(jù)及推理過程”，闡明了科學(xué)是根植于證據(jù)的知識(shí)群[4]。Driver、Newton和 Osborne[5]認(rèn)為學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)論證中獲得科學(xué)知識(shí)、解釋、建模、猜想、評(píng)估證據(jù)與主張等一系列過程的學(xué)習(xí)就是學(xué)習(xí)怎樣去思考，學(xué)生進(jìn)行論證時(shí)不斷尋找證據(jù)、推理與評(píng)估判斷都是思維碰撞外化的過程，有利于學(xué)生認(rèn)知的發(fā)展；學(xué)生進(jìn)行科學(xué)論證，實(shí)則是由已知推出未知的過程，是新舊知識(shí)聯(lián)系的絕好契機(jī)，并且在不斷探究過程中，有利于學(xué)生迷思概念的解決與概念的轉(zhuǎn)變；王星喬、米廣春認(rèn)為論證是科學(xué)研究的核心實(shí)踐，論證式教學(xué)有助于深化學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解[6]。

那么，在科學(xué)教學(xué)中如何開展論證教學(xué)？論證-探究教學(xué)模型（Argument-Driven Inquiry Instructional Model）是一種行之有效的教學(xué)方式。ADI教學(xué)模型[7]包括八個(gè)階段：即確定任務(wù)與問題； 設(shè)計(jì)探究方法，收集數(shù)據(jù)； 分析數(shù)據(jù)，形成初步論證； 論證互動(dòng)（如有需要，小組可重新收集數(shù)據(jù)及分析）； 明確的反思性討論； 撰寫研究報(bào)告； 雙盲小組同伴評(píng)審； 修改并上交研究報(bào)告。

1 確定任務(wù)和問題，進(jìn)行“工具對(duì)話”

學(xué)生在教師的引導(dǎo)下確定研究任務(wù)或要回答的問題，旨在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，建立已有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的聯(lián)系，以便開展論證-探究活動(dòng)。為確保實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)的開展，事先準(zhǔn)備的講義內(nèi)容包括：簡(jiǎn)要介紹研究任務(wù)或問題，論證的資料與工具，評(píng)價(jià)論證的標(biāo)準(zhǔn)等；教師可依據(jù)需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶崾尽Ｔ撨^程中，師生還要開展“工具對(duì)話（tool talk）”，即基于教師對(duì)探究的實(shí)驗(yàn)設(shè)施、材料及計(jì)算機(jī)模擬與數(shù)據(jù)分析使用等內(nèi)容的介紹，為學(xué)生探究問題、任務(wù)提供基礎(chǔ)。在學(xué)生領(lǐng)會(huì)研究目的以及如何運(yùn)用材料、設(shè)備與方法后，將學(xué)生分成3～4人的小組，以小組為單位進(jìn)行調(diào)查研究。

2 設(shè)計(jì)探究方法，收集數(shù)據(jù)

ADI教學(xué)模型的第二階段是針對(duì)研究問題，小組合作設(shè)計(jì)探究的方法，收集數(shù)據(jù)。不同的探究活動(dòng)對(duì)學(xué)生的要求不同，通過設(shè)計(jì)一個(gè)可控實(shí)驗(yàn)來找尋問題的答案，或僅要求學(xué)生分析已有數(shù)據(jù)，因而“探究方案”在這一過程中的作用在于激發(fā)學(xué)生思考需要收集的數(shù)據(jù)，如何收集以及怎樣分析。“探究方案A”與“探究方案C”分別是針對(duì)不同要求的探究活動(dòng)。探究方案A用于學(xué)生設(shè)計(jì)可控實(shí)驗(yàn)，以驗(yàn)證解釋或主張（見表1），探究方案C用于學(xué)生對(duì)自然現(xiàn)象系統(tǒng)觀察時(shí)形成解釋或主張（見表2）。

不管采用何種探究方案，為了確定收集數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)的方法，可引導(dǎo)學(xué)生思考問題：

這是一個(gè)什么性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)，你將通過什么器材來獲取數(shù)據(jù)？

你如何確保你獲得的數(shù)據(jù)是高質(zhì)量的？

你如何追蹤數(shù)據(jù)以及組織數(shù)據(jù)？

你將對(duì)你獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行怎樣的計(jì)算？

你將用怎樣的圖表呈現(xiàn)數(shù)據(jù)使其有意義？

如何基于數(shù)據(jù)構(gòu)建物理量間的關(guān)系模型？

ADI教學(xué)模型第二階段的目的是讓學(xué)生經(jīng)歷使用恰當(dāng)?shù)姆椒ê图夹g(shù)收集數(shù)據(jù)解決科學(xué)問題并參與論證的過程，在論證中明確一種方法相對(duì)另一種方法的優(yōu)越性，以及在研究中采取何種方法有賴于研究問題的性質(zhì)。

3 分析數(shù)據(jù)，形成初步論證

學(xué)生根據(jù)探究方案收集數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并針對(duì)研究問題形成一個(gè)初步的論證，即ADI教學(xué)模型的第三階段。

分析數(shù)據(jù)首先要理解數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)包括測(cè)量得到的數(shù)據(jù)（如時(shí)間、位移、溫度等）和觀察到的現(xiàn)象（如運(yùn)動(dòng)情況、顏色變化、氣體生成等）。在對(duì)數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，形成一個(gè)較為嚴(yán)密的論證，需將其清晰地呈現(xiàn)在白板或卡紙上，亦可借助軟件“PowerPoint”或“Keynote”等來呈現(xiàn)，具體內(nèi)容見表3。

呈現(xiàn)的論證主要由主張、證據(jù)和推理三部分組成?！靶〗M主張”即小組成員對(duì)研究問題的觀點(diǎn)。根據(jù)問題的性質(zhì)不同，小組主張可以有多種形式，可以是一種解決方案，可以是一對(duì)關(guān)系的描述，亦可以是一種因果機(jī)制。“證據(jù)”支持主張，包括收集到的不同類型的數(shù)據(jù)、對(duì)數(shù)據(jù)的分析和對(duì)分析的解釋；“推理”說明了如何由證據(jù)推出主張的過程，證明了觀點(diǎn)的可靠性和合理性。

另外，該階段學(xué)生需要知道評(píng)價(jià)論證過程的標(biāo)準(zhǔn)，即知道什么樣的論證才是好的，基于此，學(xué)生才能進(jìn)行合理有效的論證。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)包括經(jīng)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)與理論標(biāo)準(zhǔn)（如表4）。

在教師有必要的組間輪轉(zhuǎn)與指導(dǎo)下，學(xué)生對(duì)照“論證評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)”對(duì)呈現(xiàn)在白板或卡紙等媒介上的論證相互評(píng)價(jià)并取長補(bǔ)短，有助于論證、批判能力的提升，亦利于進(jìn)入下一環(huán)節(jié)——“論證互動(dòng)”。

4 論證互動(dòng)

“論證互動(dòng)”是ADI教學(xué)模型的第四個(gè)階段，是學(xué)生相互分享、評(píng)價(jià)、修改他們論證的過程?？茖W(xué)論證是一種很重要的實(shí)踐，相互批判能得出更精確的結(jié)論。學(xué)生通過相互質(zhì)疑，回答同伴的問題，評(píng)價(jià)不同的觀點(diǎn)，加深對(duì)科學(xué)內(nèi)容的理解并培養(yǎng)學(xué)生的批判思維。同時(shí)，學(xué)生也學(xué)會(huì)用科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)去評(píng)定與區(qū)分論證的優(yōu)劣。

“論證互動(dòng)”采取循環(huán)的方式（round-robin format）進(jìn)行，即小組代表留在本小組分享該組成員的觀點(diǎn)，小組內(nèi)其他成員一次去不同的小組聽取和評(píng)價(jià)其他同學(xué)的觀點(diǎn)。這樣的形式能確保不同的想法都得以重視，讓更多的學(xué)生能參與到論證互動(dòng)過程中。在學(xué)生論證的過程中，教師需要發(fā)揮積極作用，幫助學(xué)生厘清思路，提出問題讓學(xué)生參與其中，并用經(jīng)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和理論標(biāo)準(zhǔn)來評(píng)價(jià)論證。學(xué)生論證不是為了說服他人自己小組的論證是最好的，而是看到自己小組論證推理中存在的錯(cuò)誤，并及時(shí)改正。為了更好地評(píng)價(jià)論證，除了白板上呈現(xiàn)的信息，師生間以及小組間還需要提出更多的問題（表5）。

最后，在與其他小組充分交流與評(píng)價(jià)后，小組成員回到小組與組內(nèi)成員進(jìn)一步討論，并可修改自己的論證，如有需要可以重新收集數(shù)據(jù)來支持或修正自己的觀點(diǎn)。

5 明確的反思性的討論

ADI教學(xué)模型的第五階段，教師要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行全班層面的討論，這是一種對(duì)論證-探究過程的全面審視。在這個(gè)過程中，教師可提供給學(xué)生一些相關(guān)的重要理論、定律或原理，也可借此機(jī)會(huì)厘清學(xué)生的迷思概念，強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科概念以統(tǒng)整地看待科學(xué)。例如：教師可讓學(xué)生探討1～2個(gè)與該探究活動(dòng)相關(guān)的跨學(xué)科概念或1～2個(gè)科學(xué)本質(zhì)、科學(xué)探究本質(zhì)的概念，可聯(lián)系A(chǔ)DI活動(dòng)中的闡釋自己對(duì)這些概念的理解。給合實(shí)踐活動(dòng)，用顯性的教學(xué)方法引導(dǎo)學(xué)生在活動(dòng)參與中的科學(xué)本質(zhì)認(rèn)識(shí)與科學(xué)素養(yǎng)提升。

學(xué)生則對(duì)自己整個(gè)的論證-探究過程進(jìn)行反思，分享在論證互動(dòng)會(huì)上的所思所獲，討論改進(jìn)數(shù)據(jù)收集的方法，減少測(cè)量錯(cuò)誤，逐漸提高論證能力，這將有利于下一次論證-探究活動(dòng)的開展。

在具體實(shí)施過程中，可結(jié)合論證-探究活動(dòng)內(nèi)容提出一些問題引導(dǎo)學(xué)生思考，如：

你開發(fā)了怎樣的模型來研究上述問題？

證據(jù)和數(shù)據(jù)的關(guān)系是怎樣的？

科學(xué)知識(shí)是如何隨著時(shí)間發(fā)展的？

系統(tǒng)中物質(zhì)和能量是如何轉(zhuǎn)化的？

通過這些問題的思考與討論，幫助學(xué)生進(jìn)一步理解跨學(xué)科概念、科學(xué)本質(zhì)以及科學(xué)探究本質(zhì)的關(guān)系。

6 撰寫研究報(bào)告

在全班層面的討論之后，每位同學(xué)需要撰寫一份基于本小組“論證”的研究報(bào)告。報(bào)告主要圍繞三個(gè)基本問題來寫，即：

1. 你想做什么以及為什么？

2. 你在探究過程中做了什么以及為什么？

3. 你的論證過程是怎樣的？

學(xué)生對(duì)這些問題的回答，形成1～2頁的論證報(bào)告，并以過程中獲得的圖、表、數(shù)據(jù)等作為論證的依據(jù)，以此促進(jìn)學(xué)生養(yǎng)成清晰簡(jiǎn)明的寫作習(xí)慣。ADI教學(xué)模型的這一階段強(qiáng)調(diào)了“科學(xué)寫作”的重要性，清晰簡(jiǎn)明的方式表達(dá)科學(xué)論證過程，有助于深化對(duì)科學(xué)內(nèi)容的理解。但在具體實(shí)施過程中，教師需要通過搭建腳手架，逐步引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)如何科學(xué)寫作，如何表征論證過程，如何在過程中收集證據(jù)并進(jìn)行有依據(jù)的論證等。

7 雙盲小組同伴評(píng)審

在完成科學(xué)寫作（個(gè)人報(bào)告）之后，是“雙盲小組同伴評(píng)審”階段?；诮處熖峁┑摹巴樵u(píng)審指導(dǎo)表”（見表6），每一小組對(duì)隨機(jī)分發(fā)的3～4份報(bào)告進(jìn)行評(píng)審。

評(píng)審表主要從四個(gè)方面對(duì)研究報(bào)告進(jìn)行評(píng)價(jià)，即：研究問題、方法、論證、結(jié)構(gòu)。小組評(píng)分有三個(gè)選項(xiàng)：否、部分是和是。教師以0、1、2分對(duì)報(bào)告進(jìn)行打分。其中，羅列了用來評(píng)價(jià)報(bào)告每一部分質(zhì)量的具體的標(biāo)準(zhǔn)，還有留白處可供評(píng)審者撰寫改進(jìn)報(bào)告的反饋信息。如“研究問題”的評(píng)審，需要從三個(gè)方面思考與評(píng)議：

（1）作者是否提供足夠的關(guān)于概念、理論、定律或模型等的背景信息？

（2）作者是否描述研究的目的？

（3）作者是否明確闡述研究問題并解釋該導(dǎo)向問題是如何與背景知識(shí)相關(guān)的？

小組成員需要共同討論所評(píng)審的報(bào)告是否可以視作高質(zhì)量的報(bào)告，最后達(dá)成一致，共同評(píng)定，這樣使得結(jié)果更加客觀，防止學(xué)生直接打鉤而不思考報(bào)告的優(yōu)劣。評(píng)審過程中發(fā)現(xiàn)沒有達(dá)到評(píng)審標(biāo)準(zhǔn)的，可在留白處提供有建設(shè)性的具體反饋建議，為作者改進(jìn)報(bào)告指明方向。這一“小組評(píng)議”過程能讓學(xué)生看到形形色色的報(bào)告，從中可以不斷提高自己撰寫與修正報(bào)告的能力。

8 修改并上交調(diào)查報(bào)告

ADI教學(xué)模型的最后一個(gè)階段是基于同伴評(píng)審的建議修改報(bào)告——若報(bào)告被同伴評(píng)審認(rèn)可，則僅需要上交報(bào)告和評(píng)審表格及建議；若報(bào)告不被同伴評(píng)審認(rèn)可，則需要基于評(píng)審者的評(píng)論和建議重寫報(bào)告，達(dá)標(biāo)后再上交，并附上原始草稿和同伴評(píng)審指導(dǎo)。學(xué)生的報(bào)告上交后，由教師依據(jù)0、1、2分的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分?jǐn)?shù)評(píng)定，并附最后評(píng)定報(bào)告的等級(jí)。至此，針對(duì)某一內(nèi)容的論證-探究教學(xué)才算畫上句點(diǎn)。

ADI論證-探究教學(xué)方式將傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)楹?jiǎn)短的綜合教學(xué)單元，加強(qiáng)了科學(xué)與其他學(xué)科的聯(lián)系，也整合了不同類型的活動(dòng)，如科學(xué)閱讀、科學(xué)寫作、批判討論、形成論證等，有助于提高學(xué)生的學(xué)業(yè)成就水平[8]；有助于學(xué)生深入理解科學(xué)概念以及科學(xué)知識(shí)發(fā)展、評(píng)價(jià)和完善的過程[9] 。ADI論證-探究教學(xué)方式突出了“論證”的科學(xué)探究，可以為現(xiàn)行結(jié)果為導(dǎo)向的科學(xué)探究教學(xué)改革提供方向。教師對(duì)科學(xué)探究的認(rèn)識(shí)是開展科學(xué)探究教學(xué)、促進(jìn)學(xué)生理解科學(xué)探究的前提，ADI教學(xué)模型的介紹旨在促進(jìn)教師理解該模式的不同階段及評(píng)價(jià)方式，為尋求立足于本土化的科學(xué)課程開展有效的論證-探究教學(xué)提供啟示。

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（欄目編輯 趙保鋼）