基于ADI教學(xué)模式的初中化學(xué)跨學(xué)科實踐活動研究

孫曉平

摘要：本文以“基于特定需求設(shè)計和制作簡易供氧器”為例，基于ADI教學(xué)模式對其進行教學(xué)設(shè)計，學(xué)生通過對跨學(xué)科實踐活動主題的探究，找到研究任務(wù)、通過實驗形成初步主張、進行初步論證、小組交流討論對主張進行修正等環(huán)節(jié)，在分析資料和數(shù)據(jù)的過程、形成主張、對主張進行論證以及對主張進行修正完善的過程中，有效培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力和跨學(xué)科綜合能力。

關(guān)鍵詞：ADI教學(xué)模式?? 跨學(xué)科實踐 初中化學(xué) 供氧器

2022年《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中明確指出“設(shè)立跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動，加強學(xué)科間相互聯(lián)系，帶動課程綜合化實施，強化實踐性要求”，該部分內(nèi)容引導(dǎo)學(xué)生合運用化學(xué)、技術(shù)、工程及跨學(xué)科知識，秉承可持續(xù)發(fā)展觀，設(shè)計、評估解決實際問題的方案，制作項目作品，并進行改進和優(yōu)化，體現(xiàn)創(chuàng)新意識。其中有關(guān)課程標(biāo)準(zhǔn)中的主要變化，體現(xiàn)在課程內(nèi)容上新增了跨學(xué)科實踐活動，要求跨學(xué)科實踐活動所用課時不少于本學(xué)科總課時的10%?；谛抡n標(biāo)以及初中化學(xué)核心素養(yǎng)對跨學(xué)科教學(xué)和跨學(xué)科能力培養(yǎng)的要求，將ADI教學(xué)模式引入跨學(xué)科實踐活動，通過論證和自主探究的方式發(fā)展學(xué)生的跨學(xué)科實踐活動能力以及高階思維。

1.跨學(xué)科實踐活動

跨學(xué)科該詞最早出現(xiàn)在20世紀(jì)20年代美國社會科學(xué)研究理事會的會議速記中。經(jīng)哥倫比亞大學(xué)著名心理學(xué)家伍德沃斯首次公布使用后出現(xiàn)在大眾視野，后經(jīng)過許多專家學(xué)者的研究，豐富了“跨學(xué)科”的內(nèi)涵。而他們最常把這類詞匯用于學(xué)習(xí)方面?？巳R因[[1]]、曼西利亞[[2]]就曾提出跨學(xué)科學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者創(chuàng)造性地聯(lián)結(jié)某一主題的多個學(xué)科知識，對主題屬性進行多維整合的過程或者是學(xué)生對兩門或兩門以上學(xué)科或?qū)W科組的知識和思考模式產(chǎn)生理解，并將它們加以整合，從而生成新的理解。并且隨著不斷地研究將跨學(xué)科學(xué)習(xí)不斷細(xì)節(jié)化，逐漸研究出一些具體的跨學(xué)科實踐活動模式，例如：iPjBL模式、iPBL模式[[3]]、POPBL模式等。同時在實踐過程中不斷總結(jié)出成功的經(jīng)驗，漸漸形成成熟的體系。

隨著素質(zhì)教育的觀念不斷深入人心，各類專家都非常關(guān)注有關(guān)學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，希望學(xué)生不僅會學(xué)會知識更會將知識融會貫通。我國學(xué)者也對跨學(xué)科實踐這一概念提出了自己的看法。吳成軍[[4]]認(rèn)為跨學(xué)科實踐是指綜合運用兩種或兩種以上的學(xué)科概念、學(xué)科思維，以解決真實問題為目標(biāo)，學(xué)生自主參與、主動探索的學(xué)習(xí)活動。多名學(xué)者也提出了自己的觀念，從他們的表述中不難看出跨學(xué)科實踐活動的綜合性、真實性、實踐性、合作性。并且在教學(xué)過程中，跨學(xué)科實踐活動的模式不再局限于國外學(xué)者提出的模式，5E跨學(xué)科概念教學(xué)模式[[5]]、產(chǎn)生式學(xué)習(xí)DoPBL模式等等也逐漸成熟?？偠灾?，我國跨學(xué)科教學(xué)實施研究較國外起步偏晚，目前正處在積極發(fā)展的階段，有關(guān)研究中高校、高中、初中、小學(xué)等階段以及英語、生物、地理、美術(shù)等各門學(xué)科均有所涉及。

2.基于ADI教學(xué)模式的教學(xué)流程

2005年美國國家研究協(xié)會（NRC）提出了實驗室活動需要以探究為基礎(chǔ)，鼓勵學(xué)生構(gòu)建或批評論點，并將診斷性、形成性和教育性評估嵌入到教學(xué)序列中[[6]]?；诖吮尘跋拢Ｆ丈⊿ampson）和佛羅里達州立大學(xué)的一組研究人員于2008年開發(fā)了論證探究教學(xué)模型（Argument Driven Inquiry），簡稱ADI[[7]]。為了檢驗ADI教學(xué)模式的效果，Sampson團隊在美國東南部的一所本科化學(xué)實驗室對本科生進行了ADI教學(xué)干預(yù)，發(fā)現(xiàn)本科生的科學(xué)寫作能力顯著提高[[8]]。隨著美國新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)整，Grooms團隊根據(jù)科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)NGSS框架和ADI研究成果對原ADI教學(xué)模式進行了整合和完善，提出了新版ADI模式[[9]]。其步驟調(diào)整為識別任務(wù)和問題，開展“工具對話”、設(shè)計方案和收集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)和展開初步論證、論證會議、反思性討論、寫研究報告、雙盲評審、修改和上交研究報告等8個階段。為了深入推廣ADI教學(xué)模式，Sampson研究團隊 于2015年成立了公司和網(wǎng)站，為廣大教師提供了ADI教學(xué)模式的學(xué)習(xí)平臺，教師可以在網(wǎng)站上獲取ADI教學(xué)材料和視頻。目前，ADI研究團隊已經(jīng)出版了小學(xué)、初中、高 中各個階段的ADI教材，涵蓋了生物、化學(xué)、數(shù)學(xué)、科學(xué)、工程等學(xué)科領(lǐng)域。在疫情當(dāng) 下，Sampson團隊還于2020年初為教師提供線上ADI教學(xué)、在線ADI同步研討會、異步課程等相關(guān)資源，使教師在任何時候都能了解和使用ADI教學(xué)模式。目前遠程ADI 教學(xué)正在不斷發(fā)展中[[10]]。

ADI教學(xué)模式是2012年引入國內(nèi)的，通過梳理文獻，可以將國內(nèi)關(guān)于ADI模式的理論研究歸納為三個方面。一是在ADI模式的概述方面，北京師范大學(xué)的何嘉媛、劉恩山對ADI教學(xué)模式的概念、步驟等方面進行了綜述[[11]]。魏芳兵等學(xué)者在《ADI教學(xué)——基于論證-探究的教學(xué)模式》中對ADI教學(xué)模式的8個階段進行了詳細(xì)的闡述，呈現(xiàn) 出ADI每個環(huán)節(jié)所需要的工具和表格，為ADI在教學(xué)中的實踐應(yīng)用提供了指引[[12]]。二 是在ADI模式的對比研究方面，倪元媛對比了ADI教學(xué)模式與一般科學(xué)探究模式并且設(shè)計了ADI模式在科學(xué)實驗教學(xué)中的流程[[13]]。三是關(guān)于ADI模式與我國課程標(biāo)準(zhǔn)的理念契合度方面，姚舒、崔榮榮通過對ADI模式的理論研究，探討了ADI模式與生物核心素養(yǎng)的契合性以及對實驗教學(xué)的啟示[[14]]。弭樂、郭玉英在《滲透式導(dǎo)向的兩種科學(xué) 論證教學(xué)模型述評》中闡述了新版ADI模型與原版ADI模型的區(qū)別，提出ADI教學(xué)模 式適合實驗探究教學(xué)，并指出ADI對核心素養(yǎng)的培養(yǎng)具有優(yōu)勢[[15]]。

3.基于ADI教學(xué)模式的初中化學(xué)跨學(xué)科實踐活動教學(xué)案例

以“基于特定需求設(shè)計和制作簡易供氧器”活動為例，闡述ADI教學(xué)模式在初中跨學(xué)科實踐活動中的應(yīng)用與實踐。

3.1基于真實情境，確定任務(wù)和問題

在這一階段，教師起到主導(dǎo)作用，為學(xué)生提供一個能夠激起好奇心和學(xué)習(xí)興趣的情境，在化學(xué)領(lǐng)域便是一些化學(xué)現(xiàn)象以及化學(xué)問題。這些情境需要能夠與學(xué)生以往的知識相互聯(lián)系，能夠讓學(xué)生從已有的知識中解剖教師所提出的問題，明確問題和任務(wù)。此外，為了能讓學(xué)生更好的設(shè)計和實行方案，教師還需開展“工具對話”，所謂的“工具對話”便是教師引導(dǎo)學(xué)生了解實驗探究過程中所需的實驗方法、實驗儀器的操作方法以及實驗過程中的注意事項等。本活動中教師以疫情中的新聞為出發(fā)點，提出供氧器在醫(yī)院以及生活中的重要性，引出本節(jié)課的主題：制作供氧器。通過展示供氧器的不同使用情境，明確供氧器的使用場景的多樣性以及供氧器不同型號的差異再次為主題的選擇進行細(xì)化，通過小組討論選擇以及師生共同篩選出本節(jié)課的活動主題為“為臥床在家的吸氧的老人制作一臺簡易的供氧裝置”，并為此任務(wù)提出三個支架問題：“哪些疾病需要老人吸氧？氧氣的輸送有何要求？如何將供氧器簡易化、生活化？”以便后續(xù)活動的開展。

設(shè)計意圖：學(xué)生真實經(jīng)歷過疫情三年，通過與真實情境相連，加深學(xué)生對供氧器的理解以及社會責(zé)任感，激發(fā)學(xué)生的參與熱情，通過師生、生生合作討論中提出問題，明確實踐活動任務(wù)。教師通過提問引導(dǎo)學(xué)生發(fā)散思維，培養(yǎng)高階思維。

3.2設(shè)計方案和收集證據(jù)

在這個過程中，學(xué)生以小組合作形式開展討論，各小組設(shè)計有利于解決探究主題問題的實驗方案，收集各種有效的數(shù)據(jù)。因此，在設(shè)計方案之前各小組需要集中思考并討論三類問題：一是收集怎樣的數(shù)據(jù)，即小組需要明確實驗過程中的因變量、分析所收集的數(shù)據(jù)類型；二是如何收集證據(jù)，即小組成員需要明確自變量及其控制方法、實驗組和對照組的設(shè)置等等；三是如何分析數(shù)據(jù)，如分析自變量與所收集的數(shù)據(jù)之間的存在關(guān)系、數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)形式等等。此外，由于學(xué)生的知識經(jīng)驗有限，必要時教師可以為他們提供一個參考模板。在此環(huán)節(jié)中教師提供資料和相關(guān)數(shù)據(jù)或者學(xué)生在課前就已進行相關(guān)材料的收集，而在這過程中資料的整合要關(guān)注內(nèi)容的規(guī)范性、系統(tǒng)性、準(zhǔn)確性，注意重點突出、詳略得當(dāng)。以便學(xué)生在分析材料的過程中能迅速找到所需信息，形成初步主張。以本課題為例，三類問題可以如下：

3.3分析數(shù)據(jù)和初步展開論證

學(xué)生在收集有效數(shù)據(jù)后會形成一個初步的論證，這個論證會在后續(xù)的論證階段以及討論過程中得到修正。在學(xué)生開展初步論證的過程中，教師需要提醒學(xué)生論證包括三個方面：一是小組的主張，即對研究問題提出自己的假設(shè)和猜想。二是小組的收集到的證據(jù)，可以是實驗過程中觀察到的現(xiàn)象、實驗過程中收集到的可靠數(shù)據(jù)和實驗流程的記錄等等。此外，小組成員還需要對自己收集到的數(shù)據(jù)進行分析和解釋，從而對自己提出的主張進行支持。三是推理過程，即數(shù)據(jù)是如何收集的，這些數(shù)據(jù)又是如何體現(xiàn)主張，展現(xiàn)出整個數(shù)據(jù)的合理性以及可靠性。整個論證需要清晰在白紙上進行呈現(xiàn)。面對制作簡易供氧器的需求，有些小組從生活中選材對自己的裝置進行搭建完善，結(jié)合前期的分析，對裝置的優(yōu)缺點進行詳細(xì)介紹，并且通過實驗藥品的使用現(xiàn)場進行演示。

設(shè)計意圖：小組展示的過程就是對學(xué)生初步的主張進行展示，在交流過程中不免會產(chǎn)生思想的碰撞，這就為下一階段的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。

3.4借助小組間交流，完善主張

該階段，教師要引導(dǎo)學(xué)生反思他們在論證會議上觀察到的任何問題，完善各小組的論證，對剛剛的論證環(huán)節(jié)做一個總結(jié)。在這個過程中，教師可以提供與探究活動相關(guān)的科學(xué)理論、科學(xué)定律或原理用于指導(dǎo)學(xué)生的討論，討論的內(nèi)容可以涉及支持性概念，例如跨學(xué)科概念（即可以聯(lián)系物理科學(xué)、生命科學(xué)、工程設(shè)計和地球與空間科學(xué)等四大科學(xué)領(lǐng)域的科學(xué)概念）、關(guān)于科學(xué)本質(zhì)的概念（例如科學(xué)原理或規(guī)律）等等，也可以涉及到科學(xué)探究方案的設(shè)計（即如何設(shè)計更好的探究方案）以及合理論證過程的構(gòu)建（即如何構(gòu)建論證過程）。經(jīng)歷過小組成果展示后，小組內(nèi)對組內(nèi)裝置存在的問題有了一定的了解：所得氧氣不純，氧氣產(chǎn)生速率無法控制等問題，為了進一步對成果進行改進，小組間進行相互交流，將自己沒考慮到的問題或者實際使用過程中出現(xiàn)的問題，進行群策群力。 當(dāng)小組間交流討論完畢后，小組成員回到組內(nèi)，對裝置進行完善。當(dāng)再次修改完善后，各組將研究活動的過程性材料整合，形成一份研究報告。研究報告需要完整包括以下三部分內(nèi)容：一是引言部分，該部分需要學(xué)生明確探究內(nèi)容、探究問題的原因。二是探究過程，該部分包括學(xué)生的實驗方案以及探究過程中使用到的各種方法、如何收集數(shù)據(jù)和如何進行探究。三是完整的科學(xué)論證過程，包括主張、證據(jù)和推理過程。該部分除了可以用文字表述以外，還可以讓學(xué)生通過作圖、表格等形式進行呈現(xiàn)，該過程可以讓學(xué)生完整回憶探究過程，進一步加深對探究過程的理解，書寫過程也可以幫助他們鍛煉科學(xué)寫作能力。

設(shè)計意圖：ADI教學(xué)模式的這一環(huán)節(jié)內(nèi)容較多，包括研究成果的展示討論以及報告的撰寫。在交流過程中學(xué)生的發(fā)現(xiàn)問題能力、批判思維能力得到進一步的提升。小組在撰寫研究報告過程中的語言文字的邏輯性、嚴(yán)謹(jǐn)性也有一定的顯現(xiàn)。

4.總結(jié)與反思

在初中化學(xué)的跨學(xué)科實踐活動中，通過真實情境培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科思維分析能力和解決問題的能力至關(guān)重要，將化學(xué)與生活緊密聯(lián)系，加深學(xué)生的社會責(zé)任感?；贏DI模式進行的教學(xué)設(shè)計和活動的實施，學(xué)生通過提出問題、設(shè)計方案、形成主張、研討交流、報告撰寫及完善等環(huán)節(jié)，在設(shè)計實驗和分析數(shù)據(jù)的過程中不斷尋找證據(jù)支持主張，在思考問題的多方面思考能力，交流過程中的不斷質(zhì)疑、批判能力，都能在ADI模式中得到提升。

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