ADI教学模式在高中生物学实验教学中的应用——以“调查草地中某种双子叶植物的种群密度”为例.pdf

2023 年第 9 期教育与装备研究课程教法ADI 教学模式在高中生物学实验教学中的应用 以“调查草地中某种双子叶植物的种群密度”为例李苡萱朱夏媛欧 娅钟宛清彭金刚汪 蕾摘要:目前论证探究式教学模式在我国生物学教学中已有一定应用,但实践表明其在实际课堂教学中仍有一定难度,还需优化完善。以“调查草地中某种双子叶植物的种群密度”这一实验课为例,将优化后的 ADI 教学模式应用于高中实验教学,引导学生理解知识和进行科学探究,在推理和论证等过程中培养学生科学论证能力和批判性思维,掌握科学探究技能,进而提高学生的生物科学素养。关键词:ADI 教学模式;高中生物实验教学;科学论证能力;核心素养中图分类号:G434文献标识码:A 李苡萱,华南师范大学生命科学学院,在读硕士研究生;朱夏媛,华南师范大学生命科学学院,在读硕士研究生;欧娅,华南师范大学生命科学学院,在读硕士研究生;钟宛清,华南师范大学生命科学学院,在读硕士研究生;彭金刚,广东省广州市铁一中学,高级教师;汪蕾,华南师范大学生命科学学院,副研究员,本文通讯作者。本文为广州市教育科学规划重点课题“基于深度学习的高中生物学大单元教学模式构建及实 践研 究”(课题 批 准号:202213802)的研究成果。学生通过理论学习已经了解一定的科学研究方法,但将这些科学方法应用于解决问题以及探究性学习的能力尚欠缺,因此培养学生的科学研究技能已经成为目前实验教学的重点。基于我国普通高中生物学课程标准(2017 年版)中科学思维和科学探究的要求,若教师能让学生领悟科学家在研究过程中所持有的观点及解决问题的思路和方法,使学生亲历提出问题、获取信息、寻找证据、检验假设、发现规律等过程,可以令学生养成科学思维的习惯,形成积极的科学态度,发展终身学习及创新实践能力。一、基于 ADI 模式的生物学实验教学策略论证探究式教学模式(Argument-Driven In-quiry instructional model,简称 ADI)是近年来西方一些科学教育专家以建构主义理论为指导思想,倡导的一种新的科学教育教学模式1。作为论证教学模式的一种,它能抓住科学实践的核心,让学生理解科学的基本组成,让学生在充分分析材料后进行合理的推理和论证,帮助学生理解科学的本质,提高论证和科学探究能力、评价能力和小组合作能力2。该模式要求学生将自己的研究介绍给同行、对问题做出反馈、进行科学写作、相互评估和修正报告,是一种综合的科学实践活动。传统的 ADI 教学模式包括 8 个阶段,分别为:提出任务和明确研究问题阶段、设计实验方案和收集数据和资料阶段、分析资源和构建论据阶段、论证阶段、撰写研究报告阶段、学生双盲相互评论阶段、改进阶段和讨论反思阶段。但在实际教学中因课时限制、教学条件等现实91课程教法教育与装备研究2023 年第 9 期因素的限制无法实施所有阶段。为了切实有效地培养学生科学论证能力和批判性思维,掌握科学探究技能,提高学生的生物科学素养,避免教学过程流于形式,保证 ADI 教学模式在高中生物实验教学中的有效性及可行性,对此本文采用精简后的 ADI 教学模式(如图 1)3。本文以人教版高中生物学(选择性必修2)第 1 章第 1 节中“调查草地中某种双子叶植物的种群密度”这一实验为例,介绍精简后的 ADI 教学模式:提出任务和明确研究问题、设计实验方案和收集数据、分析资源和构建论证论据、撰写研究报告和组间双盲互评、改进和反思五个阶段,以期为 ADI 教学模式在高中生物的实验教学实践积累经验和提供参照。图 1ADI 教学模式的优化示意图二、课程介绍“调查草地中某种双子叶植物的种群密度”这一实验出自人教版高中生物学(选择性必修 2):生物与环境 第 1 章第 1 节。该实验是高中生物学实验的重要内容之一,说明了种群密度是种群最基本的数量特征以及种群研究的基本调查方法,因此本节课是进一步探究种群、群落和生态系统的基础,对于种群生态学而言具有重大意义。新课程标准要求“通过本节课的学习学生应列举种群具有种群密度、出生率和死亡率、迁入率和迁出率、年龄结构、性别比例等特征”,为帮助学生达成对概念的理解,促进学生生物学学科素养的提升,教师应引导学生通过具体的科学探究活动,完成尝试、模仿的操作。而 ADI 教学模式可以让学生以生物学家的视角亲历科学探究的整个过程,是培养学生科学思维、科学探究以及综合生物素养的理想选择。三、教学过程(一)创设教学情境,明确研究问题ADI 教学模式在建构主义理论的基础上还强调学生应利用教材或教师提供的条件自己独立思考,学生在教师的引导下激发学习的内在动机,作为发现者,自行发现知识、探索学习、掌握原理和规律,最终发展探究性思维,这与普通高中生物学课程标准中核心素养的要求也是相符的4。在本环节,教师首先展示课前拍摄的校园绿化草坪,引出种群及种群密度的概念。随后教师提出问题:若要调查该草地的植物应采取什么调查方法?学生自主阅读教材 P2 的文字,确定了样方法这一方法。同时教师引导学生观察、区分校内草坪中的单子叶植物和双子叶植物,联系学生学习过的这两种类型植物的特点,学生联系所学相关知识和生活经验,得出样方法不适用于丛生或蔓生的单子叶植物的结论。而后教师为每个学生小组提供一本植物分类图鉴并推荐学生可选择车前、蒲公英和一年蓬这些较为常见的双子叶植物进行调查。学生通过对照植物分类图鉴掌握调查对象的形态特征,小组讨论明确本次实验的探究主题:用样方法调查草地中某种双子叶植物的种群密度。(二)搭建问题框架,设计实验方案在学生明确探究主题后,教师展示本次实验提供的实验用品及材料清单:纸、30m 皮卷尺、样框若干,为学生提供充足的空间,根据探究主题设计实验方案,同时教师建构问题支架:利用样方法进行取样调查的关键是什么?有代表性的样本应该具有哪些特点?常见的取样方法有哪些?五点取样法和等距取样法分别适合于哪种类型的地块进行取样调查?本实验是调查双子叶草本植物的种群密度,样方的多少和样方的大小应该如何选择?若调查对象位于样框的边界或夹角处,此时应该如何计数?通过这些问题,教师辅以课前拍摄的无安全隐患的多个校园草地,鼓励学生积极讨论和组内分工,帮助学生科学地设计实验方案,并进一步引导022023 年第 9 期教育与装备研究课程教法学生进行实验、收集数据以及将实验步骤和数据等记录在实验记录单上。教师通过搭建问题框架,驱动学生进行科学的实验设计,并且通过这些问题,使学生理解科学及科学探究的本质,引导学生自主开展探究实验、记录数据,潜移默化中发展了学生科学探究的能力。(三)建构论证论据,小组分享反思本环节中,教师组织学生前往室外草坪进行实验,学生通过小组合作完成数据的收集并完成对数据的分析。在此过程中,教师应密切关注学生动态,及时解决学生在实际操作时遇到的问题,协助学生分辨目标植物。之后,教师可以提问已收集完数据的小组:通过这个实验,你们能总结出样方法的适用范围吗?样方的多少与被调查地段的总面积有什么关系?若调查对象的数量较小时应该怎么做?教师引导学生小组研讨得出初步的结论,接着将自己小组的论据及论证过程记录在实验记录单中。接下来,可以采取轮流制的形式进行小组间的论据分享,即一个小组选取一个代表分享小组的论据,其他学生倾听别的小组的论据并从中发现问题或完善本小组的结论,小组对所提出的问题进行反思、与其他同学共同研讨问题。若有需要,在论证部分结束后,学生可重新进行实验并收集证据,最终得到一个针对研究问题的最有根据的、易于接受的论据和解释。在小组分享、讨论的过程中,实现不同小组间思维的碰撞,学生可以发现并学习朋辈思维和方法上的亮点。与此同时,在教师的鼓励下,有利于发展学生发现问题的能力以及在错误中总结教训、指导实践的能力,使学生领悟科学探究常会经历“探究-修正-再探究-得出结论”螺旋式上升的过程。(四)撰写研究报告,组间双盲互评在本环节,教师组织学生返回教室,学生以小组为单位完成研究报告。之后,教师提供评价表,引导学生进行组间匿名、随机评审,学生评价他人探究报告时不仅要进行等级评价,还要提供建设性的反馈信息。学生根据朋辈的评价修改研究报告,教师对学生最终提交的探究报告进行评分并给出指导意见,同时教师可以留下思考题:调查活动能力强、活动范围大的某种动物的种群密度时应该使用哪些调查方法?为什么?通过本次实验,你能为学校的绿化草坪提出优化改进的建议吗?令学生课后继续思考、讨论,拓展本节实验课的研讨空间。学生通过撰写探究报告和组间盲审学会组织正确且有逻辑的语言来表述自己的观点,使表达清晰和准确;掌握撰写研究报告的一般流程,提高科学写作能力。教师在整个过程中作为评审者和指导者,为学生提供较大的自主探究空间,有利于发挥学生学习的主体作用。学生在课后继续讨论教师提供的思考问题,有助于知识的迁移,还可保持学生学习的主动性。四、教学反思本节“调查草地中某种双子叶植物的种群密度”实验课尝试在传统生物实验教学背景下实施 ADI 教学模式,通过设计多样化的师生互动环节,如设计实验方案和收集数据阶段和建构论据,朋辈分享阶段等,这些活动首先有利于学生在师生交互、生生交互中发挥学生的主体作用,进而提高学生在课堂中的参与感,为学习过程不断提供动力。其次,通过建构及论证论据,朋辈分享及反思阶段,学生可在教师问题引导、朋辈思维碰撞的过程中锻炼同辈间的交流和合作能力、促进批判性思维、科学推理等能力,从而使学生初步具备科学思维,获得一定的科学论证探究能力。最后,ADI 教学模式下的实验课堂能够让学生体验科学家的身份,亲历真实的科学探究过程,最终深刻领悟科学和科学探究的本质。然而,无论是 ADI 模式的探究性实验教学还是学生科学探究能力的培养,都不是一蹴而就的,都需要长期的工作。受限于我国高中一节生物实验课的时长只有 40 分钟左右,因此教师应根据学情灵活设计和安排课时,“微课+ADI 模式”相结合也是一个不错的选择。若一个课时无法完成 ADI 模式的所有阶段,则课堂12课程教法教育与装备研究2023 年第 9 期一开始的原理讲解及资料分析部分可以制作成微课视频提供给学生课前线上观看;撰写研究报告,组间双盲互评阶段可作为课后作业的形式让学生完成。如果学生不熟悉实验设计和构建论证的过程,应该为学生提供额外的课时进行系统教学。参考文献:1 陈川瑜.国内 ADI 教育研究综述 J.广西教育,2017(2):16-7+40.2 徐小颖,金英善,吴晓霞,等.论证式教学在高中生物学 教 学 中 的 应 用 J.中 学 生 物 教 学,2022(36):11-4.3 DEMIRCIOGLU T,UCAR S.Investigating the effect of argument-driven inquiry in laboratory instruction J.Educational Sciences:Theory&Practice,2015,15(1):267-83.4 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.(责任编辑:邢西深)“双减”理念下小学科学作业设计的实践与提升策略高雯雯摘要:作业是科学教学的重要组成部分,是达成学科育人目标的重要环节。然而,目前科学教学研究更多是针对课堂教学质量的提升,对作业的研究很少。究其原因是教师对科学作业的价值功能认识不足、学生对科学作业的实践研究积极性不高、家长对科学作业的高效完成配合不够等。“双减”理念下小学科学作业设计的实践,旨在减轻学生负担,基于学科特征准确定位,通过上下同步、内外兼修、点面结合等路径丰富科学作业的内涵,并在实践中通过开展培训,加强作业研究;开辟资源,创新作业形式;开创未来,挖掘作业价值,从而进一步丰富作业形式,优化作业质量,提升作业的有效性,发挥科学作业的育人功能。关键词:“双减”政策;小学科学作业;优化路径;提升策略中图分类号:G434文献标识码:A 高雯雯,江苏省太仓市教师发展中心,一级教师。2021 年 7 月,中共中央办公厅、国务院办公厅印发关于进一步减轻义务教育阶段学生作业负担和校外培训负担的意见(以下简称意见)。意见明确指出,要遵循教育规律,着眼学生身心健康成长,发挥作业诊断、巩固、学情分析等功能,将作业设计纳入教研体系,系统设计符合年龄特点和学习规律、体现素质教育导向的基础性作业。意见 的出台对科学教师的作业设计提出了全新的要求,科学作业该如何设计?什么样的作业既能减轻学生负担,又能符合学生发展的需要?这是值得科学教师深入思考的问题。在目前的科学教学中,不管是师生还是家长,对科学作业的认识存在着形式单一、实践性不强、完成度不高、可有可无等问题。如何深入理解“双减”理念下科学作业设计的内涵和本质,优化作业设计,提升育22