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论证探究式教学模型在科学实验教学中的设计

乐虎国际娱乐:乐虎国际娱乐场 更新时间:2017-3-22 12:00:01

  科学论证是一个逻辑论证模式,目的是梳理观点和证据之间的关系。从许多方面来看,科学论证是科学学科产生和完善知识的过程。通过强调论证在科学知识的生成和验证中有重要作用,从而帮助学生发展重要的习惯思维和批判性思维技能。论证探究式教学模型(Argument-Driven Inquiry instructional model,简写为ADI)是Victor Sampson等人在2008年提出的一种强调科学论证的新型探究教学模型,是将阅读与写作、形成性评价、批判性讨论等整合到论证探究中的短综合教学单元,可以在初中、高中或大学科学课堂中使用。 
  ADI包括八个阶段:① 识别任务和指导问题;② 设计方法并收集数据;③ 分析数据并构建初步论证;④ 论证会议;⑤ 外显的反思讨论;⑥ 写研究报告;⑦ 双盲的小组同行评审;⑧ 报告的修改和提交。近年,ADI研究团队基于以往研究进一步完善了ADI教学模型,并开发教师设计与应用ADI在科学实验活动中的教学资源。现就实验教学中应用ADI的一些资源与设计过程进行阐述。 
  1 ADI应用书籍 
  ADI研究人员在NSTA出版了一系列指导教师和学生在科学学科中应用ADI的书籍,教师可直接或修改后使用其实验教学方案。 
  2 设计工具 
  教师可以通过修改现有的实验活动或使用工具来设计一个全新的应用ADI的实验教学方案。ADI研究团队开发并制定了相关工具,包括实验讲义模板、同行评审指南、研究方案建议模板。 
  2.1 实验讲义模板 
  实验讲义主要引导学生开展ADI实验活动的①~⑥阶段。教师可借助实验讲义模板制定实验讲义,模板包括以下几部分内容:“简介”“任务”“材料”“安全措施”“是否需要研究方案建议”“开始”“跨学科概念和科学与科学探究的本质”“初步论证”“论证会议”“研究报告”。① “识别任务和指导问题”阶段,会用到讲义的三部分内容:“简介”,包括该研究的背景信息和用来指导学生收集、分析和解释数据的法则、理论、原理或解释的概述及需要研究的现象;“任务”,明确研究的目标和研究的指导问题;“材料”,可供学生设计研究方案。② 设计方法并收集数据”阶段,讲义注明“安全措施”,用来解释在实施实验时任何会发生的潜在危险及提示避免危险的行为;提出“是否需要研究方案建议”,若学生需要,教师则给学生相应的研究方案建议模板,学生据此设计实验方案;在实施实验“开始”,讲义提示学生明确需要收集的数据类型、收集数据与分析数据的方法;完成实验后,讲义还提示学生思考与研究相关的“跨学科概念和科学与科学探究的本质”。③ “分析数据并构建初步论证”阶段,讲义提示构建在白板上的“初步论证”包括指导问题、主张、证据、理由。④ “論证会议”阶段,讲义提示该阶段的任务是分享自己的论证和批判别人的观点,并提示批判的问题。⑤ “外显的反思讨论”阶段,讲义中所有涉及研究的问题都会被讨论。⑥ “写研究报告”阶段,讲义介绍需要写作的三个问题:“你想回答什么问题,为什么?“你研究期间做了什么,为什么用这种方式进行研究?”“你的论证是什么?” 
  2.2 同行评审指南 
  同行评审指南可直接或修改后使用。在⑦ “双盲的小组同行评审”阶段,该工具让各小组根据评审标准打出“评审等级”并作出解释,以帮助学生评估报告中具体要素的质量。被评审者在⑧ “报告的修改和提交”阶段中,则需要根据这些评审反馈在该指南上作出对评审者的评价,且注明修改或不改自己研究报告的原因。而“教师评分”这一部分则在学生递交研究报告和同行评审指南后,教师再进行评价。 
  2.3 研究方案建议模板 
  研究方案建议模板是在ADI阶段②中使用,用于提示学生完成实验方案及数据的收集和分析,分为描述性实验方案模板和比较或实验性方案模板。前者主要用于验证某一主张,后者用于判断不同主张的正确性。 
  3 设计过程 
  3.1 确定指导问题和任务 
  教师首先要确定指导问题和任务,问题和任务的设计应该与课程标准中课程目标、内容标准及核心概念等直接相关;或教师可使用现有实验活动的目的来帮助制定任务和指导问题。将高中生物必修一“影响酶活性的条件”设计为应用ADI的实验,可使用现有实验活动目的来帮助制定任务和指导问题,而本实验的目的是让学生明确酶起催化作用一般需要适宜的温度和pH。故任务为:设计和实施一个实验,探究“温度和pH的变化如何影响酶活性?”。指导问题为:温度和pH的变化如何影响酶活性? 
  3.2 确定学生需要的材料和信息 
  教师可以使用现有实验活动的指导材料作为参考,确定学生需要的材料和信息。确定学生需要的信息主要包括实验材料、器材的使用方法、实验方法、实验现象的解释等。 
  3.3 确定反思讨论内容 
  基于美国背景,需要确定一或两个跨学科概念及科学本质和科学探究本质的概念在阶段⑤讨论;基于我国教育情况,教师可确定与该研究相关的讨论内容。“影响酶活性的条件”中,需要讨论的内容可为:(1)温度和pH的预处理时机?(2)为保证实验结果的正确性,要仔细分析设计实验方案,正确进行实验操作,避免无关变量的影响。(3)酶的作用条件比较温和的原因是什么?(4)如何探究酶的最适温度和最适pH?…… 
  3.4 编写实验讲义 
  按照上述实验讲义模板编写实验讲义,主要需要编写活动最开始的“简介”,再根据之前确定的内容填充讲义模板。对于“影响酶活性的条件”,编写的简介可包括三部分内容:酶的概念及本质;酶活性受温度和pH影响的实例介绍;变量、因变量、自变量、无关变量、对照实验的解释。 
  3.5 准备教学材料 
  教师给学生准备在课堂中使用的教学材料除了实验材料外,还需要白板或电脑、笔、研究报告纸、实验讲义、同行评审指南、研究建议模板。 3.6 编写实验方案 
  根据以上信息及ADI的八个阶段内容可编写应用ADI的实验教学方案。 
  4 总结 
  论证探究式教学模型是研究成熟的应用于科学实验教学中的科学探究教学模型。将ADI應用于科学实验中,学生参与不同种类的论证,让学生真实体会科学知识的产生过程,体验科学家通过收集和分析数据得到证据从而支持自己主张的过程,体验主张受到批判和评价并给予反驳的过程,体验论证不断修改完善的过程。将ADI应用于科学实验虽是一项不小的挑战,但教师可使用ADI研究团队已开发的书籍、工具等设计实践ADI实验教学。 
  参考文献: 
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  [2] Duschl RA&Osbome J.Supporting and promoting argumentation discourse in science education. Studies in Science education,2002,38,39-72. 
  [3] Sampson V,Grooms J.Science as Argument-Driven Inquiry:The impact on students’conceptions of NOS.Paper presented at the 2008 Annual International Conference of the National Association of Research in Science Teaching(NARST).Baltimore,MD. 
  [4] Sampson V,Gleim L.Argument-Driven Inquiry to promote the understanding of important concepts&practices in biology.The American biology teacher,2009,71(8):465-472. 
  [5] 何嘉媛,刘恩山.论证探究式教学模型的设计和运用[J].生物学通报,2013,10:25-29.