論證驅(qū)動探究教學(xué)模式研究綜述

摘要：

Sampson等人開發(fā)了論證驅(qū)動探究教學(xué)模式（ADI），注重學(xué)生在實驗、論證評議、反思性寫作三種狀態(tài)中有序切換，促進學(xué)生在概念理解、證據(jù)獲取、批判性思維等多方面能力的發(fā)展。ADI教學(xué)模式可以與多種教學(xué)活動有機結(jié)合，在國內(nèi)高中化學(xué)課堂實施時要考慮到教師的專業(yè)水平、靈活使用教科書、轉(zhuǎn)變實驗教學(xué)思路、課程用時等問題。關(guān)鍵詞：

ADI模式；論證驅(qū)動；教學(xué)模式；探究教學(xué)科學(xué)論證對科學(xué)素養(yǎng)的重要性已經(jīng)成為共識，“如何提升學(xué)生的科學(xué)論證能力”成為科學(xué)教育研究的熱門方向。近些年，基于社會建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論，不斷有學(xué)者就如何提高學(xué)生的科學(xué)論證能力做出了有益嘗試，比如SWH［1］、POGIL［2］等一系列科學(xué)論證教學(xué)模式被開發(fā)出來?！镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標準（2017年版2020年修訂）》要求學(xué)生具有“證據(jù)推理”素養(yǎng)［3］，指出在科學(xué)論證相關(guān)的教學(xué)活動的設(shè)計中，需要外顯證據(jù)、推理、結(jié)論三要素之間的關(guān)系。將論證過程融入探究性實驗過程，統(tǒng)籌有利于開展科學(xué)論證教學(xué)的多種因素，靈活建立教學(xué)機制，充分發(fā)揮學(xué)生的主體性，才能讓學(xué)生實現(xiàn)自我建構(gòu)。近年來，基于探究性實驗整合學(xué)生參與科學(xué)論證與同行評審這兩類活動的論證驅(qū)動探究教學(xué)模式（ArgumentDrivenInquiry，簡稱ADI）不斷在科學(xué)教育中被應(yīng)用和研究。國際科學(xué)教育中圍繞ADI的框架、實施策略和價值意義等進行了深入的探討。本研究通過文獻研究，期待能夠為開展和推廣該教學(xué)模式提供借鑒。1

ADI模式的緣起與意義2008年，VictorSampson在中學(xué)生物課堂中開展基于ADI模式的教學(xué)實踐［4］，發(fā)現(xiàn)在經(jīng)歷ADI模式的課程后，學(xué)生能夠更深入地理解科學(xué)本質(zhì)，科學(xué)探究能力也有明顯提升。在2009年，通過實驗證明ADI模式可以增強學(xué)生對重要概念的理解［5］。Walker在2011年系統(tǒng)介紹了ADI教學(xué)模式在本科化學(xué)實驗中的應(yīng)用，并將該模式推廣到了所有科學(xué)教育學(xué)科［6］。本研究選取2010～2023年期間被SCI和SSCI收錄的化學(xué)教育和科學(xué)教育領(lǐng)域的10本期刊，在WebofScience（WOS）數(shù)據(jù)庫中，以“ArgumentDrivenInquiry”為主題進行了檢索，共檢索得到68篇文獻，發(fā)現(xiàn)圍繞ADI模式的研究結(jié)果呈現(xiàn)逐年增長的趨勢。WOS在線分析檢索結(jié)果發(fā)現(xiàn)：ADI在生物、化學(xué)學(xué)科中應(yīng)用較多，具體到化學(xué)學(xué)科，將ADI模式應(yīng)用于探究運動飲料成分［7］、酸堿理論與綠色化學(xué)［8］、鹽類水解［9］等探究性實驗的教學(xué)都取得了不錯的教學(xué)效果。在我國，何嘉媛首次介紹了ADI模式在生物學(xué)科中的應(yīng)用［10］，也陸續(xù)有學(xué)者基于ADI模式開發(fā)了生物［11］、地理［12］學(xué)科的教學(xué)案例，但針對化學(xué)實驗開發(fā)的ADI教學(xué)案例或理論研究并未見公開報道。ADI模式目前已在多個國家和地區(qū)的各種基礎(chǔ)教育和本科教學(xué)中進行了應(yīng)用，并被證實對學(xué)生掌握科學(xué)知識、提升論證能力、參與啟發(fā)式科學(xué)寫作等能力有積極影響。大量研究表明［13～15］，ADI模式允許學(xué)習(xí)者根據(jù)實驗室中可觀察的現(xiàn)象進行積極論證，使用ADI模式可以提高學(xué)習(xí)者的科學(xué)探究技能、書面論證寫作水平和論證質(zhì)量。Grooms［16］、Rahayu［17］、Hosbein［18］對比了在化學(xué)探究實驗中應(yīng)用ADI模式進行教學(xué)的效果，發(fā)現(xiàn)相比傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式，ADI模式下學(xué)生在概念理解、證據(jù)獲取、學(xué)習(xí)動機等方面均有顯著提升。Erenler&Cetin［19］發(fā)現(xiàn)ADI包含的反思性論證和結(jié)構(gòu)化同行評議環(huán)節(jié)使得職前教師將自己的論證報告與他人的論證報告進行了對比，改變了之前自行檢查實驗報告的策略，促使他們?nèi)シ此甲约旱膶W(xué)習(xí)過程。最近的研究表明，隨著論證能力的提升，ADI模式下學(xué)生的批判性思維也會有顯著的進步［20］。在科學(xué)態(tài)度方面，Walker［21］等人發(fā)現(xiàn)在普通化學(xué)實驗課程中應(yīng)用ADI模式，通過辯論、設(shè)計、調(diào)查、解釋數(shù)據(jù)和科學(xué)寫作等教學(xué)手段可以顯著提高學(xué)生對科學(xué)的態(tài)度。HarikaOzgeArslan［22］的最新研究表明，學(xué)生對ADI教學(xué)模式持積極的態(tài)度，在采用ADI模型進行教學(xué)后，職前科學(xué)教師的自我效能感顯著增強。這主要是因為ADI模式營造了一種積極的學(xué)習(xí)氛圍，提高了學(xué)生的參與度，可以提高職前教師的學(xué)業(yè)成績和科學(xué)技能［23］。在其他方面，ADI模式也表現(xiàn)出了優(yōu)勢，Cetin&Eymur的研究表明ADI為學(xué)習(xí)者提供了參與學(xué)術(shù)演講的機會，這將有助于學(xué)生提升演講技能［24］。Sunarya發(fā)現(xiàn)該模式還可以提高學(xué)生的辯論技巧和對化學(xué)的態(tài)度［25］。綜上，ADI模式的優(yōu)勢主要有以下10個方面：（1）提升書面和口頭論證水平；（2）發(fā)展學(xué)生的科學(xué)推理能力；（3）提高通用技能；（4）增進概念理解；（5）塑造心智模型；（6）發(fā)展批判性思維；（7）提升科學(xué)過程和技能；（8）提高科學(xué)學(xué)習(xí)的參與度；（9）發(fā)展元認知；（10）增加學(xué)術(shù)成就感。ADI模式不僅可以應(yīng)用于實驗教學(xué)，還可以應(yīng)用于科學(xué)概念教學(xué)，也可以根據(jù)研究主題的不同和實際條件對ADI模式修改后進行使用。2

ADI教學(xué)模式的要素2.1

ADI模式的關(guān)鍵環(huán)節(jié)Walker（2011）給出的ADI模式含七個環(huán)節(jié)：（1）明確研究任務(wù)和研究問題；（2）開發(fā)和設(shè)計收集數(shù)據(jù)的方法；（3）基于實驗結(jié)果，進行初步論證；（4）召開論證會議；（5）撰寫實驗報告；（6）同伴間進行雙盲評議；（7）根據(jù)雙盲評議結(jié)果修正實驗報告，并提交給老師進行評判［26］。Demircioglu認為ADI有六個環(huán)節(jié)：（1）識別任務(wù)；（2）生成數(shù)據(jù)；（3）進行初步論證；（4）交互式討論；（5）撰寫書面調(diào)查報告；（6）雙盲同行評審［27］。Inthaud認為ADI模型可以簡單描述為四個階段：（1）應(yīng)用科學(xué)推理來分析、總結(jié)和發(fā)展最初的觀點；（2）與其他人分享和討論研究結(jié)果；（3）用科學(xué)推理的方法來撰寫實驗報告；（4）修改其他同學(xué)的實驗報告［28］。Walker［29］、Chen［30］、Eymur［31］、Siahaan［32］等多位學(xué)者提出ADI應(yīng)該分為七個環(huán)節(jié)，包括：（1）識別研究任務(wù)和研究問題；（2）開發(fā)研究方法、數(shù)據(jù)收集和分析的方法；（3）開展初步論證；（4）開展論證會議；（5）形成調(diào)查報告；（6）雙盲同行評審；（7）修訂調(diào)查報告。Chen［33］又將上述七個環(huán)節(jié)進行了調(diào)整，增加了“假設(shè)”環(huán)節(jié)，取消了“雙盲評審”環(huán)節(jié)，具體為：（1）從演示實驗或?qū)嶒灛F(xiàn)象中識別核心任務(wù)；（2）拆解為具體的研究問題；（3）基于研究問題進行假設(shè)；（4）設(shè)計調(diào)查程序；（5）從實踐活動中收集數(shù)據(jù)；（6）提供基于證據(jù)的結(jié)論；（7）形成和分享小組論點，并修正相關(guān)解釋和評價。Cetin&Eymur［34］、Erenler&Cetin［35］、Eymur［36］在ADI模型中融入了“反思討論”環(huán)節(jié)，取得了良好的教學(xué)效果，Grooms［37］和Rahayu［38］明確將ADI模型修訂為八個環(huán)節(jié)，包括：（1）明確任務(wù)；（2）數(shù)據(jù)收集；（3）初步的論證結(jié)果；（4）交互式討論會議；（5）調(diào)查報告；（6）同行評議調(diào)查報告；（7）修行報告；（8）反思性討論。在近些年的研究中，多采用這種八階段的ADI模式。無論構(gòu)成要素如何劃分和變遷，不難發(fā)現(xiàn)：ADI模式將口頭論證和書面論證這兩種重要的論證教學(xué)形式融入了探究性實驗中，還原了科學(xué)研究的真實歷程，將一直提倡的“像科學(xué)家一樣思考、研究”的理念變成了可操作化的程序。值得一提的是，ADI模式給予了學(xué)生分享、反思、評價、修改的時間和機會，最終以“調(diào)查報告”的形式呈現(xiàn)學(xué)生對知識的理解過程和與他人的互動痕跡，便于教師進行過程性評價。2.2

多教育模式整合的ADI模式由上述要素分析可以看出，ADI模式與科學(xué)寫作（SWH）的融合已經(jīng)滲透到了的具體的環(huán)節(jié)中，除此之外，ADI模式還可以與其他的教學(xué)方式有效結(jié)合。Antonio（2020）將ADI與元認知的7E階段相結(jié)合，提出了MADLE（metaconitiveandargumentdriveninquirylearningenvironment）模式，MADLE包括的七個階段與ADI模式的各個環(huán)節(jié)的對應(yīng)關(guān)系如下：（1）啟發(fā)（介紹問題產(chǎn)生的背景）；（2）參與（明確探究性問題）;（3）探索（數(shù)據(jù)的收集和分析，生成初始論證）;（4）解釋（召開論證會議）;（5）詳細闡述（反思性的討論）;（6）評估（撰寫論證報告，追溯性評述）;（7）拓展（反思性討論）［39］。MADLE有助于學(xué)生理解現(xiàn)象發(fā)生的本質(zhì)，圍繞關(guān)鍵問題展開問題解決式的學(xué)習(xí)活動。Eymur［40～42］、Peten［43］將科學(xué)本質(zhì)（NOS）的教學(xué)嵌入到ADI模式中，可以增強學(xué)生的自我效能感和對知識內(nèi)容的理解程度。Safitri將ADI與思維導(dǎo)圖進行了整合，在論證會議中讓學(xué)生借助思維導(dǎo)圖進行講解，提高了學(xué)生口頭論證的質(zhì)量［44］。Amelia將ADI模式與腳手架程序結(jié)合，具體為在數(shù)據(jù)收集和分析中，進行概念和策略的搭建；在開發(fā)初步論證的過程中，實施了元認知構(gòu)建；在論證階段，再次構(gòu)建元認知［45］。Zheng［46］將ADI與翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式相結(jié)合，利用網(wǎng)絡(luò)向職前教師進行了科學(xué)史教學(xué)，發(fā)現(xiàn)學(xué)生的書面論證技能和對科學(xué)知識的理解能力都有所提升，這表明，ADI教學(xué)模式在非實驗課堂上也能體現(xiàn)出優(yōu)勢。ADI模式是一種包容性很強的論證教學(xué)實踐形式，各個環(huán)節(jié)雖有主要任務(wù)，但任務(wù)的主要目的、執(zhí)行方式、具體用時等與其他教學(xué)模式并無差異，在實施時可以與其他教學(xué)模式深度融合。3

ADI教學(xué)模式的實施路徑論證教學(xué)是重要的高效化學(xué)教學(xué)實踐，Cavagnetto［47］將論證教學(xué)形式分為三類：結(jié)構(gòu)式、社會科學(xué)式和沉浸式。ADI模式屬于沉浸式論證，將論證過程滲入到了教學(xué)的各個環(huán)節(jié)，強調(diào)論證過程的參與性。Grooms［48］等人提出的ADI模式中的具體環(huán)節(jié)如表1所示。論證教學(xué)在化學(xué)學(xué)科中的應(yīng)用起步較晚，成熟案例較少，有必要在具體實施過程中給予學(xué)生腳手架。例如教師可以多使用明確的、引導(dǎo)性和鼓勵性的語言，為學(xué)生進行論證活動提供支持。授課前改良和設(shè)計便于開展論證的實驗報告，盡快讓學(xué)生了解課時任務(wù)、確保能順利完成課程任務(wù)，圖1是本研究開發(fā)和設(shè)計的一款適合ADI學(xué)習(xí)模式的實驗報告樣式。本研究按照ADI模式中活動類型的不同，將學(xué)生狀態(tài)劃分為實驗狀態(tài)、論證評議狀態(tài)、反思性寫作狀態(tài)，三者的關(guān)系如圖2所示。ADI模式的特點是有機融合了論證活動與探究性實驗活動，其中探究實驗的結(jié)果是論證的證據(jù)，如果基于證據(jù)的推理不足以得到結(jié)論，則需要學(xué)生從論證評議狀態(tài)或反思性寫作狀態(tài)切換為實驗狀態(tài)，繼續(xù)尋找適合論證的實驗證據(jù)。之前的研究中，許多科學(xué)教育工作者都會教授科學(xué)寫作相關(guān)的課程，但是過去的科學(xué)寫作課程強調(diào)的是寫作技巧，這與科學(xué)探究的過程是分離的，ADI模式與這些教學(xué)方法的不同之處在于學(xué)生的科學(xué)寫作是配合科學(xué)探究過程來完成的，學(xué)生處于反思性寫作狀態(tài)時，需要用文字展示“原來知道什么”“如何知道了這些新知識”“為什么要相信新結(jié)論”的過程。這種方式的目的是通過文字、圖像、表格等多種書面表達形式，外顯證據(jù)，增強說理性。這迫使學(xué)生在實驗探究活動和論證報告會議后去整理實驗數(shù)據(jù)、復(fù)盤論證評議的嚴密性，最終以文字的形式梳理出實驗結(jié)論的生成過程。值得一提的是，在執(zhí)行ADI模式進行教學(xué)時，八個環(huán)節(jié)并非一成不變，可以合理地根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)情調(diào)整各個環(huán)節(jié)執(zhí)行的順序和用時，甚至不必刻意追求教學(xué)模式的完整性，比如當學(xué)生在環(huán)節(jié)7修訂完報告后發(fā)現(xiàn)已經(jīng)完成得很好了，可以不去實施環(huán)節(jié)8。4

國內(nèi)應(yīng)用ADI模式的機遇與挑戰(zhàn)ADI教學(xué)模式將學(xué)科知識獲取過程中的“論證”這一思維過程進行了外顯，并將探究活動結(jié)合了起來，有效地促進學(xué)生理解學(xué)科知識。這與新課程中的“證據(jù)推理”核心素養(yǎng)高度匹配，可以認為是提升學(xué)生“證據(jù)推理”核心素養(yǎng)的有效教學(xué)法之一。借鑒國外實踐經(jīng)驗，引進和使用該模式時要注意以下四方面的問題。4.1

提升教師專業(yè)水平ADI教學(xué)模式實施前，需要教師先基于經(jīng)驗預(yù)設(shè)課程進程，并以“主持人”的角色有效推進各環(huán)節(jié)的進行，并基于專業(yè)知識選擇探究所需要的素材，因為并非所有的教學(xué)內(nèi)容都適合進行探究式教學(xué)。在實施ADI教學(xué)時，教師應(yīng)盡量避免給出學(xué)生確定的答案，而是成為學(xué)生學(xué)習(xí)進程的組織者和推動者，換言之，教師的任務(wù)是讓知識的社會建構(gòu)過程真實發(fā)生，并鼓勵學(xué)生去思考他們可能沒有考慮或忽視的問題。在評價ADI教學(xué)效果時，不僅需要紙筆測試，還要增加其他的表現(xiàn)性評價方式，甚至是使用一系列科學(xué)論證評價工具，這都對教師的教學(xué)能力提出了高層次的要求。同時，Eales［49］的研究發(fā)現(xiàn)，在ADI化學(xué)教學(xué)的不同環(huán)節(jié)中，向高中學(xué)生提供不同的表現(xiàn)機會，學(xué)生的能力發(fā)展水平是迥異的，這啟示教師在上課過程中需要針對不同學(xué)生的特點因材施教。4.2

靈活使用教科書高中化學(xué)課程標準規(guī)定了18個必做實驗，但現(xiàn)行的三個版本的高中化學(xué)教科書中，必做實驗所涉及的探究性問題都是基礎(chǔ)性的，很難支撐起一個完整的ADI過程，因此在實施ADI模式時，有必要對必做實驗和教科書中所涉及的探究性實驗進行改編。比如將“鹽類水解的應(yīng)用”實驗進行拓展，將探究的問題定為“探究NaHSO3溶液顯什么性？”，將教材中“鈉與水的反應(yīng)”拓展為“探究鈉與水反應(yīng)后的產(chǎn)物中滴加酚酞，為什么先變紅后褪色？”。教材實驗是為了滿足大部分學(xué)生的基礎(chǔ)知識掌握需求而設(shè)計的，但針對高層次的學(xué)生，有靈活改編教材內(nèi)容的現(xiàn)實訴求。改編后的實驗，需要更多的呈現(xiàn)出實驗的變化性，在ADI教學(xué)中才能針對復(fù)雜多變的實驗結(jié)果、異常的實驗現(xiàn)象進行探究和論證，實現(xiàn)基于探究性實驗的深度學(xué)習(xí)。4.3

轉(zhuǎn)變實驗教學(xué)思路ADI教學(xué)模式的特點是“固定的時間做固定的事情”，為實驗老師準備實驗探究所需的實驗素材預(yù)留了充足的時間，同時，ADI教學(xué)模式的核心在于學(xué)生動手實踐后的書面論證、同行評議等過程，這些環(huán)節(jié)在國內(nèi)具有很高的操作性，更為重要的是將實驗教學(xué)從提升操作技能的目的轉(zhuǎn)向科學(xué)論證實踐。已有研究表明，學(xué)生改變自己的原始主張非常困難，尤其困難的是通過推理過程的不自洽來提醒自己反思原始主張，最終修訂原始主張。學(xué)生只有在發(fā)現(xiàn)了全新的證據(jù)后，才會根據(jù)證據(jù)來改變自己的主張［50］。因此在ADI教學(xué)中，難點和重點在于讓學(xué)生更新和修正自己的舊觀念，建立新觀念，實驗是獲得證據(jù)來支持論證的一種方式，最重要的目的是獲得正確的結(jié)論，而非僅僅是完成實驗。從過去“照方抓藥”式的操作性實驗培訓(xùn)到重視基于證據(jù)進行推理的論證性實驗，關(guān)鍵在于教師要改變實驗教學(xué)的思路，以研究的視角帶領(lǐng)