應(yīng)曉屹 虞 馳

（1寧波市李惠利中學(xué) 浙江寧波 315041 2寧波市第四中學(xué) 浙江寧波 315016）

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》以下簡稱“課程標(biāo)準(zhǔn)”）明確指出，加強(qiáng)和完善生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，組織以探究為特點(diǎn)的主動(dòng)學(xué)習(xí)是落實(shí)生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的關(guān)鍵。這種有目的、有步驟的學(xué)生自主學(xué)習(xí)活動(dòng)主要包括，對(duì)生物及其相關(guān)事物進(jìn)行觀察、描述、提出問題、從各種渠道查找信息、提出假設(shè)、驗(yàn)證假設(shè)、思維判斷、作出解釋，并能與他人合作和交流等[1]。如何在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中組織探究性學(xué)習(xí)，已然成為了促成學(xué)生達(dá)成生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的關(guān)鍵。

論證探究式教學(xué)模型（argument-driven inquiry，ADI）是一種新型教學(xué)策略，該模型結(jié)合了科學(xué)論證和探究過程，強(qiáng)調(diào)引導(dǎo)學(xué)生利用資料進(jìn)行合理的推理和論證，以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維方式[2]。ADI在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用，使生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的落實(shí)成為可能。

基于此，本文將以“用高倍顯微鏡觀察葉綠體和細(xì)胞質(zhì)的流動(dòng)”的再探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，在課堂上將科學(xué)論證過程與探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程相結(jié)合，在課后撰寫研究報(bào)告，進(jìn)行評(píng)價(jià)、修正及反思，闡釋如何將ADI教學(xué)模式應(yīng)用于生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程，以期為生物學(xué)教師提供新穎的實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例。

1 教材分析及設(shè)計(jì)思路

“用高倍顯微鏡觀察葉綠體和細(xì)胞質(zhì)的流動(dòng)”是人教版高中《生物學(xué)·必修1·分子與細(xì)胞》（2019年版）第3章第2節(jié)中的探究實(shí)踐內(nèi)容，一方面，讓學(xué)生通過觀察了解植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)尤其是葉綠體的形態(tài)特點(diǎn)，另一方面，通過觀察體會(huì)細(xì)胞質(zhì)流動(dòng)是活細(xì)胞所具有的現(xiàn)象。由此，既突出了生物學(xué)實(shí)驗(yàn)及基本實(shí)驗(yàn)技能在中學(xué)生物學(xué)教學(xué)中的基礎(chǔ)性地位，又幫助學(xué)生達(dá)成對(duì)“細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)與生命活動(dòng)的基本單位”這一大概念的理解，還為之后學(xué)習(xí)第5章第4節(jié)“光合作用”打下了基礎(chǔ)。

本實(shí)驗(yàn)屬于觀察驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，具有明確的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，?guī)范的實(shí)驗(yàn)步驟，要讓學(xué)生客觀地觀察和描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。為了凸顯課程標(biāo)準(zhǔn)的理念，培養(yǎng)學(xué)生的論證能力和批判性思維，嘗試將ADI教學(xué)模式應(yīng)用于本次實(shí)驗(yàn)教學(xué)，并在該實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上實(shí)施再探究，即“探究影響胞質(zhì)環(huán)流速率的因素”。本次實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)實(shí)施包括如下6個(gè)環(huán)節(jié)：提出任務(wù)→收集數(shù)據(jù)和資料→構(gòu)建論證→論證階段→撰寫研究報(bào)告并互評(píng)→總結(jié)和反思，其中，前4個(gè)環(huán)節(jié)是在課堂中完成的。

2 教學(xué)過程

2.1 創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)興趣 教師展示3個(gè)視頻：光學(xué)顯微鏡下的黑藻（Hydrilla verticillata）葉肉細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)流動(dòng)，來自同一裝片不同視野。教師引導(dǎo)學(xué)生觀察胞內(nèi)葉綠體的運(yùn)動(dòng)，以此判斷細(xì)胞質(zhì)是否流動(dòng)，并設(shè)置如下問題：①不同葉肉細(xì)胞中的胞質(zhì)環(huán)流速率是否相同，為什么？②引起胞質(zhì)環(huán)流速率差異的可能原因有哪些？

3個(gè)視頻中的細(xì)胞質(zhì)流動(dòng)是學(xué)生已熟知的內(nèi)容，利用學(xué)生熟悉但又不同的情境導(dǎo)入新課，并在這一基礎(chǔ)上提出問題，引發(fā)學(xué)生的進(jìn)一步思考，并喚起其尋根究底的好奇心。

2.2 提出任務(wù) 通過對(duì)3個(gè)視頻的觀察比較，學(xué)生發(fā)現(xiàn)不同視野中的胞質(zhì)環(huán)流速率是不一樣的。由此引發(fā)了學(xué)生新的探索興趣：影響胞質(zhì)環(huán)流速率的因素是什么？如何定量測定胞質(zhì)環(huán)流速率？教師引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合自身已有知識(shí)，對(duì)定量測定胞質(zhì)環(huán)流速率的方法原理進(jìn)行論證（圖1、圖2）。由此，學(xué)生開始展開對(duì)“影響胞質(zhì)環(huán)流速率的因素是什么？”的探究與論證。

圖1 胞質(zhì)環(huán)流速率測定原理論證過程圖

圖2 顯微鏡下測定胞質(zhì)環(huán)流速率（單位：μm/s）

2.3 收集數(shù)據(jù)和資料 針對(duì)“影響胞質(zhì)環(huán)流速率的因素是什么？”這一問題，學(xué)生提出不同的想法。教師在考慮最近發(fā)展區(qū)的前提下，將想法相近的學(xué)生分為幾個(gè)小組，每組3～4人，并自主選出一名組長。小組成員共同探討做什么、為什么做、怎么做、為何這樣做、可能會(huì)得到何種結(jié)果，結(jié)合教師提供的資料，完成實(shí)驗(yàn)方案的論證（圖3）。然后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案選擇合適的實(shí)驗(yàn)器材收集數(shù)據(jù)和資料。

圖3 探究“溫度對(duì)胞質(zhì)環(huán)流速率的影響”的實(shí)驗(yàn)方案論證過程圖

實(shí)驗(yàn)材料：新鮮的黑藻（購于淘寶），實(shí)驗(yàn)前將黑藻分裝在2 000 mL的大燒杯中，放在陽光充足處繼續(xù)培養(yǎng)。

實(shí)驗(yàn)器材：數(shù)碼顯微鏡、秒表、鑷子、載玻片、蓋玻片、膠頭滴管、水浴鍋等。

實(shí)驗(yàn)要求：根據(jù)自己的實(shí)驗(yàn)方案，各小組對(duì)黑藻進(jìn)行不同處理（溫度、光照強(qiáng)度、葉齡、取材部位），測定其胞質(zhì)環(huán)流速率，并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。教師在巡視實(shí)驗(yàn)操作過程中，給予規(guī)范性指導(dǎo)并及時(shí)進(jìn)行安全性教育。

2.4 構(gòu)建論證及論證階段 各小組結(jié)合實(shí)驗(yàn)方案的論證過程圖，討論分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，形成主張，并在白紙上構(gòu)建實(shí)驗(yàn)結(jié)果論證過程圖。組內(nèi)論證模型構(gòu)建完成后，各小組派一名組員向全體學(xué)生展示包含問題、證據(jù)、推理和主張等信息的論證模型，其他學(xué)生可對(duì)此提出質(zhì)疑，并提供證據(jù)、推理，展示學(xué)生可辯護(hù)或修改，進(jìn)一步完善主張。論證過程中，通過組間合作，學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)完成了多項(xiàng)科學(xué)論證和探究任務(wù)，使得論證模型不斷得到完善（圖4）。

圖4 探究影響胞質(zhì)環(huán)流速率的因素的論證過程圖

2.5 撰寫研究報(bào)告并互評(píng) 教師提供如何評(píng)價(jià)研究報(bào)告的相關(guān)文獻(xiàn)資料，并提出問題：如何評(píng)價(jià)一份研究報(bào)告？在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生根據(jù)以往撰寫研究報(bào)告的經(jīng)驗(yàn)及本次實(shí)驗(yàn)探究過程中的自我思考，結(jié)合教師提供的文獻(xiàn)資料，全體學(xué)生共同完成研究報(bào)告評(píng)價(jià)的論證，形成有評(píng)分項(xiàng)目和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)的量化評(píng)價(jià)主張（圖5）。

圖5 研究報(bào)告的評(píng)價(jià)論證過程圖

課后，每組上交一份研究報(bào)告，教師給每組隨機(jī)分發(fā)一份其他組的研究報(bào)告，各小組根據(jù)自制的量化評(píng)價(jià)表（表1）進(jìn)行打分。打分完成后，交還各小組，每組根據(jù)評(píng)分細(xì)則的得分情況進(jìn)行修改并再次上交，由教師進(jìn)行二次評(píng)價(jià)，如果未通過，則繼續(xù)修改直至合格為止。

表1 研究報(bào)告質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)表

研究報(bào)告的評(píng)價(jià)論證環(huán)節(jié)可促進(jìn)學(xué)生思考：研究報(bào)告應(yīng)該包含什么內(nèi)容，撰寫過程中需要注意什么問題，如何避免這樣的問題等；研究報(bào)告的撰寫和互評(píng)，可促使學(xué)生對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行梳理和反思，在報(bào)告中可體現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，有何收獲，有何體會(huì)。在提升學(xué)生的科學(xué)寫作能力的同時(shí)，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)論證能力和科學(xué)反思能力。

2.6 總結(jié)與反思 小組互評(píng)結(jié)束后，教師提出如下幾個(gè)問題：①本節(jié)課做了哪些工作？是否達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模竣趯?shí)驗(yàn)過程中遇到了哪些問題？是如何解決的？③如果還有進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)，想進(jìn)行哪些工作？為什么？設(shè)置這幾個(gè)問題的目的是讓學(xué)生對(duì)本組的實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)實(shí)施、論證模型的構(gòu)建、研究報(bào)告的撰寫有深層次的思考。通過本次實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生能比較順利地回答問題①和問題②，對(duì)論證探究式實(shí)驗(yàn)的各環(huán)節(jié)的表述也基本準(zhǔn)確，但對(duì)問題③的回答各組有所差異，有些小組認(rèn)為已考慮的比較完善了，而探究“光照強(qiáng)度對(duì)胞質(zhì)環(huán)流速率影響”的小組提出由于受實(shí)驗(yàn)條件的限制，沒能將自變量的控制做得更精細(xì)、準(zhǔn)確。

3 反思

ADI教學(xué)模式在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的應(yīng)用過程中，學(xué)生會(huì)提出哪些問題、課堂能否依照學(xué)生所想實(shí)施相關(guān)實(shí)驗(yàn)等，受課堂時(shí)間、學(xué)生已有的知識(shí)儲(chǔ)備和能力、實(shí)驗(yàn)室條件等因素的限制，因此，“胞質(zhì)環(huán)流速率影響因素的探究”難以做到面面俱到。胞質(zhì)環(huán)流速率的影響因素遠(yuǎn)不止于光照強(qiáng)度，還有光照時(shí)間和光質(zhì)。此外，胞質(zhì)環(huán)流過程中需要消耗ATP，因此，影響細(xì)胞呼吸速率的因素也會(huì)改變胞質(zhì)環(huán)流速率。所以，論證探究式教學(xué)模型在實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐過程應(yīng)用，一方面，要求教師根據(jù)實(shí)際情況確定探究性實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容、范圍和研究深度；另一方面，如果條件允許，可將部分問題作為課堂外延實(shí)驗(yàn)集合有興趣的學(xué)生作進(jìn)一步探究。

構(gòu)建論證及論證階段環(huán)節(jié)是ADI教學(xué)模式的核心環(huán)節(jié)。在教學(xué)實(shí)施過程中，學(xué)生要能基于生物學(xué)事實(shí)和證據(jù)運(yùn)用推理、建模、批判性思維等方法，審視或論證主張。這種科學(xué)思維的養(yǎng)成是落實(shí)生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)不可或缺的部分。ADI教學(xué)模式是一種新型的教學(xué)模式，因此，有部分學(xué)生在構(gòu)建論證環(huán)節(jié)花費(fèi)了較長時(shí)間，在論證階段也表現(xiàn)得不夠積極。針對(duì)此問題，一方面，要多看，即向全體學(xué)生展示優(yōu)秀的論證實(shí)例，既是鼓勵(lì)又是示范，以此引導(dǎo)學(xué)生從模仿開始熟悉如何構(gòu)建論證；另一方面，要多用，即教師選擇合適的教學(xué)內(nèi)容，嘗試不定期地開展論證探究式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐。

撰寫研究報(bào)告和互評(píng)、總結(jié)和反思環(huán)節(jié)在本次課中是個(gè)亮點(diǎn)，有別于以往教師提供一張?jiān)u價(jià)單，學(xué)生根據(jù)評(píng)價(jià)單的條目對(duì)自己和他人實(shí)施單一性評(píng)價(jià)。本次的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)也是學(xué)生的論證所得，基于之前構(gòu)建論證和撰寫研究報(bào)告的經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生對(duì)過程中遇到的問題進(jìn)行過思考，并嘗試解決，因此，在評(píng)價(jià)論證及總結(jié)和反思環(huán)節(jié)，表現(xiàn)得異常積極，各抒已見。這一過程既使學(xué)生再次熟悉論證過程，又有助于學(xué)生進(jìn)一步形成批判性思維。

將ADI教學(xué)模式應(yīng)用于生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不僅能促使學(xué)生掌握科學(xué)探究的基本方法，還能培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)的思維方法認(rèn)識(shí)事物、解決實(shí)際問題，有助于生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的落實(shí)。