基于證據(jù)意識(shí)培養(yǎng)的高中生物學(xué)ATDE教學(xué)設(shè)計(jì)

馮慧琳　高學(xué)林

［摘 要］教師在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維時(shí)除了要注重培養(yǎng)學(xué)生崇尚嚴(yán)謹(jǐn)和務(wù)實(shí)的求知態(tài)度，還要注重培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)意識(shí)。ATDE教學(xué)模式通過“問、想、做、評(píng)”四個(gè)環(huán)節(jié)，架設(shè)探究式教學(xué)中的循證軌道，以獲取證據(jù)為主線引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)科學(xué)驗(yàn)證過程，培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)意識(shí)。文章以“DNA的復(fù)制為例”，闡述如何圍繞“問、想、做、評(píng)”四個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行高中生物學(xué)ATDE教學(xué)設(shè)計(jì)。

［關(guān)鍵詞］證據(jù)意識(shí)；ATDE教學(xué)模式；高中生物學(xué)；教學(xué)設(shè)計(jì)

［中圖分類號(hào)］? ? G633.91? ? ? ? ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］? ? A? ? ? ? ［文章編號(hào)］? ? 1674-6058（2023）20-0093-04

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《課標(biāo)》）指出：“科學(xué)思維”是指尊重事實(shí)和證據(jù)，崇尚嚴(yán)謹(jǐn)和務(wù)實(shí)的求知態(tài)度，運(yùn)用科學(xué)的思維方法認(rèn)識(shí)事物、解決實(shí)際問題的思維習(xí)慣和能力。教師應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)意識(shí)為關(guān)鍵線索，引導(dǎo)學(xué)生實(shí)事求是地基于證據(jù)，運(yùn)用歸納與概括、演繹與推理等方法探求新知，從而有效培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。教師在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維時(shí)多注重模型與建模、創(chuàng)造性思維等的培養(yǎng)，而忽略了證據(jù)意識(shí)的培養(yǎng)。實(shí)踐表明，在高中生物學(xué)教學(xué)中應(yīng)用ATDE教學(xué)模式，有助于教師培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)意識(shí)。

一、ATDE教學(xué)模式有助于高中生物學(xué)教學(xué)中學(xué)生證據(jù)意識(shí)的培養(yǎng)

嚴(yán)謹(jǐn)和務(wù)實(shí)的求知態(tài)度是運(yùn)用思維方法的前提?！皣?yán)謹(jǐn)”是指從獲取證據(jù)到運(yùn)用證據(jù)再到得出結(jié)論的邏輯線都是無漏洞的?！皠?wù)實(shí)”是指依據(jù)科學(xué)史等資料或親自實(shí)驗(yàn)得出的證據(jù)，實(shí)事求是地推理問題?！墩n標(biāo)》提出，要能夠運(yùn)用已有的生物學(xué)知識(shí)、證據(jù)和邏輯對(duì)生物學(xué)議題進(jìn)行思考或展開論證。這就要求教師以問題為導(dǎo)向和主線，以事實(shí)和證據(jù)為基礎(chǔ)，指引學(xué)生步步揭秘，從而培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)意識(shí)。

我國臺(tái)灣學(xué)者陳龍安教授提出的ATDE教學(xué)模式，由“問（Ask）”“想（Think）”“做（Do）”“評(píng)（Evaluate）”四個(gè)環(huán)節(jié)組成。在高中生物學(xué)教學(xué)中應(yīng)用ATDE教學(xué)模式可讓學(xué)生基于生物學(xué)事實(shí)和證據(jù)運(yùn)用歸納與概括、演繹與推理等方法，探討、闡釋生命現(xiàn)象及規(guī)律，審視或論證生物學(xué)社會(huì)議題，有利于學(xué)生證據(jù)意識(shí)的培養(yǎng)。首先，教師可以創(chuàng)設(shè)情境以“問”激發(fā)學(xué)生為求知而主動(dòng)獲得證據(jù)；其次，引導(dǎo)學(xué)生條分縷析地“想”，梳理邏輯，總結(jié)所需的證據(jù)，批判性地看待所需證據(jù)的相關(guān)性；然后，在“做”中尋找和獲取相關(guān)證據(jù)，運(yùn)用證據(jù)論證問題，科學(xué)表達(dá)所得結(jié)論；最后，以科學(xué)思維層級(jí)評(píng)價(jià)量表的形式引導(dǎo)學(xué)生自評(píng)和互評(píng)，使學(xué)生理解基于證據(jù)進(jìn)行論證的原理。

二、高中生物學(xué)ATDE教學(xué)設(shè)計(jì)

下面以人教版生物學(xué)必修2第３章第３節(jié) “DNA的復(fù)制”為例，圍繞“問、想、做、評(píng)”四環(huán)節(jié)進(jìn)行高中生物學(xué)ATDE教學(xué)設(shè)計(jì)。

（一）問——?jiǎng)?chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)證據(jù)探索欲望

“問”作為ATDE教學(xué)的首要環(huán)節(jié)，其關(guān)鍵是能否真正擊中學(xué)生的興趣點(diǎn)，以及能否激發(fā)學(xué)生的證據(jù)探索意識(shí)。而這要看教師設(shè)問的功力，想要擊中學(xué)生的興趣點(diǎn)，設(shè)問應(yīng)是有趣的、有意義的。一方面要巧妙聯(lián)系日常生活中的生物、現(xiàn)象、事件，問出新意；另一方面要注意問題不宜過于寬泛、難度太大，避免學(xué)生望而卻步。更重要的是，要在學(xué)生探索問題的過程中多鋪層臺(tái)階，層層遞進(jìn)地引導(dǎo)學(xué)生尋找事實(shí)和證據(jù)，幫助學(xué)生樹立自信心，激發(fā)學(xué)生探索證據(jù)的欲望。

例如，教師引導(dǎo)學(xué)生回顧DNA的結(jié)構(gòu)后，引用資料，創(chuàng)設(shè)問題。

資料：沃森和克里克在發(fā)表DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的那篇著名短文的結(jié)尾處寫道：“值得注意的是，我們提出的這種堿基特異性配對(duì)方式，暗示著遺傳物質(zhì)進(jìn)行復(fù)制的一種可能的機(jī)制。”

問題：DNA的復(fù)制方式究竟是怎樣的？請(qǐng)用畫圖的形式呈現(xiàn)所有的可能性，并嘗試論證自己認(rèn)為正確的方式。

教師從復(fù)習(xí)DNA的結(jié)構(gòu)入手，為學(xué)生的思考提供了知識(shí)證據(jù)。而后，以科學(xué)家的探究困惑為資料，讓學(xué)生角色代入沿著科學(xué)家的思路深入分析與思考。為避免學(xué)生因課前預(yù)習(xí)而先入為主地認(rèn)定正確機(jī)制，教師先引導(dǎo)學(xué)生思考所有的可能與傾向，并要求學(xué)生從中選擇自己認(rèn)為正確的方式進(jìn)行論證，進(jìn)一步挖掘有效證據(jù)。與此同時(shí)，明確用畫圖的形式呈現(xiàn)，提供路徑，降低難度。

（二）想——厘清論證思路，明確證據(jù)方向

“想”是對(duì)證據(jù)意識(shí)中“嚴(yán)謹(jǐn)”的落實(shí)。在有主動(dòng)尋求證據(jù)的意識(shí)后，學(xué)生應(yīng)思考的是如何一步步推得真知，而非想當(dāng)然地直接認(rèn)定結(jié)果。于思路而言，可以分為問題線和證據(jù)線。通過問題線，用推理的方法將一個(gè)大問題步步拆解，使其變?yōu)槟苤苯咏鉀Q的一個(gè)個(gè)子問題，從而厘清后續(xù)的論證方向。通過證據(jù)線，引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系所學(xué)知識(shí)，用舊知盤活新知，讓“想”落到實(shí)處，提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和知識(shí)遷移能力。問題線和證據(jù)線兩者相輔相成，問題線為尋找證據(jù)提供了明確的方向，大大提高了學(xué)生所尋找的證據(jù)的相關(guān)性和準(zhǔn)確性。問題線的走向也是基于科學(xué)真實(shí)的證據(jù)，如若找不到合適的證據(jù)落實(shí)問題，問題線將就此中斷，推理也便不再嚴(yán)謹(jǐn)。

例如，如何判斷DNA分子復(fù)制的哪種機(jī)制是正確的？通過提供學(xué)習(xí)單（見表1），引導(dǎo)學(xué)生順著問題線和證據(jù)線設(shè)計(jì)論證思路，并給予學(xué)生充分的時(shí)間自主思考和填寫學(xué)習(xí)單。繼而進(jìn)一步提出兩個(gè)問題，供學(xué)生展開研學(xué)，同時(shí)為下一步的“做”指明側(cè)重點(diǎn)。

問題1：同位素標(biāo)記法可以區(qū)分DNA分子中的母鏈和子鏈，怎樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案？在這樣的條件下親代、子一代和子二代會(huì)是怎樣的結(jié)果？

問題2：應(yīng)用密度梯度離心法可以將不同質(zhì)量的物質(zhì)分離，同位素標(biāo)記后各復(fù)制方式得到的條帶位置應(yīng)該是怎樣的？

教師在提出問題后不直接帶領(lǐng)學(xué)生一步步推理，而是通過學(xué)習(xí)單給學(xué)生提供推理思路，讓學(xué)生自主體驗(yàn)環(huán)環(huán)相扣的思考過程，從“需要什么證據(jù)”到“尋找怎樣的證據(jù)”，細(xì)化所需證據(jù)的要求。在反復(fù)演繹推理以及評(píng)判推理過程是否嚴(yán)謹(jǐn)、合理的過程中，讓學(xué)生像科學(xué)家一樣“嚴(yán)謹(jǐn)”地探究問題，有效落實(shí)了問題線和證據(jù)線，使學(xué)生的證據(jù)意識(shí)顯性化。

（三）做——科學(xué)分析證據(jù)，體會(huì)驗(yàn)證過程

“做”是指教師利用各種活動(dòng)方式（如寫、說、演、操作等）讓學(xué)生邊想邊做，在做中學(xué)，用“務(wù)實(shí)”的精神在實(shí)際活動(dòng)中驗(yàn)證解決問題的方法并付諸行動(dòng)。生物學(xué)證據(jù)主要有兩大類，分別是科學(xué)史中的事實(shí)或結(jié)論及親自實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果。科學(xué)史中的證據(jù)是在事例中獲得的，主要強(qiáng)調(diào)其科學(xué)地分析和運(yùn)用；而親自實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果，可能因多方面因素影響而存在偶然性或產(chǎn)生誤差，非?？简?yàn)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。需要教師著力引導(dǎo)學(xué)生感悟，尊重事實(shí)，反復(fù)驗(yàn)證，提升證據(jù)的可靠性。

例如，在“DNA的復(fù)制”一課的“思考·討論：證明DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)”教學(xué)中，教師可以設(shè)計(jì)如下兩個(gè)環(huán)節(jié)。

環(huán)節(jié)1：學(xué)生自主閱讀教材“思考·討論”欄目中梅塞爾森和斯塔爾的實(shí)驗(yàn)科學(xué)史，思考有關(guān)DNA的復(fù)制機(jī)制的假說，并回答以下問題：

（1）實(shí)驗(yàn)結(jié)果與你的預(yù)期是否相同？

（2）采用同位素標(biāo)記法和密度梯度離心法的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象都是怎樣的？

（3）實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論是什么？

通過閱讀，學(xué)生明確了DNA復(fù)制機(jī)制是半保留復(fù)制，并加深了對(duì)實(shí)驗(yàn)原理和結(jié)果的理解。

環(huán)節(jié)2：投影呈現(xiàn)DNA復(fù)制的概念，以及以親代DNA為模板合成子代DNA的過程。待學(xué)生逐字閱讀后提出以下三個(gè)問題：

（1）DNA的復(fù)制過程分為哪幾步？

（2）DNA的復(fù)制需要哪些條件？（從模板、原料、能量、酶等方面考慮）

（3）DNA的復(fù)制有什么特點(diǎn)？

教師首先引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材中DNA復(fù)制的示意圖及相關(guān)文字介紹，以科學(xué)實(shí)驗(yàn)為證據(jù)，通過小組合作系統(tǒng)地分析與處理證據(jù)，驗(yàn)證假說的正確性，從而增強(qiáng)學(xué)生科學(xué)驗(yàn)證的成就感；然后播放DNA復(fù)制過程的動(dòng)畫視頻，請(qǐng)兩名學(xué)生依據(jù)自學(xué)和討論結(jié)果，對(duì)照動(dòng)畫視頻粗略描述DNA復(fù)制的整個(gè)過程；最后適時(shí)補(bǔ)充，引導(dǎo)學(xué)生處理證據(jù)，用動(dòng)態(tài)模型幫助學(xué)生理解DNA復(fù)制機(jī)制。這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)，能夠有效訓(xùn)練學(xué)生對(duì)證據(jù)的處理與整合能力，這也是學(xué)生證據(jù)意識(shí)能否充分發(fā)揮作用的關(guān)鍵。

（四）評(píng)——評(píng)價(jià)進(jìn)階思維，感悟科學(xué)論證

“評(píng)”是對(duì)教與學(xué)的總結(jié)與升華?？上扔蓪W(xué)生根據(jù)自己的認(rèn)知和體驗(yàn)進(jìn)行自評(píng)與互評(píng)，而后教師提供評(píng)價(jià)量表做參考。沒有框架的束縛，學(xué)生往往會(huì)提出讓人眼前一亮的評(píng)價(jià)角度和看法。教師可設(shè)計(jì)核心素養(yǎng)層級(jí)評(píng)價(jià)表，運(yùn)用于過程性評(píng)價(jià)，并結(jié)合科學(xué)家的論證實(shí)例，引領(lǐng)學(xué)生追求真理，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)求證、大膽思考的精神。

例如，在教學(xué)的最后階段教師首先提出問題：DNA的半保留復(fù)制對(duì)保持遺傳信息的連續(xù)性有什么意義？用投影呈現(xiàn)核心素養(yǎng)層級(jí)評(píng)價(jià)表供學(xué)生參考（見表2），在學(xué)生小組討論后點(diǎn)名一兩個(gè)學(xué)生回答問題，并展示部分學(xué)生的學(xué)習(xí)單，組織學(xué)生自評(píng)和互評(píng)。然后，進(jìn)一步呈現(xiàn)科學(xué)史上更多科學(xué)家對(duì)于DNA半保留復(fù)制的論證過程，引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)證據(jù)如何打破人們的固有思維，鼓勵(lì)學(xué)生基于事實(shí)和證據(jù)提出有價(jià)值的問題。最后，師生共同得出結(jié)論：DNA通過復(fù)制，將遺傳信息從親代細(xì)胞傳遞給子代細(xì)胞，從而保持了遺傳信息的連續(xù)性。

三、運(yùn)用ATDE教學(xué)模式培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)意識(shí)的思考與建議

ATDE教學(xué)模式的四個(gè)環(huán)節(jié)逐層遞進(jìn)、環(huán)環(huán)相扣，在高中生物學(xué)教學(xué)中應(yīng)用ATDE教學(xué)模式，能夠有效培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)意識(shí)，厚植學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的求知態(tài)度，使學(xué)生在做中思、學(xué)中悟，讓學(xué)生在充滿“愛”的氛圍中學(xué)習(xí)和成長，具有顯著的創(chuàng)新性和實(shí)用性。在實(shí)踐應(yīng)用ATDE教學(xué)模式的過程中，教師應(yīng)注意策略，靈活運(yùn)用。

（一）緊貼課標(biāo)，綜合運(yùn)用教學(xué)方法

運(yùn)用ATDE教學(xué)模式培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)意識(shí)，每一步均需保持嚴(yán)謹(jǐn)和務(wù)實(shí)的態(tài)度，但也會(huì)導(dǎo)致較高的理解難度，學(xué)生容易疲憊甚至有受挫感。因而，教師需要深入研讀課標(biāo)，切實(shí)理解證據(jù)意識(shí)，運(yùn)用建模、表格等形式豐富教學(xué)樣態(tài)，使學(xué)生證據(jù)意識(shí)的培養(yǎng)水到渠成。

（二）思維外顯，學(xué)習(xí)清單厘清邏輯

思維變化是一個(gè)隱性的過程，使得高中生物學(xué)探究式教學(xué)中的思維訓(xùn)練的成效判斷和校正干預(yù)成為一個(gè)難題。學(xué)習(xí)清單不僅能夠呈現(xiàn)出探索過程的大致環(huán)節(jié)，給學(xué)生提供自主學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，設(shè)計(jì)思維進(jìn)階通道，而且能使學(xué)生的思維過程顯性化，較好地保持在循證的軌道上，減少思維偏移的現(xiàn)象。

（三）用好教材，感受證據(jù)意識(shí)滲透

教材的編寫蘊(yùn)含內(nèi)在的、清晰的主線邏輯，從宏觀來看，滲透著教育改革和課程設(shè)計(jì)的思想理念。吃透教材是最省力的教學(xué)設(shè)計(jì)思路。教師應(yīng)在教材邏輯的基礎(chǔ)上具體設(shè)計(jì)ATDE教學(xué)模式的四環(huán)節(jié)，并圍繞著循證過程進(jìn)行改編和擴(kuò)展，使學(xué)生的證據(jù)意識(shí)培養(yǎng)能夠強(qiáng)有力地遵循課標(biāo)要求。

［? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?］

［1］? 中華人民共和國教育部.普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)：2017年版2020年修訂［M］.北京：人民教育出版社，2020.

［2］? 林青.淺析證據(jù)意識(shí)及其在高中生物學(xué)必修2“遺傳與進(jìn)化”模塊中的滲透［J］.中學(xué)生物教學(xué)，2020（9）：11-15.

［3］? 劉一.基于高考評(píng)價(jià)體系的高中生物學(xué)社會(huì)責(zé)任素養(yǎng)培育［J］.中學(xué)教學(xué)參考，2022（30）：22-24.

［4］? 許龍，劉暢.以論證式教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維素養(yǎng)的實(shí)施策略探索［J］.大學(xué)，2023（2）：90-93.

［5］? 陳龍安.“問想做評(píng)”創(chuàng)造思考教學(xué)模式與實(shí)施策略［J］.創(chuàng)新人才教育，2016（2）：40-44.

（責(zé)任編輯 黃春香）