基于证据意识培养的高中生物学ATDE教学设计

冯慧琳　高学林

［摘 要］教师在培养学生的科学思维时除了要注重培养学生崇尚严谨和务实的求知态度，还要注重培养学生的证据意识。ATDE教学模式通过“问、想、做、评”四个环节，架设探究式教学中的循证轨道，以获取证据为主线引导学生体会科学验证过程，培养学生的证据意识。文章以“DNA的复制为例”，阐述如何围绕“问、想、做、评”四个环节进行高中生物学ATDE教学设计。

［关键词］证据意识；ATDE教学模式；高中生物学；教学设计

［中图分类号］    G633.91        ［文献标识码］    A        ［文章编号］    1674-6058（2023）20-0093-04

《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称《课标》）指出：“科学思维”是指尊重事实和证据，崇尚严谨和务实的求知态度，运用科学的思维方法认识事物、解决实际问题的思维习惯和能力。教师应以培养学生的证据意识为关键线索，引导学生实事求是地基于证据，运用歸纳与概括、演绎与推理等方法探求新知，从而有效培养学生的科学思维。教师在培养学生科学思维时多注重模型与建模、创造性思维等的培养，而忽略了证据意识的培养。实践表明，在高中生物学教学中应用ATDE教学模式，有助于教师培养学生的证据意识。

一、ATDE教学模式有助于高中生物学教学中学生证据意识的培养

严谨和务实的求知态度是运用思维方法的前提。“严谨”是指从获取证据到运用证据再到得出结论的逻辑线都是无漏洞的。“务实”是指依据科学史等资料或亲自实验得出的证据，实事求是地推理问题。《课标》提出，要能够运用已有的生物学知识、证据和逻辑对生物学议题进行思考或展开论证。这就要求教师以问题为导向和主线，以事实和证据为基础，指引学生步步揭秘，从而培养学生的证据意识。

我国台湾学者陈龙安教授提出的ATDE教学模式，由“问（Ask）”“想（Think）”“做（Do）”“评（Evaluate）”四个环节组成。在高中生物学教学中应用ATDE教学模式可让学生基于生物学事实和证据运用归纳与概括、演绎与推理等方法，探讨、阐释生命现象及规律，审视或论证生物学社会议题，有利于学生证据意识的培养。首先，教师可以创设情境以“问”激发学生为求知而主动获得证据；其次，引导学生条分缕析地“想”，梳理逻辑，总结所需的证据，批判性地看待所需证据的相关性；然后，在“做”中寻找和获取相关证据，运用证据论证问题，科学表达所得结论；最后，以科学思维层级评价量表的形式引导学生自评和互评，使学生理解基于证据进行论证的原理。

二、高中生物学ATDE教学设计

下面以人教版生物学必修2第３章第３节 “DNA的复制”为例，围绕“问、想、做、评”四环节进行高中生物学ATDE教学设计。

（一）问——创设问题情境，激发证据探索欲望

“问”作为ATDE教学的首要环节，其关键是能否真正击中学生的兴趣点，以及能否激发学生的证据探索意识。而这要看教师设问的功力，想要击中学生的兴趣点，设问应是有趣的、有意义的。一方面要巧妙联系日常生活中的生物、现象、事件，问出新意；另一方面要注意问题不宜过于宽泛、难度太大，避免学生望而却步。更重要的是，要在学生探索问题的过程中多铺层台阶，层层递进地引导学生寻找事实和证据，帮助学生树立自信心，激发学生探索证据的欲望。

例如，教师引导学生回顾DNA的结构后，引用资料，创设问题。

资料：沃森和克里克在发表DNA双螺旋结构的那篇著名短文的结尾处写道：“值得注意的是，我们提出的这种碱基特异性配对方式，暗示着遗传物质进行复制的一种可能的机制。”

问题：DNA的复制方式究竟是怎样的？请用画图的形式呈现所有的可能性，并尝试论证自己认为正确的方式。

教师从复习DNA的结构入手，为学生的思考提供了知识证据。而后，以科学家的探究困惑为资料，让学生角色代入沿着科学家的思路深入分析与思考。为避免学生因课前预习而先入为主地认定正确机制，教师先引导学生思考所有的可能与倾向，并要求学生从中选择自己认为正确的方式进行论证，进一步挖掘有效证据。与此同时，明确用画图的形式呈现，提供路径，降低难度。

（二）想——厘清论证思路，明确证据方向

“想”是对证据意识中“严谨”的落实。在有主动寻求证据的意识后，学生应思考的是如何一步步推得真知，而非想当然地直接认定结果。于思路而言，可以分为问题线和证据线。通过问题线，用推理的方法将一个大问题步步拆解，使其变为能直接解决的一个个子问题，从而厘清后续的论证方向。通过证据线，引导学生联系所学知识，用旧知盘活新知，让“想”落到实处，提升学生的自主学习能力和知识迁移能力。问题线和证据线两者相辅相成，问题线为寻找证据提供了明确的方向，大大提高了学生所寻找的证据的相关性和准确性。问题线的走向也是基于科学真实的证据，如若找不到合适的证据落实问题，问题线将就此中断，推理也便不再严谨。

例如，如何判断DNA分子复制的哪种机制是正确的？通过提供学习单（见表1），引导学生顺着问题线和证据线设计论证思路，并给予学生充分的时间自主思考和填写学习单。继而进一步提出两个问题，供学生展开研学，同时为下一步的“做”指明侧重点。

问题1：同位素标记法可以区分DNA分子中的母链和子链，怎样设计实验方案？在这样的条件下亲代、子一代和子二代会是怎样的结果？

问题2：应用密度梯度离心法可以将不同质量的物质分离，同位素标记后各复制方式得到的条带位置应该是怎样的？

教师在提出问题后不直接带领学生一步步推理，而是通过学习单给学生提供推理思路，让学生自主体验环环相扣的思考过程，从“需要什么证据”到“寻找怎样的证据”，细化所需证据的要求。在反复演绎推理以及评判推理过程是否严谨、合理的过程中，让学生像科学家一样“严谨”地探究问题，有效落实了问题线和证据线，使学生的证据意识显性化。

（三）做——科学分析证据，体会验证过程

“做”是指教师利用各种活动方式（如写、说、演、操作等）让学生边想边做，在做中学，用“务实”的精神在实际活动中验证解决问题的方法并付诸行动。生物学证据主要有两大类，分别是科学史中的事实或结论及亲自实验得到的结果。科学史中的证据是在事例中获得的，主要强调其科学地分析和运用；而亲自实验得到的结果，可能因多方面因素影响而存在偶然性或产生误差，非常考验学生实事求是的科学态度。需要教师着力引导学生感悟，尊重事实，反复验证，提升证据的可靠性。

例如，在“DNA的复制”一课的“思考·讨论：证明DNA半保留复制的实验”教学中，教师可以设计如下两个环节。

环节1：学生自主阅读教材“思考·讨论”栏目中梅塞尔森和斯塔尔的实验科学史，思考有关DNA的复制机制的假说，并回答以下问题：

（1）实验结果与你的预期是否相同？

（2）采用同位素标记法和密度梯度离心法的实验现象都是怎样的？

（3）实验得出的结论是什么？

通过阅读，学生明确了DNA复制机制是半保留复制，并加深了对实验原理和结果的理解。

环节2：投影呈现DNA复制的概念，以及以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。待学生逐字阅读后提出以下三个问题：

（1）DNA的复制过程分为哪几步？

（2）DNA的复制需要哪些条件？（从模板、原料、能量、酶等方面考虑）

（3）DNA的复制有什么特点？

教师首先引导学生阅读教材中DNA复制的示意图及相关文字介绍，以科学实验为证据，通过小组合作系统地分析与处理证据，验证假说的正确性，从而增强学生科学验证的成就感；然后播放DNA复制过程的动画视频，请两名学生依据自学和讨论结果，对照动画视频粗略描述DNA复制的整个过程；最后适时补充，引导学生处理证据，用动态模型帮助学生理解DNA复制机制。这样的教学设计，能够有效训练学生对证据的处理与整合能力，这也是学生证据意识能否充分发挥作用的关键。

（四）评——评价进阶思维，感悟科学论证

“评”是对教与学的总结与升华。可先由学生根据自己的认知和体验进行自评与互评，而后教师提供评价量表做参考。没有框架的束缚，学生往往会提出让人眼前一亮的评价角度和看法。教师可设计核心素养层级评价表，运用于过程性评价，并结合科学家的论证实例，引领学生追求真理，养成严谨求证、大胆思考的精神。

例如，在教学的最后阶段教师首先提出问题：DNA的半保留复制对保持遗传信息的连续性有什么意义？用投影呈现核心素养层级评价表供学生参考（见表2），在学生小组讨论后点名一两个学生回答问题，并展示部分学生的学习单，组织学生自评和互评。然后，进一步呈现科学史上更多科学家对于DNA半保留复制的论证过程，引导学生体验实验证据如何打破人们的固有思维，鼓励学生基于事实和证据提出有价值的问题。最后，师生共同得出结论：DNA通过复制，将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了遗传信息的连续性。

三、运用ATDE教学模式培养学生证据意识的思考与建议

ATDE教学模式的四个环节逐层递进、环环相扣，在高中生物学教学中应用ATDE教学模式，能够有效培养学生的证据意识，厚植学生严谨务实的求知态度，使学生在做中思、学中悟，让学生在充满“爱”的氛围中学习和成长，具有显著的创新性和实用性。在实践应用ATDE教学模式的过程中，教师应注意策略，灵活运用。

（一）紧贴课标，综合运用教学方法

运用ATDE教学模式培养学生的证据意识，每一步均需保持严谨和务实的态度，但也会导致较高的理解难度，学生容易疲惫甚至有受挫感。因而，教师需要深入研读课标，切实理解证据意识，运用建模、表格等形式丰富教学样态，使学生证据意识的培养水到渠成。

（二）思维外显，学习清单厘清逻辑

思维变化是一个隐性的过程，使得高中生物学探究式教学中的思维训练的成效判断和校正干预成为一个难题。学习清单不仅能够呈现出探索过程的大致环节，给学生提供自主学习的机会，设计思维进阶通道，而且能使学生的思维过程显性化，较好地保持在循证的轨道上，减少思维偏移的现象。

（三）用好教材，感受证据意识渗透

教材的编写蕴含内在的、清晰的主线逻辑，从宏观来看，渗透着教育改革和课程设计的思想理念。吃透教材是最省力的教学设计思路。教师应在教材逻辑的基础上具体设计ATDE教学模式的四环节，并围绕着循证过程进行改编和扩展，使学生的证据意识培养能够强有力地遵循课标要求。

［   参   考   文   獻   ］

［1］  中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准：2017年版2020年修订［M］.北京：人民教育出版社，2020.

［2］  林青.浅析证据意识及其在高中生物学必修2“遗传与进化”模块中的渗透［J］.中学生物教学，2020（9）：11-15.

［3］  刘一.基于高考评价体系的高中生物学社会责任素养培育［J］.中学教学参考，2022（30）：22-24.

［4］  许龙，刘畅.以论证式教学培养学生科学思维素养的实施策略探索［J］.大学，2023（2）：90-93.

［5］  陈龙安.“问想做评”创造思考教学模式与实施策略［J］.创新人才教育，2016（2）：40-44.

（责任编辑 黄春香）