基于ADI教学模式的初中化学跨学科实践活动研究

孙晓平

摘要：本文以“基于特定需求设计和制作简易供氧器”为例，基于ADI教学模式对其进行教学设计，学生通过对跨学科实践活动主题的探究，找到研究任务、通过实验形成初步主张、进行初步论证、小组交流讨论对主张进行修正等环节，在分析资料和数据的过程、形成主张、对主张进行论证以及对主张进行修正完善的过程中，有效培养学生的科学思维能力和跨学科综合能力。

关键词：ADI教学模式   跨学科实践 初中化学 供氧器

2022年《义务教育化学课程标准》中明确指出“设立跨学科主题学习活动，加强学科间相互联系，带动课程综合化实施，强化实践性要求”，该部分内容引导学生合运用化学、技术、工程及跨学科知识，秉承可持续发展观，设计、评估解决实际问题的方案，制作项目作品，并进行改进和优化，体现创新意识。其中有关课程标准中的主要变化，体现在课程内容上新增了跨学科实践活动，要求跨学科实践活动所用课时不少于本学科总课时的10%。基于新课标以及初中化学核心素养对跨学科教学和跨学科能力培养的要求，将ADI教学模式引入跨学科实践活动，通过论证和自主探究的方式发展学生的跨学科实践活动能力以及高阶思维。

1.跨学科实践活动

跨学科該词最早出现在20世纪20年代美国社会科学研究理事会的会议速记中。经哥伦比亚大学著名心理学家伍德沃斯首次公布使用后出现在大众视野，后经过许多专家学者的研究，丰富了“跨学科”的内涵。而他们最常把这类词汇用于学习方面。克莱因[[1]]、曼西利亚[[2]]就曾提出跨学科学习是学习者创造性地联结某一主题的多个学科知识，对主题属性进行多维整合的过程或者是学生对两门或两门以上学科或学科组的知识和思考模式产生理解，并将它们加以整合，从而生成新的理解。并且随着不断地研究将跨学科学习不断细节化，逐渐研究出一些具体的跨学科实践活动模式，例如：iPjBL模式、iPBL模式[[3]]、POPBL模式等。同时在实践过程中不断总结出成功的经验，渐渐形成成熟的体系。

随着素质教育的观念不断深入人心，各类专家都非常关注有关学生核心素养的培养，希望学生不仅会学会知识更会将知识融会贯通。我国学者也对跨学科实践这一概念提出了自己的看法。吴成军[[4]]认为跨学科实践是指综合运用两种或两种以上的学科概念、学科思维，以解决真实问题为目标，学生自主参与、主动探索的学习活动。多名学者也提出了自己的观念，从他们的表述中不难看出跨学科实践活动的综合性、真实性、实践性、合作性。并且在教学过程中，跨学科实践活动的模式不再局限于国外学者提出的模式，5E跨学科概念教学模式[[5]]、产生式学习DoPBL模式等等也逐渐成熟。总而言之，我国跨学科教学实施研究较国外起步偏晚，目前正处在积极发展的阶段，有关研究中高校、高中、初中、小学等阶段以及英语、生物、地理、美术等各门学科均有所涉及。

2.基于ADI教学模式的教学流程

2005年美国国家研究协会（NRC）提出了实验室活动需要以探究为基础，鼓励学生构建或批评论点，并将诊断性、形成性和教育性评估嵌入到教学序列中[[6]]。基于此背景下，桑普森（Sampson）和佛罗里达州立大学的一组研究人员于2008年开发了论证探究教学模型（Argument Driven Inquiry），简称ADI[[7]]。为了检验ADI教学模式的效果，Sampson团队在美国东南部的一所本科化学实验室对本科生进行了ADI教学干预，发现本科生的科学写作能力显著提高[[8]]。随着美国新一代科学教育标准的调整，Grooms团队根据科学教育标准NGSS框架和ADI研究成果对原ADI教学模式进行了整合和完善，提出了新版ADI模式[[9]]。其步骤调整为识别任务和问题，开展“工具对话”、设计方案和收集数据、分析数据和展开初步论证、论证会议、反思性讨论、写研究报告、双盲评审、修改和上交研究报告等8个阶段。为了深入推广ADI教学模式，Sampson研究团队 于2015年成立了公司和网站，为广大教师提供了ADI教学模式的学习平台，教师可以在网站上获取ADI教学材料和视频。目前，ADI研究团队已经出版了小学、初中、高 中各个阶段的ADI教材，涵盖了生物、化学、数学、科学、工程等学科领域。在疫情当 下，Sampson团队还于2020年初为教师提供线上ADI教学、在线ADI同步研讨会、异步课程等相关资源，使教师在任何时候都能了解和使用ADI教学模式。目前远程ADI 教学正在不断发展中[[10]]。

ADI教学模式是2012年引入国内的，通过梳理文献，可以将国内关于ADI模式的理论研究归纳为三个方面。一是在ADI模式的概述方面，北京师范大学的何嘉媛、刘恩山对ADI教学模式的概念、步骤等方面进行了综述[[11]]。魏芳兵等学者在《ADI教学——基于论证-探究的教学模式》中对ADI教学模式的8个阶段进行了详细的阐述，呈现 出ADI每个环节所需要的工具和表格，为ADI在教学中的实践应用提供了指引[[12]]。二 是在ADI模式的对比研究方面，倪元媛对比了ADI教学模式与一般科学探究模式并且设计了ADI模式在科学实验教学中的流程[[13]]。三是关于ADI模式与我国课程标准的理念契合度方面，姚舒、崔荣荣通过对ADI模式的理论研究，探讨了ADI模式与生物核心素养的契合性以及对实验教学的启示[[14]]。弭乐、郭玉英在《渗透式导向的两种科学 论证教学模型述评》中阐述了新版ADI模型与原版ADI模型的区别，提出ADI教学模 式适合实验探究教学，并指出ADI对核心素养的培养具有优势[[15]]。

3.基于ADI教学模式的初中化学跨学科实践活动教学案例

以“基于特定需求设计和制作简易供氧器”活动为例，阐述ADI教学模式在初中跨学科实践活动中的应用与实践。

3.1基于真实情境，确定任务和问题

在这一阶段，教师起到主导作用，为学生提供一个能够激起好奇心和学习兴趣的情境，在化学领域便是一些化学现象以及化学问题。这些情境需要能够与学生以往的知识相互联系，能够让学生从已有的知识中解剖教师所提出的问题，明确问题和任务。此外，为了能让学生更好的设计和实行方案，教师还需开展“工具对话”，所谓的“工具对话”便是教师引导学生了解实验探究过程中所需的实验方法、实验仪器的操作方法以及实验过程中的注意事项等。本活动中教师以疫情中的新闻为出发点，提出供氧器在医院以及生活中的重要性，引出本节课的主题：制作供氧器。通过展示供氧器的不同使用情境，明确供氧器的使用场景的多样性以及供氧器不同型号的差异再次为主题的选择进行细化，通过小组讨论选择以及师生共同筛选出本节课的活动主题为“为卧床在家的吸氧的老人制作一台简易的供氧装置”，并为此任务提出三个支架问题：“哪些疾病需要老人吸氧？氧气的输送有何要求？如何将供氧器简易化、生活化？”以便后续活动的开展。

设计意图：学生真实经历过疫情三年，通过与真实情境相连，加深学生对供氧器的理解以及社会责任感，激发学生的参与热情，通过师生、生生合作讨论中提出问题，明确实践活动任务。教师通过提问引导学生发散思维，培养高阶思维。

3.2设计方案和收集证据

在这个过程中，学生以小组合作形式开展讨论，各小组设计有利于解决探究主题问题的实验方案，收集各种有效的数据。因此，在设计方案之前各小组需要集中思考并讨论三类问题：一是收集怎样的数据，即小组需要明确实验过程中的因变量、分析所收集的数据类型；二是如何收集证据，即小组成员需要明确自变量及其控制方法、实验组和对照组的设置等等；三是如何分析数据，如分析自变量与所收集的数据之间的存在关系、数据的呈现形式等等。此外，由于学生的知识经验有限，必要时教师可以为他们提供一个参考模板。在此环节中教师提供资料和相关数据或者学生在课前就已进行相关材料的收集，而在这过程中资料的整合要关注内容的规范性、系统性、准确性，注意重点突出、详略得当。以便学生在分析材料的过程中能迅速找到所需信息，形成初步主张。以本课题为例，三类问题可以如下：

3.3分析数据和初步展开论证

学生在收集有效数据后会形成一个初步的论证，这个论证会在后续的论证阶段以及讨论过程中得到修正。在学生开展初步论证的过程中，教师需要提醒学生论证包括三个方面：一是小组的主张，即对研究问题提出自己的假设和猜想。二是小组的收集到的证据，可以是实验过程中观察到的现象、实验过程中收集到的可靠数据和实验流程的记录等等。此外，小组成员还需要对自己收集到的数据进行分析和解释，从而对自己提出的主张进行支持。三是推理过程，即数据是如何收集的，这些数据又是如何体现主张，展现出整个数据的合理性以及可靠性。整个论证需要清晰在白纸上进行呈现。面对制作简易供氧器的需求，有些小组从生活中选材对自己的装置进行搭建完善，结合前期的分析，对装置的优缺点进行详细介绍，并且通过实验药品的使用现场进行演示。

设计意图：小组展示的过程就是对学生初步的主张进行展示，在交流过程中不免会产生思想的碰撞，这就为下一阶段的学习奠定了基础。

3.4借助小组间交流，完善主张

该阶段，教师要引导学生反思他们在论证会议上观察到的任何問题，完善各小组的论证，对刚刚的论证环节做一个总结。在这个过程中，教师可以提供与探究活动相关的科学理论、科学定律或原理用于指导学生的讨论，讨论的内容可以涉及支持性概念，例如跨学科概念（即可以联系物理科学、生命科学、工程设计和地球与空间科学等四大科学领域的科学概念）、关于科学本质的概念（例如科学原理或规律）等等，也可以涉及到科学探究方案的设计（即如何设计更好的探究方案）以及合理论证过程的构建（即如何构建论证过程）。经历过小组成果展示后，小组内对组内装置存在的问题有了一定的了解：所得氧气不纯，氧气产生速率无法控制等问题，为了进一步对成果进行改进，小组间进行相互交流，将自己没考虑到的问题或者实际使用过程中出现的问题，进行群策群力。 当小组间交流讨论完毕后，小组成员回到组内，对装置进行完善。当再次修改完善后，各组将研究活动的过程性材料整合，形成一份研究报告。研究报告需要完整包括以下三部分内容：一是引言部分，该部分需要学生明确探究内容、探究问题的原因。二是探究过程，该部分包括学生的实验方案以及探究过程中使用到的各种方法、如何收集数据和如何进行探究。三是完整的科学论证过程，包括主张、证据和推理过程。该部分除了可以用文字表述以外，还可以让学生通过作图、表格等形式进行呈现，该过程可以让学生完整回忆探究过程，进一步加深对探究过程的理解，书写过程也可以帮助他们锻炼科学写作能力。

设计意图：ADI教学模式的这一环节内容较多，包括研究成果的展示讨论以及报告的撰写。在交流过程中学生的发现问题能力、批判思维能力得到进一步的提升。小组在撰写研究报告过程中的语言文字的逻辑性、严谨性也有一定的显现。

4.总结与反思

在初中化学的跨学科实践活动中，通过真实情境培养学生跨学科思维分析能力和解决问题的能力至关重要，将化学与生活紧密联系，加深学生的社会责任感。基于ADI模式进行的教学设计和活动的实施，学生通过提出问题、设计方案、形成主张、研讨交流、报告撰写及完善等环节，在设计实验和分析数据的过程中不断寻找证据支持主张，在思考问题的多方面思考能力，交流过程中的不断质疑、批判能力，都能在ADI模式中得到提升。

[[1]]Klein J T. A conceptual vocabulary of interdisciplinaryscience[J]. Practising Interdisciplinarity， 2000： 3～24 ．

[[2]]Mansilla V B. MYP guide to interdisciplinary teachingand learning[R]. Cardiff： International Baccalaureate Organization， 2010.

[[3]]BraBler M.Interdisciplinaiy Problem-Based Learning-A Student-Centered Pedagogy to Teach Social Sustmnable Development in Higher Education[M]//Teaching Education For Sustainable Development at University Level.2016：245-257

[[4]]吴成军.生物学跨学科实践的内涵及实施建议[J].中学生物教学，2022（16）：7-10.

[[5]]胡久华，高冲.５Ｅ教学模式在我国的教学实践及其国外研究进展评析［Ｊ］．化学教育，2017，38（01）：5-9．

[[6]]National Research Council.Americas Lab Report：Investigations in High School Science[M].Was hington DC：National Academy Press，2005.

[[7]]Sampson，V&Grooms，J.Science as Argument-Driven Inquiry：The Impact on StudentsConception s of the Nature of Scientific Inquiry[R].the Annual International Conference of the National A ssociation of Research in Science Teaching（NARST），2008.

[[8]]Sampson V，Walker J P.Argument-driven inquiry as a way to help undergraduate students write to learn by learning to write in chemistry[J].International Journal of Science Education，2012，3 4（10）：1443-1485.

[[9]]NGSS Lead States.Next Generation Science Standards：For States，By States[M].Washington，DC：

National Academies Press，2013.

[[10]]Argument-Driven Inquiry LLC.Districts using ADI.[EB/OL].https：//www.argument driven inquir y.com，2021-12-13.

[[11]]何嘉媛，劉恩山.论证探究式教学模型及其在理科教学中的应用[J].生物学通报，2012，47（10）：27-31.

[[12]]魏芳兵，谢昱圣，徐爽.ADI教学——基于论证-探究的教学模式[J].物理教学探讨，2017，35（06）：9-13.

[[13]]倪元媛，徐作英.论证探究式教学模型与一般科学探究的比较及教学启示[J].中学生物教学，2017（0 4）：15-17.

[[14]]姚舒，崔荣荣.论证探究式教学模式对我国生物学实验教学的启示[J].生物学教学，2017，42（06）：61-6 2.

[[15]]弭乐，郭玉英.渗透式导向的两种科学论证教学模型述评[J].全球教育展望，2017，46（06）：63