摘 要：
论证探究式教学ADI(Argument-Driven Inquiry)是一种将论证活动和实验探究活动相结合的教学模式，通过实验探究、书面论证、口头论证、同伴评审等环节，提高学生的科学写作能力、推理能力及批判性思维。本文围绕问题情境、探究活动和论证活动三个ADI教学模式的基本要素，结合ADI教学的八个具体环节开展地理教学，以“水土流失”教学设计为例，探讨培养学生在真实情境中解决地理问题以及基于证据进行科学论证的能力。
关键词: ADI教学模式;论证活动;实验探究;
Application of ADI Teaching Mode in Geography Teaching
LuLu Su Xiaobing
一、提出背景
1.地理学科核心素养的目标要求
2017年新课标提出的地理学科核心素养包括区域认知、综合思维、地理实践力、人地协调观四个方面，描述了学生进行地理学习后应该具备的品格和关键能力。[1]地理学科核心素养要求学生在复杂的信息时代，面对真实生活中的问题情境，具备创新精神和批判性思维，运用地理知识和技能解决实际问题，树立正确的人地观念。地理教学应该以培养地理学科核心素养为目标，以地理课程标准为依据，通过探究性学习与合作性学习等注重实践活动的学习方式，引导学生在真实情境中体验学习过程。[2]只有将地理知识融入地理实践，使其成为探究过程的对象，才能让学生在探究活动中自主构建知识，提高问题解决能力，实现地理学科核心素养的发展。
2.学生自主建构知识的需要
以学生为中心的教学观认为学生学习的过程是一个内在的构建过程，学习的能力必须从学生内部发展起来。[3]教师应该把重点放在支持学生自己提出问题、探索问题、解决问题上，帮助学生解决在学习中遇到的问题。但现行的中学地理教科书大多是以学科知识为中心，注重知识内容的完整性和表述的准确性，探究性活动较少，大多是以文字表述的形式介绍学科相关知识。[4]课堂教学以教科书为载体，教学效果只注重知识量的积累，很少关注学生搜集信息、发现问题、解决问题的能力。学生被动地接受碎片化的知识，没有内在的动机和兴趣进行深入思考。研究发现，非智力因素对于学生的学习过程和学习效果都有影响。[5]在地理课堂教学中应该注重学习兴趣的培养，提高学生学习的主动性。
3.在实验探究活动中培养科学思维能力
当前大多数实验课程的设计都是为了确保学生得到“正确”的结果，并从这些结果中得出“适当”的结论。尽管这些验证或“食谱”式实验在一个学期的课程中可以非常有效地向学生介绍许多不同的主题，但当学生参与其中时，实际上没有任何有意义的学习发生。[6]实验课程对于学生的能力培养有限，采用论证探究式ADI(Argument-Driven Inquiry)这种教学模式可能是解决上述问题的有效方式。[7]
ADI教学强调培养学生运用证据进行论证的能力，将科学论证与探究式学习过程相结合，并在教学过程中加入了科学写作和同伴互评等环节，让学生像科学家构建理论知识一样评价资料、提出主张、为主张进行辩驳。通过科学实验和探究活动，学生可以了解科学知识构建的本质，发展批判性思维和科学思维能力。
本文根据当前地理教学的改革趋势和ADI教学模式的特征，结合地理实验设计了ADI地理教学方式，以期为中学地理教学提供可参考的教学方法。
二、ADI教学模式的特征
1.以问题情境为起点的参与式学习
情境学习理论认为知识镶嵌于情境之中，只有在情境中获得知识，才能丰富认知结构，生成真正的经验。[8]学习情境的创设让学习重新回归到真实的、融合的状态。学习者在参与真实的任务活动时，通过思考、表达、讨论、探究等方式，共同解决问题、梳理思维过程、建构知识体系，在互动、协商、交往、评价的社会化学习环境中发展问题解决的能力。ADI教学模式以问题为起点，以情境为问题载体，学生通过完成特定的实验或调查来获得知识与技能。在教学活动中设置情境化的学习任务，以任务驱动的方式带动学生解决问题。在此过程中，师生之间、同伴之间是相互影响的学习共同体，同时将概念、规则等内化为自我构建知识的一部分。此外，为了让学生更好地理解、运用科学知识，教师在创设的问题情境中可以提供必要的策略和提示，以利于学生利用支架达到最近发展区。
2.在科学探究中融合论证活动
论证是一种推理策略，属于非正式逻辑和批判性思维的推理范畴。[9]它既是根据科学实验或调查数据建立或验证结论的过程，[10]也是用证据削弱对立的观点并赢得他人支持的过程。论证是科学研究的核心实践，[11]NGSS指出科学探究需要学生给出关于科学概念的合理解释。[12]然而，大多数的课堂教学会将论证活动与科学探究活动分开，[13]在课堂教学中只进行单一的探究活动或者论证活动。在ADI教学中，学生根据教师提出的问题自主设计实验或完成实验，参与科学实验探究活动，根据科学探究总结自己的观点并寻找适当的证据、提出合理的推理，并通过小组之间的辩论、解释和补充，完善自己的结论，通过论证不断完善实验数据、梳理证据。这种将科学实验探究过程与论证过程结合起来的教学方式，可以让学生更加深入地理解科学知识的形成过程。
3.重视科学写作的培养
写作是进行科学论证的重要组成部分，科学写作包括研究问题、主张、证据、反思四个部分。在科学调查实验活动中为学生提供写作的机会，可以提高他们的科学思维能力，有助于学生在研究问题、研究过程、数据、结论之间建立联系。[14]ADI教学模式通过书面论证报告的形式，将科学写作整合到课堂教学中。在书面论证报告环节，不仅包括传统实验报告中的研究问题、研究方法、研究过程、研究结论等部分，还包括了观点、证据、推理等。学生通过写作分享自己的研究成果，阅读他人的著作并评估其价值，在写作和阅读过程中学会运用科学的语言来表达自己的主张，增强论证的合理性，形成严谨完整的科学论文，了解科学界的标准和写作规范。
4.重视同伴学习
同伴学习是学习者通过匹配同学的支持和帮助，获得知识和技能的过程。[15]同伴学习的主要形式是同伴指导和合作学习。此外，同伴的监控和评估也是同伴学习中研究较广的一个领域，[16]即同伴在学习中观察和检查其他学生的行为，并用教师的眼光去评估学习者的掌握程度、学业成绩和学习结果。ADI教学在口头论证环节，同伴之间可以互相交流，即通过同伴指导的方式为同伴的学习过程及方法提供指导和改进意见。学生在对他人的问题和挑战作出回应的同时，也会将自己的主张不断修改完善，整合精炼自己的证据，改善其初始结论或方法。在同伴评审环节，同学之间互相提供反馈，使用适当的标准来评价同伴的书面实验报告，除了更有效地提高实验报告的质量，还可以帮助他们在学习中提高元认知能力。评价同伴写的报告也是提高自身写作技能的一个重要方法，研究表明，与教师的反馈相比，学生更重视同伴的反馈，同伴的建议对提高写作技能至关重要。[17]
三、ADI教学要素
ADI教学主要包括三个要素，即问题情境、探究活动和论证活动(见图1)。教师根据教学主题设置与学生生活接近的或学生较为熟悉的生动事件，通过事件引出探究的问题。为了解决情境中呈现的问题，学生需要自主设计或者由教师提供探究活动，探究包括实验和社会调查两种形式。学生在探究过程中收集并分析数据，形成自己的结论。在接下来的论证中，可以将实验数据和现象作为证据支持自己的主张，并根据理论知识进行合理推理。学生一方面需要让其他人理解并信服自己的主张，另一方面也通过反驳质疑他人的主张、为自己的观点提供更多的反证等方式不断完善自己的结论，解决情境中提出的问题并体验科学实践活动。
1.问题情境
问题情境是指与学生所学内容相适切的，包含问题的生动事件。它是一种基于学生看到的生活现象或当下社会所关注的内容，将学生带入一种“有目的但不知如何达到”的心理困境，产生与原有问题不平衡、不和谐的新问题并及时解决该疑难问题的心理状态。[18]这种情境能够吸引学生进入解决问题的氛围，激发学习兴趣。教学情境的创设应该关注生活问题，以便学生在原有知识和将要学习的新知识之间建立联系。在ADI教学中，问题情境应该贯穿整个教学活动，学习的过程即是解决问题的过程。学生在解决问题时，运用地理思维，以问题解决为要旨，将所要学习的知识作为必要的工具，掌握分析解决问题必备的知识和技能。
2.探究活动
为解决在情境中提出的问题，学生要根据研究问题的性质、所调查的现象以及前人的研究成果设计实验，进行科学调查，收集并分析数据。ADI教学中的探究活动主要是实验或调查研究的形式，学生可以根据问题自主设计调查研究，并提出多种可能性的主张。实验探究作为教学的一个重要环节在课堂内完成。实验主题的选择要与学生的年龄和认知特征相符合，操作的时间较短，实验现象直观清晰，数据真实可靠，便于学生将实验现象和数据作为证据支持自己的论证。在实验探究环节，为了帮助学生反思实验过程，并及时提出反馈，教师可以设计实验任务单对学生实验操作加强指导，或者根据学生的操作数据提供更为详细的过程性评价报告。
3.论证活动
论证旨在通过帮助学生梳理思路，促进问题的解决，为学生提供参与科学理论形成的真实环境。论证过程使学生有机会评估其实验数据的有效性和可靠性，应用关键概念和理论，为自己的观点提供合理的证据和推理。ADI教学中的论证活动有书面论证和口头论证两种形式。口头论证可以鼓励小组成员互相讨论以修正或完善初始结论和方法，书面论证可以帮助学生学习如何使用科学标准。研究表明学生在与他人交流时，通过对他人的问题和挑战作出回应，为自己的观点提出更多的证据，评估各种思路的优缺点，会学到更多的知识。[19]换句话说，论证活动的目的是创造一种大胆质疑、辩驳的环境，让学生对结果(即主张或论点)、过程(即方法)和理论(即相关的理论知识)进行检查。
四、ADI教学的环节
ADI教学总共有八个教学阶段(见图2)。
1.引出主题
ADI教学的第一步是确定本节课的任务。教师可以根据主题创设问题情境，帮助学生在过去和现在的学习经历之间建立联系，让学生明确研究的目标，吸引学生的注意力和兴趣。在实验研究前，给学生提供实验过程中可以用到的材料清单或介绍一些与研究主题相关的基础知识，并介绍什么是科学中的论证以及什么样的论证是高质量论证。
“探究水土流失的原因及治理措施”教学设计
(1)设计问题情境：
甘肃董志塬地区由于严重的水土流失使其陷入不断萎缩的困境，如何“保塬”?
(2)介绍研究主题：
水土流失问题产生的原因及治理对策。
(3)教师解释水土流失的概念：
在水、风、重力等作用下引起的土地表层侵蚀和水的损失。
(4)介绍论证：
①论证是基于证据的推理与对话，是将证据和理论统合在一起建构科学解释的过程，旨在探究概念原理是如何形成的，并且通过与他人的辩论交流促进对知识本质的理解；②论证的结构包括：主张、证据、推理；③高质量论证的评价标准：主张正确，语言规范清晰，表述详细；主张与证据相关且充分、正确，语言规范清晰详细；推理与主张、证据相关且正确，推理充分，语言表述详细。
2.收集并分析数据
学生小组合作学习，设计或实施实验以解决在第一步中提出的研究问题。此步骤的总体目的是让学生学习通过实验收集并分析数据。
探究有关水土流失的在线模拟实验
(1)探究问题：
影响水土流失的因素有哪些；改变哪些因素可以减少水土流失。
(2)实验操作提示：
首先观察选择不同的气候条件时，降水量柱状图的变化，以及对水土流失率和表层土量曲线的影响(见图3)。然后再选择不同的地形区或土地利用方式，再观察右图曲线的变化情况。
3.形成初步论证
教师需要在课堂上介绍主张、证据和推理的概念。主张是研究问题的结论、猜想、解释或答案。证据是指用于支持主张有效性或合法性的量度或观察，证据可以采用多种形式，包括数值数据或观察到的现象(例如颜色变化、事件描述等)。但是，为了使信息成为证据，需要用它来表示时间变化的趋势、组或个体之间的差异，或变量之间的关系。推理是一种合理化解释，可以说明为什么证据支持主张以及为什么提供的证据可以作为证据。
探究影响水土流失的因素教学实验
主张：影响水土流失的因素有地形和气候、植被因素以及人类对土地的利用方式。改变地表坡度、植树造林种草、合理耕种的方式可以减少水土流失。
证据：当选择山地或阶地、丘陵时，水土流失率会增大，选择平原地形时，水土流失率会减小；其他条件不变，选择森林或草地时的水土流失量比裸露的土壤更低，表层土更多；精细化耕作的小麦种植区比保护性耕作的小麦种植区表层土的流失率更高；雨林气候比大陆性气候水土流失率更高。
推理：坡度较大的地区，水土流失更严重；降水量较大，地表土被雨水冲刷，容易发生水土流失现象；植被为森林和草地的地区，植物根系可以截留水土，比裸露的地表和耕地地区表层土流失量更少；精耕的小麦区比保护性耕作的小麦区易产生水土流失。
4.开展口头论证会议
课堂上的论证会议分小组进行，5～6个学生为一组，每个学生先轮流表述自己的观点，并给出支持观点的证据和推理。发言结束后小组其他成员补充或质疑。发言者如果认同同伴的意见，可以根据同伴的评价再修改完善自己的论证；如果不同意，则提出反驳，并提供反证的证据。
对于水土流失的讨论片段
学生A：我认为影响水土流失的因素主要是气候、植被。我在空间1选择“森林”，空间2选择“裸露的地表”，过一段时间后，发现选择森林这一区域的表层土量更多；当选择半干旱的大陆性气候时，水土流失率会减少，选择雨林气候时，水土流失率会增加。所以我推测地表植被覆盖越好，水土流失越少，不同的气候条件也会影响水土流失。
学生B：但是当我在平原地形区选择不同的植被，“森林”和“裸露的地表”水土流失率曲线变化不明显啊。
学生A：如果你选择山地或坡度比较大的阶地和平原对比，会发现水土流失率曲线比选择平原时更高，而且裸露的地表水土流失率比地表为森林或草原的水土流失率更高。
学生C：说明地形坡度对水土流失也有影响，坡度越大，水土流失率越高。
学生D：我选择了精耕的小麦区和保护性耕作的小麦区对比，发现精耕的小麦区表层土流失量更多，所以还是要保护性耕作。
学生E：选择雨林气候或大陆性气候，影响水土流失率的因素应该是降水吧。
学生A：是的，所以影响水土流失的因素应该有降水、地形、植被、耕作方式。
通过口头论证梳理初步论证结果，小组之间相互质疑、反驳、补充并评估各种主张，从而使自己的主张更完善、证据和推理更合理。
5.书面论证实验报告
学生需要根据实验以及课堂口头论证完成实验报告。ADI教学的实验报告分为两部分。第一部分为实验描述，学生需要回答三个基本问题：你想做什么、你是如何做的、你的结论是什么。第二部分为论证过程，需要回答：你的证据是什么、从证据中得出结论，你的推理是怎样的。
6.同伴评议
提交实验报告后，教师将学生的实验报告分发给其他学生打分，为了评分的客观公正，所有的实验报告均只有学号没有姓名。同时，每个学生会收到一张同伴评议表，同伴评议表包括用于评估论证质量的特定标准和反馈给作者的建议。例如，作者提出的研究问题和研究目标是否明确；是否正确描述了自己的研究方法；是 否使用了真实证据来支持他们的解释；实验结论是否正确。每个学生需要根据同伴评议表的评分要求给其他学生的实验报告打分，并写出修改意见。
7.提交或修改实验报告
报告将由教师给予等第和评语，然后返还给作者，等第较低的学生根据同伴和教师的反馈来重写报告。完成后，将修订后的报告(连同报告的原始版本和同伴评议表一起)重新提交给教师进行第二次评估。如果修订后的报告已达到可接受的质量水平，则结束本次任务。但如果该报告仍然不可接受，则将其再次返回给作者进行第二轮修订。
8.总结反思
在书面实验报告最终修改完成后，教师需要引导学生讨论反思，如这次实验探究活动中你学到了什么?还存在哪些问题?教师还可以补充学习中遇到的相关知识，鼓励学生提出改进研究方案的意见建议，以便在下一次更好地进行探究式学习。
五、ADI教学建议
1.选择适用于ADI教学的实验类型和形式
ADI教学旨在通过科学知识的学习，将科学论证与探究活动结合起来，发展推理能力和批判性思维，培养论证能力，增强科学写作能力。[20]根据ADI教学的目标，以下四类实验可以使用ADI教学模式：[21]①根据实验现象解释背后的原理，可以用来向学生解释新的理论或概念；②在先前经验的基础上根据实验完善和细化先前知识，并掌握可以用来解释其他相似现象的一般性规律；③评估各种观点和解释，教师先向学生提供各种观点，学生通过自主设计实验检验这些解释的正确性；④运用科学解释解决问题，在课堂上先给学生解释相关概念，要求学生根据教师提供的实验或自主设计实验来解决问题。
ADI教学模式用时长、教学环节多，可以尽量选择一些与生活联系紧密的或学生比较熟悉的教学内容，便于学生自主设计实验并进行数据分析。另外，传统的地理实验受时间和空间的限制大、耗材多。ADI教学中的地理实验可以选用交互性虚拟实验，通过原材料的添加、实验条件的改变、数据的收集，将一些时间和空间跨度较大的地理过程和现象通过数字化的方式模拟出来，如天气的变化、温室效应、大陆漂移等教学内容，便于学生自主控制实验进程并重复操作，记录实验现象和数据，观察实验结果。
2.重视课堂中批判性思维的培养
当某个学生提出一个观点或解释时，其他学生很少提出反驳或反对意见，因为同伴之间的这种互动在传统的课堂上很少见。学生需要时间学习如何使用正确的标准来评论他人的主张、敢于提出质疑并为自己的主张进行合理的辩驳。在学生进行论证活动之前，先要了解如何根据特定标准去评价别人的观点，这是良好论证环境的基石。对于大多数人而言，参与辩论的能力并不是天生的，而是通过实践发展的。学生要学习如何从数据中获取证据以支持主张、如何表达自己的观点、如何使别人信服自己的主张以达成共识。因此在日常的教学中，教师应该有意识地鼓励学生在课堂上相互质疑、评价，允许学生提出不同的意见和观点，指导学生使用证据支持自己的主张。
3.关注学生解决问题及科学论证的过程
教师可以先通过一些简单的实验让学生熟悉这种教学模式，之后重复应用ADI模式教学时，可以让学生自己设计解决问题的方法和实验，寻找相关信息或资料，在实验中不断修改自己的设计，了解评估论据和解释的标准。这个过程可以有效地帮助学生提高科学论证的能力。在口头论证会议中，教师应重点关注学生的观点是否引用了证据、证据是否充分且恰当、推理是否合理，以及如何为自己的主张辩驳并提出反证、如何反驳别人的主张，书面实验报告中语言表达、逻辑修辞是否准确等。总之，在ADI教学中，教师需要关注的不仅仅是“我们所知道的”，还需要关注“我们是如何知道的”“我们为什么相信我们所知道的”和“我们应该做些什么来发现我们不知道的”。
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