科学课堂中论证式教学的实施，本文主要内容关键词为：堂中论文,式教学论文,科学课论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
科学教育的核心是学生的科学素养。经济合作组织实施的国际学生评价项目（PISA）对科学素养的定义是：科学素养是一种能力，能够运用科学知识来发现问题、得出有证据支持的结论，以便有助于对自然界和人类活动对其造成的影响的理解和决策（OECD，2007）。也就是说，论证能力是科学素养的关键能力之一。美国2011年颁布的《科学教育框架》将科学定位于既是一套知识体系，又是一种基于证据的模型，同时又是一种不断精致、修正的理论建构过程；明确提出了“论证”这一科学教育目标，还具体化了科学教育应培养学生的八项实践活动能力，如参与基于事实的论证，根据证据批判、评价与交流信息等[1]。我国的科学课程标准（2011版）虽然没有直接提出论证教学的目标，但在“实施建议”中要求教师引导学生“思考事实证据和科学结论之间的关系，逐步养成质疑、反思的科学思维习惯”，“尊重事实，注重证据，能依据客观事实和来源可靠的数据提出自己的见解，听取与分析不同的意见，修正自己的观点，质疑没有充分证据的结论或解释”[2]。实际上这就是论证的具体表现。在科学教育中设计并实施基于论证的学习活动，培养学生形成一定的科学论证能力是非常重要的。下面笔者以生物课程中的一节课为例，探讨如何进行论证式教学。 一、论证式教学的模式 Toulmin（1958）所提出的模式是多数科学教育论证学者所采用的论证模式。在图尔敏的论证结构中，论证包括主张、证据、理由、支持、条件限制及反驳等6个因素。其中“主张”是论证过程中形成的结论；“证据”是可支持主张的事实；“理由”则是说明证据如何导出主张的推论规则，用以判断证据是否合理地解释主张；“支持”是对理由的权威性支援，如科学规律等；“条件限制”指出主张适用在何种情况；“反驳”是指主张不能成立的情况[3]。在这6个组成因子中，证据、主张、理由是图尔敏论证模式的基本要素，在每个论证中都必须出现。图1以“早晨树林里空气质量如何”为例说明论证的组成要素。
Verheij（2005）参考Toulmin的论证模式，针对论证元素间所存在的关系进行解释，指出科学课堂中的论证内容可包含：透过证据与理由来支持一项宣称、透过反例来反证宣称以及透过修辞来化解反例[4]。 二、论证式教学的实施过程 论证主题：很多人喜欢早晨到树林里锻炼身体，他们认为那里空气好有益健康。你支持还是反对这个观点？请说出你支持或是反对的理由，并提供你所提出理由的证据。（提前布置学生收集、查找资料） （一）依据证据和理由提出主张 进行论证前，教师要给学生规定基本的规则，如发言的内容必须针对主题、要尽量表达自己的想法、尊重他人的发言等。在这一阶段，教师要求学生必须依据理由和证据来表明自己的主张，从而培养学生的证据意识和求真求实的科学态度。教师要鼓励学生说出自己的任何想法，要保证无论是持赞成还是反对立场的学生均有机会参与讨论。学生说明自己的观点之后，不管对错，教师都要积极给予必要的回应，这样，学生才能乐意参与，勇于表达。教师要将正反两方面学生的发言要点，包括不同的甚至有冲突的理由和证据都记录在黑板上，并要求学生在倾听他人发言的时候，把自己认为不正确的说法记录下来，但先不去反驳。 下面是部分学生的发言： 生1：（主张）我认为树林里空气干净。（理由）因为树木能吸收有毒气体，净化空气。（证据）比如法国梧桐、黄杨吸收二氧化硫、氯气的能力很强，木槿能将有毒的二氧化硫分解、转化为无毒物质。 生2：（主张）我认为清晨到树林里锻炼不好。（证据）树林里可能会有毒虫、毒蛇什么的，（理由）所以树林里不安全。 生3：（主张）我认为清晨树林里空气好。（证据）我们学过“树木是氧气制造厂”，（理由）所以树林里氧气浓度高。 生4：（主张）我认为清晨树林里空气不新鲜有害健康。（理由）早晨空气中氧气浓度低，氧气不足会使人头晕眼花。（证据）因为有光的条件下植物才光合作用放出氧气，夜晚和清晨没有阳光植物不进行光合作用。 生5：（主张）我认为清晨树林里空气好。（理由）那么多人早晨都到树林里锻炼身体，说明那里空气肯定好。 生6：（主张）我认为清晨到树林里空气不好。（理由）春天开花季节空气中有大量的花粉。好多人对花粉过敏，对健康不利。（证据）花粉过敏，会引发皮肤奇痒红肿、支气管哮喘等疾病。 （二）质疑和反驳他人的观点 长期以来，学生习惯于接受课本或者老师的观点，师生、生生之间的交流对话仅停留在简单的一问一答上，很少有机会进行多种观点之间的争论与交锋，学生对别人提出的观点漠不关心，缺乏质疑、挑战别人的意愿，甚至不知道如何去反驳别人。因此，在这一阶段教师首先要鼓励学生积极反驳，要有不服输的论证态度。其次，教师要指导学生反驳的方法：可以针对他方立场的理由、证据等提出反驳，例如理由、证据的来源是否可信、是否有科学依据，提出的证据是否支持主张、证据能否支持理由，是否适用于所有的情况、有没有反例，是否需要加上限定词，是否需要收集更多的证据，等等。引导学生从学过的知识或者所搜集的数据中寻找科学证据来维护自己的立场或反驳他人的观点，从而提高论证的品质和提升批驳的说服力。 例如，针对学生3的证据进行反驳：树木是氧气制造厂，这是有条件的。只有在有光的条件下进行光合作用才能放出氧气。而早晨没有阳光不能进行光合作用，所以树林里氧气浓度不高。再如，针对学生5的理由反驳：“那么多人早晨都到树林里锻炼身体”并不能得出“树林里空气好”的结论，两者之间没有必然的因果关系，这个理由不能支持该主张。 在反驳的过程中，教师还要引导学生对别人的反驳进行反反驳，即针对他人在反驳中出现的问题进行再反驳，从而促进学生倾听他人的发言并积极思考，养成批判性思维的习惯和提升论证的品质。例如，针对学生3的反驳中提到“早晨没有阳光，植物不能进行光合作用”，可提出反驳：早晨不是没有阳光，而是光线很弱，光合作用能够进行，只不过光合作用的强度比较弱而已。 （三）通过条件限制化解反例达成共识 通过辩驳与讨论，学生中两种不同主张的主要矛盾焦点在于：早晨树林里氧气浓度是高还是低？树林里温度比空地低、湿度比空地大对健康有益还是有害？而这些矛盾与冲突可条件限制来进行化解，从而使两种对立的主张通过调节得以连结和统一。在本案例中，两种对立主张通过以下条件限制达成共识：①晨练不宜太早，要待太阳出来后。这样树林里氧气的含量才能增加，而且空气中的污染物才能向上扩散。②晨练应选择合适的天气。阴雨天、雾天、冬天不宜在树林中锻炼。因为阴雨天树木光合作用很弱，氧气浓度不高。雾天的空气漂浮着大量的有害物质，而且树林里雾气更大。寒冬季节，绿色植物大多凋谢，吸收有害污染物净化空气的能力大大减弱，若再加上树林里气温更低，人更容易受冷得病。③不同体质的人应有不同的选择。老人、体弱者，体温调节能力差，若气温过低，或气温突降不宜去树林晨练。心脏病、脑血管病患者尤其不应外出晨练。 达成共识后，要求学生重新检视、修正和完善自己原来的论证。例如，学生1修改自己的论证为：主张：早晨树林里空气好有益健康。理由1：树林里空气干净。证据：有些树木能吸收有毒气体；树木能吸附灰尘；有些树木能分泌杀菌素。理由2：树林里氧气浓度高。证据：植物光合作用释放氧气，吸收二氧化碳。条件限制：要在太阳升起后一段时间。反例：阴雨天、雾天。理由3：树林里安静，噪声小。证据：树木能阻挡和吸收噪声。修改后的论证不但提出的理由、证据的数量比原来多，还增加了条件限制和反例，这样学生的论证品质和论证能力才能得到提升。通过论证式的教学，还使学生头脑中有关光合作用和呼吸作用的迷思概念得以暴露，再经过学生之间的质疑、辩论和反驳后有助于迷思概念向科学概念的转化，从而有利于深刻理解科学知识。 三、论证式教学实施的策略 （一）营造民主、宽容、和谐的互动气氛 民主、宽容、和谐的互动气氛在论证过程中具有非常重要的作用。研究表明，就论证的过程而言，举证支持主张的阶段最有助于班级互动气氛的养成（Avraamidou & Zembal-Sual，2005）[5]。为了促进学生积极地投入和参与论证活动，教师应首先安排表明主张并陈述理由与证据支持主张的阶段，因为这个阶段的内容相对容易，学生比较有能力胜任，从而可以营造课堂的论证气氛。讨论时应先放开对错，以观点立场的呈现与交流为主要目的，使学生在可以畅所欲言的环境下讨论。 在反驳与质疑阶段，持有不同主张的双方会相互辩论与批驳，有竞争和攻击的意味，因此，在最初的论证中可要求学生先不批判或反驳别人的观点。这样，在论证开始阶段因为没有质疑批评的对话存在，班级的参与互动气氛就会显得比较和谐。在举证支持主张的陈述结束之后，这时班级的和谐气氛已初步形成，此时再引导学生进入反驳与质疑阶段。但是教师仍要引导学生不能讽刺挖苦嘲笑他人，更不能涉及人身攻击，而要以理性的态度、充分的理由、科学的证据来批驳别人的观点或维护自己的立场，这样才能维持和谐的气氛。 （二）适时引导论证的方向，示范论证的方法 在我国，由于有关论证的教学才刚刚起步，学生在论证时可能遭遇到困难，例如，不能举出适当的证据就直接得出结论、所举出的证据缺乏相关性、不知道怎么整理证据组成论证来支持自己的主张、理由不够充分或不支持主张、证据与主题无关或来源不可靠、运用的科学知识理解错误等，进而影响到论证的质量。因此，教师要给予学生适时的引导与示范，特别是在论证出现“卡壳”或者偏离主题时。例如，当发现学生陈述理由有困难时可提示他们从空气中气体的成分、空气的洁净情况、空气的湿度、温度等方面去考虑。当发现学生提出低品质的理由（如没有根据的、网络上的个人意见、电视里说的、传说等）时，教师要进行有效的指导和示范：“用你亲自实验或调查的数据来支持你的主张才会让人信服。你提出的理由或证据还可以是学过的科学知识、科学规律，或是科学研究已经证明的，也就是具有理性、逻辑或事实基础上的论据都具有说服力。”“据科学测定，树林里空气中
要比空旷地少15%～50%。这就是很好的证据，还有其他类似的证据吗？”…… （三）设计学生参与论证的有效情境 Duschl与Osborne（2002）认为，帮助学习者进行论证时，教师首先必须提供给学生“有效的情境”[6]。所谓“有效的情境”是指讨论的主题不是只有单一的答案，而是具有多种可能的解释或阐述。这种情境不仅能引起学生辩论科学概念，也能将学生头脑中的各种迷思概念引发出来，这些迷思概念与科学概念之间是有冲突和矛盾的，这就为论证活动提供了一个问题情境，通过争论与辩驳，可以对迷思概念进行修正，从而促进学生头脑中的迷思概念向科学概念转变。例如，在进行有丝分裂、减数分裂教学时，可将学生常具有的迷思概念与正确的科学概念列成陈述表，请学生逐一讨论赞成与否，并说明理由。再如，关于地球上的生命起源，可同时呈现自然发生说、宇生论、化学起源说三种不同的竞争理论，请学生讨论他们各自支持哪个理论，并说明理由。适合开展论证活动的另外一个“有效情境”是社会性科学议题。因为社会性科学议题通常具有多样的立场观点和解决方案、没有绝对肯定的正确结论、具有争议性。例如，转基因食品食用后是否安全、外来物种是否可以引进、将森林开发成旅游区是否切实可行等。 （四）重视小组协作讨论的运用 在论证过程中，教师可利用小组讨论的方式，促使学生分享个人的主张、理由与证据，不断刺激学生运用其论证能力，从而精炼其论证能力的使用，同时还可增进对科学概念的理解。当学生遭受质疑反驳一时难以应对时，教师除了给予学生充足的时间去思考之外，还可以邀请持有相同立场主张的同学一起思考，让学生通过小组成员之间的交流讨论，相互启发、补充与完善，使群体的智慧在和谐的氛围中为每一个个体所分享，共同思考化解反驳的方法，降低论证活动的难度。通过小组成员之间的合作，可以激发学生为维护自己的主张提出更多的理由或提供更有力的证据，促进学生对科学知识的深刻理解和论证品质的提高。 就科学教育的目标而言，拥有论证能力是培养学生具备科学素养的重要指标之一，因此，论证能力对于具备科学素养的公民是不可或缺的一项能力。论证教学在科学教育中的实施，带来的价值不仅止于提升学生的论证能力，更可促进学生主动学习、科学探究、推理和批判思考等能力。在教学中，教师要精心选择论证主题，适当组织论证活动，培养学生的论证能力和高层次的思维能力，促进学生的科学学习。
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