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科学论证取向的实验教学探索( 季薛庆 摘要：如何促进学生科学论证能力的发展已经成为科学教育界关注的一个课题。本文在明确论证的含义、阐明论证在科学课程中的价值的基础上，根据有关论证理论，以九年级科学中“物质鉴别”实验教学为例，设计科学论证取向的实验教学。然后分析、比较了科学论证取向的实验教学和传统取向的实验教学之间的差异，并简述科学论证取向教学实践所带来的启示。 关键词：科学论证、实验教学 一、论证在科学课程中的价值 论证的含义包括个体意义与社会意义两方面。个体意义上，论证是使用推理、理论观点和经验证据来辩护知识主张的过程；社会意义上，论证是不同个体之间的争论或讨论知识主张的过程。[1] 过去十几年来，教育和心理学家越来越关注论证，认为论证是促进概念理解和批判性思维能力提高的一种方法。越来越多的文献显示，学生的论证品质和他们的学习、概念转变有关。[2]从当今科学事业的本质角度看，论证是科学家的一种核心活动。如果要正确描述科学社会活动，就要给予论证一个重要的位置，这是理解科学与提高科学素养所必须的。[3]联系证据和理论的分析与论证是科学的重要特征，科学家需要会检查、评述、评价他们自己的知识和观点并相互评论。[4]从认知心理的角度看，论证是一种基本的科学思维技能。[5]总之，论证在科学教学中有三方面功能：理解科学本质（特别是针对社会科学问题），培养学生成为合格公民；理解科学知识；发展你高层次思维能力，尤其是论证能力。[6] 最近出版的《K-12科学教育框架》（美国），明确提出“论证”这一科学教育目标：到了十二年级，学生应该会提出科学论证，说明资料如何支持主张；识别自己论证中的错误并针对别人的批评修改与完善自己的论证；认识主张、资料和理由是科学论证的主要特征，并在具体事例中区分它们。[7]我国科学课程标准虽然没有直接提出论证教学目标，但是，关于科学探究的达成目标的陈述中讲到：“将证据与科学知识建立联系 ，得出基本符合证据的解释；能倾听他人提出的不同观点和评议，并交换意见。” [8]实际上这也是论证的具体表现。另外，鉴于科学论证在科学探究或科学知识建构中的重要作用，为了促进我国学生科学素养的提高，培养学生形成一定的科学论证能力也应该是我国科学教育的一个目标。 研究显示，学生的科学论证能力的提高必须通过具体的论证教学，使学生有机会参与论证活动。明确的论证教学（explicit instruction，学生参与具体的论证活动，并有明确论证教学目标的教学。）能促进学生对科学概念的理解、有益于学生论证能力的提高。[9]把论证能力的提高看成是平常教学的一种必然结果，一种自然效应。这一观点已经被有关实证研究所否定。例如，中学生遇到有关社会科学问题时，不能做出合理的论证。他们在社会科学问题中的论证困难表现在对证据的错误评价、幼稚的科学本质观和不合理运用价值推理。[10]因此，如何设计论证教学，培养学生形成一定的科学论证能力，无疑也是我国科学教育应该面对的一个重要问题。下面以义务教育九年级科学中物质鉴别的学生实验为例，设计体现科学论证的教学。 二、论证取向的实验教学设计 （一）设计依据与目标 很多研究都运用图尔明的论证模式（ATP）来设计科学课程中的论证教学，或者评价学生的论证品质。TAP 包含六个论证元素：宣称（claim），指论证中提出的主张；资料（data），用来支持宣称的事实；根据（warrant），用以判断资料是否合理地解释宣称，可能是规则或原理；支持（backing），增强支持理由接受度，整体说明资料、理由与宣称；限定（qualifier），解释资料的理由强度的限制，相当于辅助性假设；反驳（rebuttal），反驳结论的例外，也相当于辅助性假设。[11] 最近有人根据ATP提出一个新的论证模式，作为设计论证取向实验教学的一个理论基础。这一论证模式由宣称、证据和推理三者构成。宣称是针对研究问题的结论、猜测、解释，或者其它答案；证据指用于支持宣称有效性或合理性的观察或测量，显示现象随时间的变化趋势、不同目标或组别之间的差异、不同变量之间的差异；推理是阐明证据为什么支持宣称，如何支持宣称。推理解释了证据，而证据为推理提供辩护。[12]三者关系如图1所示： 符合证据 支持宣称 辩护推理 解释证据 图1：科学论证框架 由图1所示的科学论证框架，论证取向的实验教学设计要体现论证中声称、证据和推理三个成分。学生在鉴别物质过程中，他们提出的鉴别方法和理由相当于论证中的宣称；观察到的现象相当于证据；根据观察得出结论的过程相当于推理。 根据前面提到的美国《K-12科学教育框架》中科学论证的教学目标，以及论证的含义（论证是使用推理、理论观点和经验证据来辩护知识主张的过程