關(guān)于高中物理實(shí)施“科學(xué)論證教學(xué)”的調(diào)研與思考

張春麗 陳 穎

(1. 北京市朝陽區(qū)教育研究中心，北京 100028； 2. 北京市第八十中學(xué)，北京 100028)

2014年教育部全面啟動對普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn)稿)的修訂工作,本次修訂在“三維目標(biāo)”的基礎(chǔ)上,基于學(xué)科本質(zhì)提出了物理學(xué)科的核心素養(yǎng)．為了促進(jìn)理念與實(shí)踐的對接,筆者從“高中物理實(shí)施科學(xué)論證教學(xué)”這一課題出發(fā)進(jìn)行了相關(guān)的調(diào)研與思考．

1 調(diào)研背景

美國國家科學(xué)院于1996年初推出了美國歷史上第一部《國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》,其中明確“探究處于核心地位”．[1]隨著各國教育界對科學(xué)探究的深入研究,“論證”被提到了科學(xué)教育中相當(dāng)重要的位置．美國國家研究委員會于2013年發(fā)布的《下一代科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)》中又一次明確將“基于證據(jù)的論證”列為從幼兒園到十二年級科學(xué)教育中的八種基本實(shí)踐之一．

我國教育部2017年底頒布的《高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中已明確“科學(xué)思維”、“科學(xué)探究”等是學(xué)生在學(xué)習(xí)物理過程中形成的關(guān)鍵能力,是物理核心素養(yǎng)的主要內(nèi)容．并進(jìn)一步厘清“科學(xué)思維”主要包括模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等要素; “科學(xué)探究”主要包括問題、證據(jù)、解釋、交流等要素．顯然,這些要素相互交融、相互促進(jìn),科學(xué)論證貫穿其中．

基于科學(xué)論證的重要地位,采用論證方式來展開教與學(xué)的活動,已經(jīng)成為當(dāng)前國際科學(xué)教育研究的熱點(diǎn)．在我國將論證教學(xué)應(yīng)用于科學(xué)教育的研究才剛剛起步,在物理學(xué)科中的體現(xiàn)則更是少之又少.這成為當(dāng)前我國課程改革與實(shí)踐對接的一個(gè)薄弱點(diǎn),亟待探索和嘗試．

2 核心概念

鑒于中學(xué)物理教育界對科學(xué)論證的相關(guān)概念還不十分明晰,以下做簡要闡釋．

2.1 論證

由于視角的不同,對論證有不同的定義．有學(xué)者認(rèn)為論證是一個(gè)思考的過程;有學(xué)者認(rèn)為論證是一個(gè)推理的過程;有學(xué)者認(rèn)為論證是一種探究的過程;有學(xué)者認(rèn)為論證是一種理性的問題解決和獲得知識的過程．

現(xiàn)代漢語詞典對“論證”這一概念的定義是: (1) 邏輯學(xué)是指引用論據(jù)來證明論題的真實(shí)性的論述過程,是由論據(jù)推出論題時(shí)所使用的推理形式; (2) 論述并證明; (3) 立論的根據(jù)．[2]

對論證的分類也有多種視角．根據(jù)交互方式的不同,可分為單向論證(例如,傳統(tǒng)單一講述的教學(xué)法)和多向論證(例如,對話論證的教學(xué)法,指的是有多方面的觀點(diǎn)相互辯駁與說服的過程);根據(jù)表達(dá)方式的不同,可分為口語論證和書寫論證兩種;根據(jù)目的不同,可分為演說性論證、分析性論證(通常用于科學(xué)理論的推導(dǎo)與運(yùn)用或是符號的推理等)和溝通性論證．

2.2 科學(xué)論證

美國《國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》[1]中定義:科學(xué)論證是一個(gè)爭論或就特定主張做出論證的過程．

在國際科學(xué)教育領(lǐng)域中近20余年的研究中,科學(xué)論證的概念、內(nèi)涵、結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展完善,目前比較一致地認(rèn)為:科學(xué)論證是科學(xué)探究中一項(xiàng)重要的活動,是由一人或多人利用事實(shí)證據(jù)、理論知識以及邏輯推理,對觀點(diǎn)和主張進(jìn)行支持和證實(shí)的實(shí)踐活動,其中包含對他人觀點(diǎn)的回應(yīng)和反駁．[3]科學(xué)論證的目標(biāo)聚焦于“知識是如何產(chǎn)生的”以及“我們?yōu)楹蜗嘈胚@一科學(xué)的解釋優(yōu)于或與其他競爭的觀點(diǎn)相比更富于說服力”．

2.3 科學(xué)論證教學(xué)

隨著我國課程改革的不斷深入,廣大教師已普遍認(rèn)識到:教學(xué)不是一個(gè)單向的傳授過程,而是師生之間、生生之間交互作用的過程．

從課堂論證的視角來看,通常呈現(xiàn)出“說教式的論證”和“對話式的論證”兩種課堂形態(tài)．“說教式的論證”是以教師為主導(dǎo)的課堂論證,容易忽略推理和證據(jù),即使含有論證,也往往是由教師為學(xué)生來安排證據(jù)并完成論證．“對話式的論證”與說教式論證教學(xué)不同的是,在對話型的論證教學(xué)中,對話是論證的必要部分,這種方式能讓內(nèi)隱的思考變成外顯的話語,能讓學(xué)生體驗(yàn)“科學(xué)知識是怎么形成的”,能讓學(xué)生“像科學(xué)家一樣思考”,讓學(xué)生能有機(jī)會表達(dá)他為什么要支持某個(gè)特定主張的理由,讓學(xué)生能有機(jī)會表達(dá)自己的懷疑,讓學(xué)生能有機(jī)會在不同的觀點(diǎn)之間辯論、說服其他同學(xué)及老師．

本文中的“科學(xué)論證教學(xué)”指的是在物理課堂教學(xué)中融入“對話式的論證”的教學(xué)方式．將對話論證活動引入課堂,讓學(xué)生經(jīng)歷類似科學(xué)家的獲得資料、提出主張、為主張進(jìn)行辯駁等過程,從而培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)．

2.4 科學(xué)論證教學(xué)與審辯式思維

審辯式思維是當(dāng)前國際教育領(lǐng)域中談?wù)撟疃嗟脑掝}之一,而今日中國學(xué)校中最缺乏的就是審辯式思維．[4]

什么是審辯式思維,簡單說就是不懈質(zhì)疑、包容異見．審辯式思維的突出特點(diǎn)是:合乎邏輯的論證觀點(diǎn)、證據(jù)講話、善于在質(zhì)疑中提出問題、對自身的反省以及與此相關(guān)聯(lián)的對異見的包容．[4]有研究者認(rèn)為論證教學(xué)對于科學(xué)教育的重要性除了是一種著重科學(xué)解釋與推理思考的過程,更重要的是它具有促進(jìn)參與者的批判反思意識,進(jìn)而不斷提升參與者的審辯式思維水平．

3 理論依據(jù)

在高中物理課堂實(shí)施“科學(xué)論證教學(xué)”離不開理論的支撐,以下簡介相關(guān)的理論．

3.1 圖爾敏的論證模式[4]

圖爾敏的論證模式[4]和論證邏輯是當(dāng)前科學(xué)教育中論證學(xué)習(xí)活動及開展論證教學(xué)研究的最重要的理論基礎(chǔ),也是對科學(xué)論證能力進(jìn)行評價(jià)的重要參考標(biāo)準(zhǔn)．

圖爾敏論證模式包含資料、主張、理由、支持、限定條件、反駁6個(gè)要素,其論證過程的模式如圖1所示．

其中“資料”即論證由之開始的材料或信息;“主張”即一項(xiàng)斷言或斷定,是指論證者陳述的、試圖在論證中證明為正確的結(jié)論;“理由”即說明如何由資料或數(shù)據(jù)通過推理進(jìn)而得到結(jié)論或主張;“支持”是指在論證過程中所依據(jù)的法則、條文、原理、理論或定律公式等,是眾人能接受的通則,用以證明提出的理由;“限定條件”即表明該論證主張是正當(dāng)?shù)那疤釛l件;“反例”即主張不能成立的情況,也即反駁．

圖1 圖爾敏論證模型

3.2 Erduran等的科學(xué)論證能力表現(xiàn)評價(jià)框架[5]

在研究科學(xué)論證能力上,比較有影響的還有Erduran等提出的以反駁為主要結(jié)構(gòu)要素的科學(xué)論證表現(xiàn)評價(jià)框架,包含5個(gè)水平,如表1所示．

表1 Erduran等的科學(xué)論證能力表現(xiàn)評價(jià)框架

該評價(jià)框架從“反駁”這一要素的層面,為論證教學(xué)的開展和實(shí)施提供了很好的參考．

3.3 中學(xué)物理教學(xué)課堂教師論證教學(xué)水平評價(jià)框架[6]

李西(2017)在其碩士論文(郭玉英教授指導(dǎo))中以名師賽課為樣本,首次構(gòu)建了中學(xué)物理教學(xué)課堂教師論證教學(xué)水平的評價(jià)框架．評價(jià)要素分別為觀點(diǎn)、事實(shí)證據(jù)、理論依據(jù)、推理過程和反駁,各評價(jià)要素劃分為3個(gè)水平層級,如表2所示．

表2 中學(xué)物理教學(xué)課堂教師論證教學(xué)水平評價(jià)框架

上述研究的理論成果是目前開展科學(xué)論證教學(xué)的主要理論依據(jù),但是與物理學(xué)科的課堂教學(xué)進(jìn)行實(shí)操對接,國內(nèi)外的相關(guān)研究還十分欠缺．

4 相關(guān)調(diào)研

為了解高中物理教師對科學(xué)論證以及科學(xué)論證教學(xué)等相關(guān)問題的認(rèn)識,筆者對北京市110位高中物理教師做了問卷調(diào)研．以下介紹調(diào)研的主要情況．

4.1 基本信息

參加調(diào)研的教師教齡分布如圖2所示，參加調(diào)研的教師職稱分布情況如圖3所示.

圖2

選項(xiàng)小計(jì)比例二級2522.73%一級2724.55%高級5348.18%特級54.55%

圖3

4.2 調(diào)研內(nèi)容

本次問卷一共設(shè)計(jì)了以下6個(gè)問題,6個(gè)問題及教師的答題情況如下．

第1題:選擇題、填空題、計(jì)算題、論證題4種題型中,您覺得哪一種題型學(xué)生最難做?答題情況如圖4所示.

選項(xiàng)小計(jì)比例A.選擇題10.91%B. 填空題32.73%C. 計(jì)算題21.82%D. 論證題10494.55%

圖4

第2題:選擇題、填空題、計(jì)算題、論證題4種題型中,您覺得哪一種題型最能反映學(xué)生的物理學(xué)習(xí)水平?答題情況如圖5所示.

選項(xiàng)小計(jì)比例A. 選擇題43.64%B. 填空題21.82%C. 計(jì)算題2623.64%D. 論證題7870.91%

圖5

第3題:您的物理課堂經(jīng)常使用論證的方式進(jìn)行教學(xué)嗎?答題情況如圖6所示.

選項(xiàng)小計(jì)比例A. 很多1210.91%B. 比較多4641.82%C. 很少5247.27%D. 沒有00%

圖6

第4題:您認(rèn)為論證的關(guān)鍵要素有哪些?

高頻要素統(tǒng)計(jì)如圖7所示.

第5題:請您為科學(xué)論證能力做一個(gè)定義．

對該問題的回答各不相同,僅列舉幾例: ① 建立物理模型,解決實(shí)際問題．② 利用已知的物理知識通過合理的物理推導(dǎo)得出未知物理量的關(guān)系．③ 物理論證是考察學(xué)生知識、思維的方法．④ 應(yīng)用物理規(guī)律說明一個(gè)物理現(xiàn)象或定義物理概念．⑤ 根據(jù)已有的物理知識進(jìn)行邏輯推理得到合理外推結(jié)論的過程．⑥ 邏輯思維與理論能力的結(jié)合．⑦ 用一個(gè)或一些真實(shí)的命題確定另一命題真實(shí)性的思維形式．

圖7

第6題:您認(rèn)為科學(xué)論證能力對提升學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)有著怎樣的意義?

高頻意義統(tǒng)計(jì)如圖8所示.

圖8

4.3 調(diào)研思考

從參加調(diào)研的教師的教齡分布情況看,27.3%的教師教齡在10年以下,32.7%的教師教齡在20年～30年之間,34.5%的教師教齡在20年以上,5.45%的教師教齡在30年以上,分布合理,所以調(diào)研的結(jié)果具有較高的可信度．從參加調(diào)研的教師的職稱分布情況看,22.73%的教師職稱是中教二級,24.55%的教師職稱是中教一級,48.18%的教師職稱是中教高級,4.55%的教師獲得特級教師稱號,分布合理,所以調(diào)研的結(jié)果具有較高的效度．

從第1題、第2題的調(diào)查結(jié)果看,高達(dá)94.55%的教師認(rèn)為,在選擇題、填空題、計(jì)算題、論證題4種題型中,論證題型學(xué)生最難做;高達(dá)70.91%的教師認(rèn)為,選擇題、填空題、計(jì)算題、論證題4種題型中,論證題型最能反映學(xué)生的物理學(xué)習(xí)水平．

耐人尋昧的是,既然高達(dá)70.91%的教師認(rèn)為,論證題型最能反映學(xué)生的物理學(xué)習(xí)水平,那么教師在物理課堂中使用論證教學(xué)的情況如何呢?從第3題的調(diào)查結(jié)果看,僅有10.91%的教師認(rèn)為自己的物理課堂經(jīng)常使用論證教學(xué)的方式,還有47.27%的教師認(rèn)為自己的物理課堂很少使用論證教學(xué)的方式．換言之,教師在思想認(rèn)識和實(shí)踐行動上的反差很大!其中一個(gè)重要的原因就是:教師缺乏論證教學(xué)的理論指導(dǎo)和相應(yīng)的實(shí)踐策略,因而導(dǎo)致了教學(xué)行動的缺失．第4題的調(diào)查結(jié)果也反映了這一點(diǎn),從教師對論證要素的認(rèn)識上看,認(rèn)為有“觀點(diǎn)”、“論點(diǎn)”或者“結(jié)論”的有33.6%的教師,不甚理想;認(rèn)為有“論據(jù)”的有35.5%的教師,不甚理想;認(rèn)為有“邏輯”或者“推理”的有61.8%的教師,比較理想;認(rèn)為有“知識”、“理論”、“原理”或者“概念”的有35.5%的教師,不甚理想;認(rèn)為有“事實(shí)”的僅有6.36%的教師,很不理想．特別需要指出的是,從我們的原始數(shù)據(jù)看,沒有一位教師回答含有“反駁”、“辯論”或者“質(zhì)疑”等這些非常重要的要素!

由于理論引領(lǐng)不到位,教師對論證要素的理解也就很難到位,更談不上實(shí)踐的落實(shí)了．從第5題的調(diào)查情況看,教師就很難對物理論證能力做一個(gè)較為完善的定義．

從第6題的調(diào)研情況看,52.7%的教師認(rèn)為,科學(xué)論證能力有助于培養(yǎng)邏輯思維能力;26.3%的教師認(rèn)為,科學(xué)論證能力能夠促進(jìn)概念的理解與整合;14.5%的教師認(rèn)為,科學(xué)論證能力能夠提升問題解決的能力;10.9%的教師認(rèn)為,科學(xué)論證能力有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度;11.8%的教師認(rèn)為科學(xué)論證能力的提升有助于核心素養(yǎng)的發(fā)展．由此可以看出,教師普遍認(rèn)為科學(xué)論證能力與學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展密切相關(guān)．

總之,調(diào)研結(jié)果顯示,教師普遍認(rèn)為科學(xué)論證能力重要,但缺乏清晰的理論認(rèn)識;

教師普遍認(rèn)為科學(xué)論證能力與學(xué)科核心素養(yǎng)密切相關(guān),但缺乏課堂實(shí)操的策略;論證教學(xué)在當(dāng)前仍屬于被嚴(yán)重忽視的領(lǐng)域．教師既需要理論認(rèn)知層面的引領(lǐng),還需要實(shí)踐策略層面的探索,這也為我們下一步的行動研究明確了方向．

5 結(jié)語

在高中物理課堂中實(shí)施科學(xué)論證教學(xué),在國內(nèi)中學(xué)物理界幾乎是空白,我們的行動研究還處于初期階段,撰寫此文以期廣大教學(xué)同仁的共同關(guān)注和深入思考．

參考文獻(xiàn)：

1 [美]國家研究理事會.科學(xué)探究與國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)[M].羅星凱等譯.北京:科學(xué)普及出版社,2004.

2 中國社會科學(xué)院語言研究所詞典編輯室編.現(xiàn)代漢語詞典第6版[M].北京:商務(wù)印書館,2012.

3 潘瑤珍.教育中的論證教學(xué)[D]上海:華東師范大學(xué),2013.

4 斯蒂芬·圖爾敏著,謝小慶,王麗譯.論證的使用[M]北京:北京語言大學(xué)出版社,2016.

5 S Erduran, S Simon, J Osborne.tapping into argumentation: Developments in the application of Toulmin’s argument pattern for studying science discourse [J].Science education, 2004, 88(6): 915-933.

6 李西.高中物理教學(xué)中科學(xué)論證的分析——以名師賽視頻為樣本[D].北京： 北京師范大學(xué),2017.