教學篇從科學推理到證據(jù)推理： 內涵的探討

羅瑪

摘要： “證據(jù)推理”是高中化學學科核心素養(yǎng)的關鍵概念，但在科學教育和心理學研究中，“科學推理”更為常見，前者則缺乏研究、概念不明，需深入探討。從明確“科學推理”的內涵出發(fā)，以此為基礎參照，結合構詞分析，梳理、辨析“證據(jù)”的概念，探討“證據(jù)推理”的內涵本質。它強調識別、獲取和利用科學相關的證據(jù)，并體現(xiàn)科學推理的思維要求。據(jù)此，為后續(xù)研究奠定基礎。

關鍵詞： 證據(jù)推理; 科學推理; 內涵

文章編號： 10056629（2019）9000304? ? ? ? ? ? 中圖分類號： G633.8? ? ? ? ? ? 文獻標識碼： B

目前，我國基礎教育改革提倡“核心素養(yǎng)”理念，強調通過不同學科，發(fā)展學生的關鍵能力與必備品格[1]。學科核心素養(yǎng)是不同學科培養(yǎng)人的指引，是課程目標，是評價依據(jù)。其中理科課程對推理思維的培養(yǎng)表示高度的重視[2]，“證據(jù)推理與模型認知”是普通高中化學學科課程的五大學科核心素養(yǎng)之一，即強調了獲取證據(jù)、進行解釋，以及運用推理的思維，是學習化學、科學學科的重要方法和關鍵能力。

然而，在科學教育和心理學研究中，常見的話題是“科學推理”，從概念本質來說，同樣以“推理”為中心詞的“證據(jù)推理”會具有怎樣的內涵表達？它與“科學推理”又有何關聯(lián)和區(qū)別？這些問題尚缺乏討論，筆者在明確科學推理的內涵基礎之上，梳理有關概念，探討“證據(jù)推理”的內涵本質，并對二者的關系進行了討論。

1? “推理”與“科學推理”

“科學推理”與“推理”的內涵本質、發(fā)生發(fā)展有著密不可分的聯(lián)系。作為高階思維形式，“推理”是邏輯學的重要研究對象，是指思維的基本形式之一。推理是根據(jù)已知的判斷推導出未知判斷的思維形態(tài)[3]。邏輯學對“思維內容”不予討論，其研究對象是“思維形式”，例如“前提—結論”是一種經典推理形式。從信息加工理論來看，“推理”是以已有經驗為前提，可能是頭腦中已經存在、需提取的，也可能是材料中提供、需識別確認的信息，進行加工、轉換之后，形成新的認知圖式，進而做出決策判斷。

“科學推理”（Scientific Reasoning）是個體思維和認知發(fā)展到一定高度之后具有的推理類型，是智力水平和認知水平發(fā)展的重要體現(xiàn)[4]。在某種程度上，“科學推理”能力可以說是深化、具體化、高層級的“推理”能力，有時會混用，以“推理”簡稱“科學推理”。

這個術語最早是在皮亞杰的研究論述中提及，后來逐漸被心理、教育研究者廣泛應用和關注。按照皮亞杰的認知發(fā)展階段理論，科學推理也指“形式推理”（formal reasoning），兒童到11～12歲左右，其認知發(fā)展到形式運算階段（formal operational stage）方才具有科學思維（scientific thinking）而進行“形式推理”。皮亞杰及其合作者開展了多項研究，為其觀點提供了實證支持[5]。

文獻研究發(fā)現(xiàn)，“科學推理”的內涵可從多方面進行界定。Moshman將科學推理描述為一種基于規(guī)則的推理形式，或是一種審慎地應用規(guī)則的思維[6]。有研究者指出，科學推理是認知技能，用以理解、評價科學信息，涉及對理論的、統(tǒng)計的及因果的假設的理解與評價[7]。而從科學研究（或探究）的視角來看，一種廣為接受的定義是，科學推理代表了在科學探究（science inquiry）過程中所涉及的普適性的思維和推理技能，包含實驗開展、證據(jù)評價、推斷和論辯等環(huán)節(jié)，由此形成、修正關于自然和社會的概念和理論[8]?？茖W推理涉及到特定領域的專業(yè)知識和一般的策略性知識兩方面[9]，能力要求包括分離并控制變量，選擇合適的實驗設計或進行總結性測驗，數(shù)據(jù)記錄，形成新理論的演繹推理能力，利用證據(jù)（不論是證偽還是證實）對已有觀點進行調整的能力等[10]。

由此可見，“科學推理”這一術語一般表達了兩種內涵。其一，廣義而言，科學推理是指認知過程，兒童和成人對世界規(guī)律、模式、因果關系結構的推論、論證;其二，是指“理想化模型”（idealized model），科學家們提出對立的假設，再開展實驗進行評價或檢驗，可以說是科學研究或探究的視角[11]。不論哪一種，都是對“推理”概念的發(fā)展和深化。

化學學科核心素養(yǎng)中所強調的“通過分析推理加以證實或證偽”“通過分析、推理等方法認識研究對象的本質特征、構成要素及其相互關系”等“推理”思維或能力的運用，以及在此基礎上建立認知模型、運用模型等，都與“科學推理”的內涵表達一致，關乎科學學習、研究過程中的認知、探究、檢驗等。然而，“證據(jù)意識”，“基于證據(jù)……提出假設……建立觀點、結論和證據(jù)之間的邏輯關系……”[12]這些與“證據(jù)”相關的闡述，在以上“科學推理”內涵中也有提及，但并未突出。以下將從構詞出發(fā)，辨析“證據(jù)”的概念，以此來探討“證據(jù)推理”的內涵。

2? “證據(jù)推理”中的“證據(jù)”

從構詞結構上來看，“證據(jù)推理”是合成詞，包含兩個詞，分別含有兩個語素，化學學科核心素養(yǎng)中以這兩個詞、四個字合成復合式的詞語，前偏后正，“證據(jù)”修飾“推理”，即前一詞對后一詞起修飾、限制的作用。我們可以表達為“收集證據(jù)進行推理”“利用證據(jù)進行推理”等，如果將“證據(jù)”的獲取和應用過程概括起來，也可以說是“基于證據(jù)進行推理”，這種表達也更突出了“證據(jù)”的基礎性作用。

2.1? 證據(jù)的詞源分析

“證據(jù)”多用于司法領域，是“分析和確定案情、辨明是非、區(qū)分真?zhèn)蔚母鶕?jù)”，可以作不同的分類，如直接證據(jù)和間接證據(jù)等，強調“證據(jù)”必須是客觀存在的事物，與案件密切相關，經法定程序搜集和查證屬實而得[13]，是“能夠證明某事物的真實性的有關事實或材料”[14]。

“證據(jù)”英文表達為“evidence”，在法律學上，指的是某事物的征兆、跡象，在法律偵查中來自于人證、文件或物體對象的信息等，被允許在法庭上出示;通常我們所說的“證據(jù)”是名詞，指“一系列可用的事實（fact）或信息（information），表明某個信念或主張是真實的或有效的”[15]。

“evidence”中“e”表示“出自，摘自，（完全地）離”等含義，相當于“ex”前綴;“vid”表示“看，參見”等，與“video”“visit”等詞的詞源相同;“ence”是表示名詞或性質，是名詞性后綴。在13世紀，古法語中的“evidence”指的是“可以得出推論的外像（appearance）”;后期拉丁語中以“evidentia”表示證據(jù)（proof），在古典拉丁語中，則又出現(xiàn)了“區(qū)別，生動表現(xiàn)，清晰”等修辭補充，并來源于拉丁語詞干“evidens”，表示了“明顯的、顯而易見的”。在14世紀后期，“evidence”指的是“信念的基礎”，17世紀60年代，開始出現(xiàn)了與“evident”（明顯的）密切相關聯(lián)的“顯而易見”之意;“evidence”的法律意義出現(xiàn)于15世紀，起源于推翻證據(jù)（oust witness）、證人的證詞[16]。

2.2? “證據(jù)”與“信息”

從認知心理學的信息加工理論來看，“信息”（information）的概念與“證據(jù)”有很多的共同之處，例如都是前提基礎，都是過程進行的必備要素。實則，在進行推理時所需要的“證據(jù)”就是“信息”，即“信息”的含義更廣，包含著“證據(jù)”，但不是所有的“信息”都能夠成為“證據(jù)”。

從前面的詞源分析中可知，“證據(jù)”是有客觀性、真實性要求的，而且其獲得程序是嚴格的、經查證的，并非所有的客觀事物、事實都能成為“證據(jù)”，具有與一般信息相區(qū)別的特征。但我們仍可以從“信息”的定義側面地理解“證據(jù)”的內涵，以及“證據(jù)推理”的心智操作過程。

信息是有關某人某事某物的事實，或者說是被告知的一切，某問題的答案等，都可以認為是信息。它常常與數(shù)據(jù)（data）和知識（knowledge）相關聯(lián)，數(shù)據(jù)代表的是參數(shù)的值，而知識意味著對真實事物或抽象概念的理解[17]。具體說來，數(shù)據(jù)是來源于觀察（觀測）的，比如化學實驗的現(xiàn)象，或是社會調查的問卷結果等;信息是將相關數(shù)據(jù)歸納收集之后的結果;知識是建立在一定抽象水平之上的，從化學實驗中探尋到一定的規(guī)律，調查發(fā)現(xiàn)了潛在的因果關系等，即信息轉化為知識的過程[18]，由此可見，數(shù)據(jù)、信息和知識是逐步抽象、組織化的一組概念，同時，三者也經常在不同的情境下混用。也有學者將信息定義為一種“代碼”（code），是獨立于物質和能量之外的自然的第三屬性，用來精確地、科學地描述事物，如生物遺傳信息、語言信息等[19]，這種描述與計算機網絡和信息技術發(fā)展的背景契合，也帶有信息加工理論的意味。

由此可見，證據(jù)是一種信息。它可能是以數(shù)據(jù)的形式呈現(xiàn)，從各種現(xiàn)象或事件中觀察、收集獲得。一般來說，數(shù)據(jù)需要經過處理和整合，才能更為他人理解、傳播等，此時的數(shù)據(jù)已經具有信息的形態(tài)。同時，證據(jù)也可能是某種確定的、抽象意義的知識，是在數(shù)據(jù)、信息理解基礎之上形成的，具有可利用的形式[20]，可以被儲存在個體頭腦的長時記憶系統(tǒng)之中，在需要時，如進行推理時，被提取出來。

結合信息加工理論，證據(jù)可能是情境中直接提供的知識或處理后的信息，也可能需要個體頭腦中的感受器（receptor）對紛繁的數(shù)據(jù)進行轉換、處理，由此具備了可供利用的形式，其后經推理的心智操作，即信息加工過程，最終由反應器（effector）作出相應的反應，如作答、操作、得出新的判斷等。

3? “證據(jù)推理”的內涵： 突出“證據(jù)”的“科學推理”

根據(jù)有關“證據(jù)”的概念分析，結合“科學推理”的內涵，我們明確了“證據(jù)”的客觀性、真實性要求，其獲取過程與科學探究的要求類似，這遵循的是提出假設、檢驗假設、收集證據(jù)、作出評價的基本程序。證據(jù)有可能來源于情境中直接獲取的信息，也有可能是需要提取轉換的原有經驗，而不需經歷探究和實驗獲得。可以說，我們關注的是科學探究中的一個關鍵性環(huán)節(jié)，即利用證據(jù)進行評判，還會涉及證據(jù)的整理、轉換（數(shù)據(jù)分析）。結合前面科學推理的分析討論，在這個階段中，需要利用收集的數(shù)據(jù)（事實、現(xiàn)象、理論等），加以整合分析，獲得“可利用”的證據(jù)形式，再運用推理思維，作出推斷、決策。

“推理”是由一個或一組命題（前提）推出另一命題（結論）的思維形式。“證據(jù)推理”即由某個或某組證據(jù)進行推導，獲得結論的思維形式，這個結論可能是新的知識、概念，也可能是對某理論的證實或證偽，因不同情境而變。從邏輯學角度來說，為使推理的結論是真實的，必須滿足兩個條件： 前提真實;推理的形式正確[21]。即提取的證據(jù)真實有效，而且建立正確的推理關系，由此才能實現(xiàn)有效的推理。我們所涉及的是在科學學習過程中，遇到相關問題時應用的推理思維、技能，相比于一般的邏輯推理，側重于“證據(jù)”的情境，即問題的情境，正如前面所指出的，相對地更關注推理思維的內容。

總之，“證據(jù)推理”是屬于“科學推理”的范疇，“科學推理”的本質內涵是界定“證據(jù)推理”能力的基礎參照，必然圍繞普適的科學推理技能和科學探究過程的要求進行論述。但相比于“科學推理”，“證據(jù)推理”更突出強調了“證據(jù)”，重視證據(jù)意識，識別、轉換、形成證據(jù)的過程，必須以此為重要基礎。

結合以上分析可知，我們認為，“證據(jù)推理”（evidencebased reasoning）是在科學學習注： 化學學科核心素養(yǎng)中“證據(jù)推理”的表述，是給定在化學學習的特殊情境，這與科學學習、科學探究等領域范圍并不沖突。這個特定的領域情境下，或是在科學探究過程中，從已有經驗、問題情境中識別、轉換、形成證據(jù)，利用證據(jù)進行推理，從而獲得結論，解決問題的綜合能力表現(xiàn)，強調的是利用科學相關的證據(jù)，體現(xiàn)科學推理的思維要求。