我國(guó)科學(xué)推理研究的演進(jìn)歷程
——基于2001—2020年CNKI文獻(xiàn)的可視化分析

王佳寧，周雨青，葉兆寧，李姣姣

（1.東南大學(xué)生物科學(xué)與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院，江蘇 南京 214135；2.北京師范大學(xué)珠海校區(qū)文理學(xué)院，廣東 珠海 519087）1212

引言

科學(xué)推理是人的高階思維形式，是智力水平和認(rèn)知水平的重要體現(xiàn)。[1]科學(xué)推理能力能促進(jìn)個(gè)體創(chuàng)新能力的發(fā)展，它包括產(chǎn)生、測(cè)試、修正假設(shè)或理論所涉及的推理和解決問題的技能，在充分發(fā)展技能的情況下，反思此類調(diào)查活動(dòng)產(chǎn)生的知識(shí)獲取和知識(shí)變化過程。[2]早在20世紀(jì)初，國(guó)際科學(xué)教育領(lǐng)域便認(rèn)識(shí)到科學(xué)推理對(duì)教育及社會(huì)的價(jià)值，20世紀(jì)50年代以來，科學(xué)推理研究已取得長(zhǎng)足進(jìn)展。然而，我國(guó)對(duì)科學(xué)推理的研究才剛剛開始，系統(tǒng)、深入地回顧我國(guó)科學(xué)推理研究的文獻(xiàn)較為匱乏。因此，文本采用信息可視化工具對(duì)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元、歷時(shí)性動(dòng)態(tài)分析，清晰直觀地呈現(xiàn)近20年來我國(guó)科學(xué)推理研究的發(fā)展現(xiàn)狀、熱點(diǎn)的演變路徑，以期為國(guó)內(nèi)學(xué)者在科學(xué)推理研究中開展合作、提煉研究主題、把握研究前沿等方面提供更為清晰、可行的參考。

1 研究方法

CiteSpace是美國(guó)德雷賽爾大學(xué)陳超美教授研發(fā)的一款專門用于學(xué)術(shù)文獻(xiàn)分析的信息可視化工具[3]，適用于多元、分時(shí)、動(dòng)態(tài)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析，可探測(cè)出某一學(xué)科或領(lǐng)域的熱點(diǎn)主題及其演進(jìn)。本研究以CNKI為檢索數(shù)據(jù)庫(kù)，檢索主題詞為“科學(xué)推理”或“科學(xué)推理能力”，時(shí)間范圍是2001年至2020年，檢索到709篇文獻(xiàn)。手動(dòng)剔除報(bào)道、通知等無(wú)關(guān)文獻(xiàn)，共得到282篇具有研究?jī)r(jià)值的樣本文獻(xiàn)，將文獻(xiàn)數(shù)據(jù)導(dǎo)出，作為研究的分析數(shù)據(jù)。

2 研究現(xiàn)狀

2001-2007年間，我國(guó)科學(xué)推理研究的發(fā)文量較低，2008年發(fā)文量首次超過5篇，2008至2015年的年均發(fā)文量在10篇以內(nèi)，只有2013年度達(dá)17篇；2017年后關(guān)于科學(xué)推理的研究突飛猛進(jìn)，2017至2020年共發(fā)文152篇。整體來看，我國(guó)關(guān)于科學(xué)推理的研究呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)，科學(xué)推理研究愈發(fā)受到重視。該領(lǐng)域的研究機(jī)構(gòu)及作者存在合作關(guān)系，如北京師范大學(xué)物理系郭玉英教授與魏昕、寧夏大學(xué)張軼炳教授與白明俠等人曾共同開展調(diào)查；陜西師范大學(xué)、重慶師范大學(xué)、貴陽(yáng)學(xué)院等機(jī)構(gòu)存在不同程度的合作；美國(guó)俄亥俄州立大學(xué)包雷與華南師范大學(xué)周少娜副教授等人進(jìn)行中美比較研究。除高校外，研究機(jī)構(gòu)還包括研究院、教師發(fā)展中心、中小學(xué)等，研究領(lǐng)域涉及哲學(xué)、物理、教育科學(xué)、化學(xué)等不同學(xué)科門類。

3 近20年我國(guó)科學(xué)推理研究演進(jìn)歷程

論文的關(guān)鍵詞是對(duì)其主旨的高度凝練與概括，本研究利用Citespace生成關(guān)鍵詞時(shí)區(qū)圖譜（圖1），據(jù)此分析我國(guó)近20年科學(xué)推理研究熱點(diǎn)的演變路徑，研究歷程大體可分為4個(gè)階段。

圖1 關(guān)鍵詞時(shí)區(qū)圖譜

3.1 第一階段（2001—2007年）：科學(xué)推理的哲學(xué)與心理學(xué)研究

2001—2007年，我國(guó)科學(xué)推理研究主要依托哲學(xué)、心理學(xué)，“科學(xué)推理”沒有被廣泛作為研究的關(guān)鍵詞，相關(guān)研究尚未形成獨(dú)立主題。學(xué)者更熱衷于綜述國(guó)際的研究成果。如胡衛(wèi)平指出，20世紀(jì)50年代以來，國(guó)際科學(xué)推理研究呈現(xiàn)更加深入和系統(tǒng)化的趨勢(shì)[4]；陳琦與張建偉綜述了有關(guān)科學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的認(rèn)知過程及機(jī)制的新進(jìn)研究，包括科學(xué)推理的雙重搜索模型及其研究[5]；于祺明、胡志強(qiáng)等人從哲學(xué)視角介紹國(guó)外科學(xué)推理理論。[6]

3.2 第二階段（2008—2010年）：科學(xué)推理成為獨(dú)立的研究主題

這一時(shí)期，科學(xué)推理受到了一定關(guān)注，開啟了作為獨(dú)立研究主題的篇章，相關(guān)成果涉及科學(xué)推理及其能力的基礎(chǔ)理論研究。

2008—2010年間，科學(xué)推理研究的發(fā)文量逐步增加，主題詞包括科學(xué)推理、證據(jù)、科學(xué)推理能力、科學(xué)教育、能力，內(nèi)容主要圍繞科學(xué)推理的內(nèi)涵、國(guó)內(nèi)外科學(xué)推理的綜述等。我國(guó)學(xué)者大多從技能視角出發(fā)，認(rèn)為科學(xué)推理包括守恒、比例、概率、控制變量、相關(guān)和假設(shè)演繹等子維度。嚴(yán)文法、胡衛(wèi)平較早介紹國(guó)外科學(xué)推理能力的研究成果，他們對(duì)國(guó)外科學(xué)推理能力的內(nèi)涵界定、發(fā)展歷程、測(cè)評(píng)工具等方面做了較為全面的介紹[7]。隨著科學(xué)推理的內(nèi)涵逐漸拓寬，研究視角也不斷拓展，有學(xué)者從過程視角出發(fā)，認(rèn)為科學(xué)推理包括提出問題、做出假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、證據(jù)評(píng)價(jià)、應(yīng)用等環(huán)節(jié)。首都師范大學(xué)邢紅軍教授團(tuán)隊(duì)提出，要將科學(xué)方法納入課程標(biāo)準(zhǔn)，其中就包括科學(xué)推理的方法，并提出選擇科學(xué)方法的教學(xué)模式和細(xì)化方法。[8]

3.3 第三階段（2011—2016年）：科學(xué)推理進(jìn)入實(shí)證研究

本時(shí)期科學(xué)推理研究從理論探討進(jìn)入實(shí)證研究層面。自2011年開始，該領(lǐng)域發(fā)文總量繼續(xù)增加，關(guān)鍵詞包括能力、科學(xué)探究、性別差異、歸納問題、統(tǒng)計(jì)推理、科學(xué)假設(shè)、陳述性知識(shí)、科學(xué)假設(shè)、非正式學(xué)習(xí)，詞匯類別呈現(xiàn)多元化趨勢(shì)。

研究成果主要為：（1）不同學(xué)段學(xué)生科學(xué)推理能力的測(cè)評(píng)研究。如郭玉英教授團(tuán)隊(duì)與包雷等人均采用勞森的科學(xué)推理測(cè)試卷（LCTSR）評(píng)測(cè)我國(guó)中、小學(xué)生的科學(xué)推理能力，研究表明二年級(jí)到初一年級(jí)學(xué)生的科學(xué)推理能力沒有顯著發(fā)展[9]，而初一到高三年級(jí)學(xué)生的科學(xué)推理能力呈線性增長(zhǎng)。[10]陜西師范大學(xué)胡衛(wèi)平教授基于實(shí)驗(yàn)任務(wù)法，探究初中生在控制變量、組合推理、比例推理、關(guān)系推理的發(fā)展，研究發(fā)現(xiàn)初中生各維度的推理能力呈現(xiàn)出隨著年級(jí)升高而提高的趨勢(shì)，各維度能力的發(fā)展具有不均衡性。[11]

（2）科學(xué)推理能力的差異性研究。馮秀梅、包雷等人的研究表明中美兩國(guó)學(xué)生的科學(xué)推理能力存在性別差異，美國(guó)學(xué)生的性別差異尤其顯著；寧夏大學(xué)孫慧娟等人認(rèn)為科學(xué)推理能力與性別因素缺乏相關(guān)性，對(duì)同一問題的不同結(jié)論可能與樣本量的大小有關(guān)。還有學(xué)者進(jìn)行了區(qū)域比較，華中師范大學(xué)周思琪研究發(fā)現(xiàn)，科教發(fā)達(dá)地區(qū)的高中學(xué)生科學(xué)推理能力總體上優(yōu)于科教實(shí)力薄弱地區(qū)的學(xué)生。[12]

（3）科學(xué)推理能力與其他學(xué)科或能力的關(guān)系研究。如邢紅軍教授團(tuán)隊(duì)對(duì)本科生科學(xué)推理能力和問題解決能力的關(guān)系進(jìn)行研究，認(rèn)為科學(xué)推理能力的各維度與物理問題解決能力存在極弱的相關(guān)性[13]；談學(xué)婕則認(rèn)為高中生的科學(xué)推理能力與數(shù)理知識(shí)的相關(guān)性不大。[14]

3.4 第四階段（2017年至今）：科學(xué)推理能力的培養(yǎng)策略成為主流

2017年以后，我國(guó)科學(xué)推理研究主題聚焦于科學(xué)推理能力的培養(yǎng)與教學(xué)策略，并呈現(xiàn)以下特點(diǎn)：研究領(lǐng)域從一般知識(shí)轉(zhuǎn)向特殊知識(shí)，如物理、生物、化學(xué)等學(xué)科中的科學(xué)推理能力研究；研究重點(diǎn)從前一階段對(duì)能力表現(xiàn)、影響因素的調(diào)查，向科學(xué)推理能力的培養(yǎng)轉(zhuǎn)變；研究人員類別更加多樣，包括高校學(xué)者、教育專家、學(xué)生和中小學(xué)一線教師；研究方法由簡(jiǎn)單描述性分析到使用復(fù)雜研究方法，如Rasch模型、中介效應(yīng)模型的使用，極大豐富和拓展了研究成果。

研究落足于科學(xué)推理能力培養(yǎng)的策略，主要體現(xiàn)為：促進(jìn)學(xué)生科學(xué)推理能力的教學(xué)模式研究，如黃國(guó)龍（2019）構(gòu)建了一種“問題拓展探究”教學(xué)模式，培養(yǎng)構(gòu)建科學(xué)推理核心素養(yǎng)，并結(jié)合具體物理教學(xué)實(shí)例闡述該模式的實(shí)施過程；[15]趙柳、李春密（2020）在整理典型情境認(rèn)知教學(xué)模式和培養(yǎng)科學(xué)推理能力的教學(xué)模式基礎(chǔ)上，構(gòu)建了一種“基于情境認(rèn)知促進(jìn)高中生科學(xué)推理能力提升的教學(xué)模式”[16]；提高學(xué)生科學(xué)推理水平的師生行為研究，如邵發(fā)仙、胡衛(wèi)平（2019）等人探究了教師對(duì)課堂論證的話語(yǔ)塑造，發(fā)現(xiàn)教師明確的推動(dòng)更可能引發(fā)學(xué)生相應(yīng)水平的推理，而復(fù)合提問和指向不明的推動(dòng)則可能導(dǎo)致較低水平的科學(xué)推理。[17]趙楠（2020）分析了我國(guó)優(yōu)秀的科學(xué)推理教學(xué)案例，發(fā)現(xiàn)教師要求學(xué)生解釋的話語(yǔ)策略能提高學(xué)生的科學(xué)推理能力。[18]總之，經(jīng)過前一階段對(duì)科學(xué)推理能力的測(cè)評(píng)及影響因素研究，這一時(shí)期的研究深入到探討相應(yīng)的培養(yǎng)策略，體現(xiàn)研究的實(shí)踐取向，將是未來一段時(shí)間持續(xù)關(guān)注的重點(diǎn)。

4 研究結(jié)論

本文基于Citespace軟件，對(duì)我國(guó)科學(xué)推理研究文獻(xiàn)進(jìn)行了可視化分析，結(jié)果表明：近20年來，我國(guó)科學(xué)推理研究愈發(fā)受到重視，2017年后研究成果激增；研究熱點(diǎn)主題經(jīng)歷了依附心理與哲學(xué)、獨(dú)立的理論研究、重視實(shí)證研究、聚焦培養(yǎng)策略的實(shí)踐研究四個(gè)階段。其中，實(shí)證研究包括對(duì)各年段學(xué)生科學(xué)推理能力的測(cè)評(píng)、影響因素研究、與其他能力的關(guān)系研究等。科學(xué)推理能力的培養(yǎng)策略是近年來的研究趨勢(shì)，培養(yǎng)主體包括學(xué)生和教師；場(chǎng)所既有學(xué)校課堂，又有科技館等校外科普?qǐng)鏊?；既有科學(xué)寫作、基于模型的學(xué)科教學(xué)等專門途徑，又有課堂對(duì)話、教師話語(yǔ)策略等隱性手段。最后，從研究視角來看，伴隨著教育界的專家、學(xué)者和一線教師的關(guān)注，我國(guó)科學(xué)推理研究愈發(fā)呈現(xiàn)多學(xué)科、多角度、理論與實(shí)踐相結(jié)合的特點(diǎn)。