問題導(dǎo)向?qū)W習(xí)視域下本科生科學(xué)推理和論證能力建構(gòu)與培養(yǎng)路徑

楊雅南 趙小燕

摘 要：科學(xué)推理和論證能力是學(xué)生高階思維能力的重要組成部分。以往研究中識(shí)別教學(xué)支架與學(xué)習(xí)者科學(xué)推理和論證能力發(fā)展間動(dòng)態(tài)聯(lián)系的研究較為匱乏。因而，本研究以行政管理專業(yè)課程為研究情境，設(shè)計(jì)問題導(dǎo)向教學(xué)模式，并運(yùn)用認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)分析方法， 在教學(xué)實(shí)踐中對(duì)學(xué)生科學(xué)推理和論證能力發(fā)展動(dòng)態(tài)進(jìn)行建模。實(shí)證研究表明， 行政管理教育中問題導(dǎo)向教學(xué)模式對(duì)提升學(xué)生科學(xué)推理和論證能力產(chǎn)生顯著影響，通過教學(xué)設(shè)計(jì)能有效推動(dòng)學(xué)生科學(xué)推理和論證能力要素間建立聯(lián)系，達(dá)成能力培養(yǎng)目標(biāo)。研究同時(shí)表明認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)分析法能夠?yàn)榻虒W(xué)過程中學(xué)習(xí)活動(dòng)監(jiān)測和學(xué)習(xí)成績預(yù)測提供有效證據(jù)。

關(guān)鍵詞：科學(xué)推理和論證能力;認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)分析;問題導(dǎo)向?qū)W習(xí)

一、問題提出

培養(yǎng)學(xué)生的高階思維是我國高等教育人才培養(yǎng)的重要目標(biāo)，也是當(dāng)前世界教育改革和發(fā)展的重要使命。科學(xué)推理和論證能力是學(xué)生高階思維的重要組成部分[1]，是學(xué)生核心素養(yǎng)的重要內(nèi)容[2]，也是學(xué)生適應(yīng)知識(shí)社會(huì)的核心能力[3]?？茖W(xué)推理和論證（Scientific Reasoning and Argumentation，SRA）被廣義地定義為學(xué)生在問題情境下，基于科學(xué)和事實(shí)的證據(jù)，應(yīng)用科學(xué)方法和原則，發(fā)展自身知識(shí)并建構(gòu)其論點(diǎn)解決問題的動(dòng)態(tài)復(fù)雜認(rèn)知過程[4]?？茖W(xué)推理和論證并不是特定認(rèn)知情境下的一種簡單線性的思維發(fā)展軌跡，而是一系列認(rèn)知要素間的復(fù)雜建構(gòu)過程。研究表明科學(xué)推理和論證能力的培養(yǎng)離不開教學(xué)，但其自身的復(fù)雜性決定了無法通過傳統(tǒng)知識(shí)傳授的形式，輕易地提升能力培養(yǎng)效果。因此，如何有效設(shè)計(jì)教學(xué)支架，促進(jìn)科學(xué)推理和論證能力發(fā)展，成為本領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。其中，利用問題導(dǎo)向?qū)W習(xí)的教學(xué)支架，促進(jìn)學(xué)習(xí)者科學(xué)推理和論證能力發(fā)展，成為近期該領(lǐng)域的重要研究趨勢之一。然而，現(xiàn)有研究多關(guān)注跨領(lǐng)域間共性和結(jié)果導(dǎo)向評(píng)價(jià)，對(duì)學(xué)科間差異和學(xué)習(xí)過程中能力建構(gòu)過程尚待持續(xù)深入探討[5]。相關(guān)研究已發(fā)現(xiàn)學(xué)科對(duì)能力發(fā)展影響的相對(duì)權(quán)重可能存在很大差異[6]，而現(xiàn)有以結(jié)果導(dǎo)向和問卷調(diào)查為手段所獲得的評(píng)價(jià)結(jié)論是非常不完備的[7]。因此，立足于學(xué)科特異性更有效地優(yōu)化問題導(dǎo)向教學(xué)模式，推進(jìn)科學(xué)推理和論證能力的發(fā)展仍是該領(lǐng)域研究的難點(diǎn)。

基于此，本研究嘗試將“教”的規(guī)律與“學(xué)”的規(guī)律相結(jié)合，設(shè)計(jì)和優(yōu)化以學(xué)生為中心的問題導(dǎo)向教學(xué)模式?；谛姓芾韺I(yè)領(lǐng)域中的實(shí)際案例，創(chuàng)設(shè)開放性問題情境，在真實(shí)課堂和具體教學(xué)互動(dòng)中，對(duì)學(xué)生科學(xué)推理和論證能力進(jìn)行建模，并根據(jù)學(xué)生能力發(fā)展水平差異和動(dòng)態(tài)演化趨勢，進(jìn)一步明確問題導(dǎo)向教學(xué)模式的優(yōu)化路徑。一方面深化了教學(xué)過程中學(xué)生高階思維結(jié)構(gòu)和培養(yǎng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)，為優(yōu)化以學(xué)生為中心的教學(xué)設(shè)計(jì)提供有效支撐;另一方面揭示了專業(yè)領(lǐng)域中學(xué)生科學(xué)推理和論證能力發(fā)展軌跡，為把握學(xué)科間學(xué)生能力發(fā)展的共性和差異性規(guī)律提供有效證據(jù)。

二、理論基礎(chǔ)

（一）問題導(dǎo)向?qū)W習(xí)

問題導(dǎo)向?qū)W習(xí)是基于理性主義、認(rèn)知心理學(xué)、建構(gòu)主義與情境認(rèn)知學(xué)習(xí)理論的、以學(xué)生為中心的教學(xué)設(shè)計(jì)[8]，其核心是教師創(chuàng)設(shè)解決復(fù)雜問題的學(xué)習(xí)情境，促進(jìn)學(xué)生在協(xié)作互動(dòng)中自主建構(gòu)知識(shí)，發(fā)展推理論證能力、合作學(xué)習(xí)能力和批判性思維能力，滿足學(xué)生自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)需要[9]。問題導(dǎo)向?qū)W習(xí)在實(shí)踐中發(fā)展出多種教學(xué)模式，具有代表性的如問題導(dǎo)向教學(xué)模式、拋錨式教學(xué)模式和項(xiàng)目導(dǎo)向教學(xué)模式等，尤其是問題導(dǎo)向教學(xué)模式在培養(yǎng)學(xué)生問題解決能力和推理論證能力方面已取得顯著成效[10]。如Vernon（1995）通過22所美國與加拿大醫(yī)學(xué)院的問卷調(diào)查研究結(jié)果表明，問題導(dǎo)向教學(xué)模式能有效培養(yǎng)臨床專業(yè)學(xué)生的科學(xué)推理能力[11]。后續(xù)許多類似研究利用問卷調(diào)查法和實(shí)驗(yàn)法，對(duì)此教學(xué)模式中學(xué)習(xí)者進(jìn)行評(píng)價(jià)都得到相似結(jié)論[12]。雖然問題導(dǎo)向教學(xué)模式對(duì)學(xué)習(xí)者能力培養(yǎng)產(chǎn)生積極效果，但現(xiàn)有評(píng)價(jià)研究并沒有全面揭示在此學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生能力到底是如何建構(gòu)和發(fā)展起來的[13]。絕大多數(shù)研究者都認(rèn)為，盡管問題導(dǎo)向教學(xué)模式專注于學(xué)習(xí)過程對(duì)學(xué)生專業(yè)核心能力的提升，但是動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)和能力發(fā)展過程是十分不容易的[14]?；诖?，本研究嘗試對(duì)問題導(dǎo)向教學(xué)模式中，學(xué)習(xí)者科學(xué)推理和論證能力發(fā)展過程進(jìn)行建模，識(shí)別教學(xué)模式和能力發(fā)展間的動(dòng)態(tài)聯(lián)系，從而更有效開展教學(xué)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。

（二）認(rèn)知要素分析框架

近三十年來相關(guān)研究在理解科學(xué)推理和論證能力組成要素方面已獲得顯著進(jìn)展[7]。主流研究認(rèn)為科學(xué)推理和論證能力是一個(gè)多維認(rèn)知過程[15]。許多研究從類型學(xué)角度確定其認(rèn)知框架要素。具有代表性并獲得普遍認(rèn)可的是Fischer等（2014）提出的科學(xué)推理和論證能力認(rèn)知要素框架。具體而言，該研究認(rèn)為科學(xué)推理和論證能力由問題識(shí)別、提問、假設(shè)生成、構(gòu)建和設(shè)計(jì)解決方案、證據(jù)生成、證據(jù)評(píng)估、得出結(jié)論、溝通和審查八項(xiàng)認(rèn)知活動(dòng)組成，并形成基于自然和社會(huì)現(xiàn)象的、基于實(shí)踐問題的和以人造模型為中心的三種科學(xué)推理和論證模式，每種模式中每項(xiàng)認(rèn)知活動(dòng)方式有所差異[16]。相關(guān)研究同時(shí)指出盡管跨領(lǐng)域間科學(xué)推理和論證能力要素存在共性，但毋庸置疑的是，科學(xué)推理和論證能力對(duì)學(xué)科領(lǐng)域高度依賴。如工程師在設(shè)計(jì)過程中，“問題識(shí)別”是能力發(fā)展的關(guān)鍵;而對(duì)自然和社會(huì)科學(xué)的學(xué)習(xí)者而言，“提問”和“假設(shè)生成”則起著相對(duì)重要作用?？茖W(xué)推理和論證能力中的“證據(jù)評(píng)估”，在自然科學(xué)中較多體現(xiàn)為假設(shè)演繹，在社會(huì)科學(xué)中則多為歸納比較[17]。由于認(rèn)知活動(dòng)的性質(zhì)和模式因?qū)W科而異，因此專業(yè)學(xué)習(xí)者的科學(xué)推理和論證能力培養(yǎng)必然存在不同。基于此，本研究繼續(xù)探究促進(jìn)科學(xué)推理和論證能力發(fā)展的教學(xué)模式在不同學(xué)科中的泛化能力。

（三）認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)分析法

認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)分析法為捕捉和分析學(xué)習(xí)過程中學(xué)生科學(xué)推理和論證能力的動(dòng)態(tài)演化，提供了一種有效的技術(shù)手段。它基于認(rèn)知框架假設(shè)，通過代碼、單元和節(jié)點(diǎn)構(gòu)建累積鄰接矩陣，并將累積鄰接矩陣轉(zhuǎn)換為累積鄰接向量投影到高維空間中，進(jìn)行可視化分析，識(shí)別特定領(lǐng)域?qū)I(yè)認(rèn)知要素之間的發(fā)展和聯(lián)系[18]。作為量化民族志的重要研究方法之一，認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)分析法能夠在教育、工程設(shè)計(jì)、醫(yī)學(xué)等非良構(gòu)問題領(lǐng)域，對(duì)學(xué)習(xí)者專業(yè)認(rèn)知和思維水平進(jìn)行建模，能夠有效揭示學(xué)習(xí)者專業(yè)思維各維度間的結(jié)構(gòu)關(guān)系，并評(píng)價(jià)教學(xué)模式促進(jìn)思維能力發(fā)展的成效[19]。因此，本研究利用認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)分析法，多維度地表征學(xué)生科學(xué)推理和論證能力認(rèn)知要素間的結(jié)構(gòu)和演化過程，進(jìn)而增進(jìn)對(duì)問題導(dǎo)向教學(xué)模式中學(xué)生科學(xué)推理和論證能力培養(yǎng)效果的解釋力。

三、研究設(shè)計(jì)

（一）研究問題和思路

研究基于行政管理教育中的非良構(gòu)問題，開展問題導(dǎo)向教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)組織，在教學(xué)實(shí)踐中分析學(xué)生科學(xué)推理和論證能力發(fā)展動(dòng)態(tài)，進(jìn)而促進(jìn)教學(xué)設(shè)計(jì)的優(yōu)化和迭代。研究思路主要采用以證據(jù)為中心的ECD分析框架[20]，通過學(xué)生模型、證據(jù)模型和任務(wù)模型建立理論、數(shù)據(jù)和分析之間的聯(lián)系。學(xué)生模型采用科學(xué)推理和論證能力的認(rèn)知分析框架進(jìn)行數(shù)據(jù)剖析，任務(wù)模型采用合作型問題導(dǎo)向?qū)W習(xí)的“七跳”過程為藍(lán)本開展教學(xué)設(shè)計(jì)[21]，證據(jù)模型采用認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)分析法對(duì)認(rèn)知要素進(jìn)行建模。并提出以下三個(gè)研究問題：

問題1：行政管理專業(yè)學(xué)生科學(xué)推理和論證能力存在何種特征？

問題2：問題導(dǎo)向教學(xué)模式能否促進(jìn)學(xué)生科學(xué)推理和論證能力發(fā)展？存在怎樣的建構(gòu)過程？

問題3：不同成績水平的學(xué)生科學(xué)推理和論證能力是否存在演化差異？若有差異體現(xiàn)在何處？

（二）研究對(duì)象和過程

研究選取華中地區(qū)某高校行政管理專業(yè)53名本科生作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，其中男生10名，女生43名。以行政管理案例分析課程為樣本，開展為期一個(gè)學(xué)期（16周）的問題導(dǎo)向教學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)證研究。教學(xué)內(nèi)容參考行政管理專業(yè)具有代表性高校中為本科生所開設(shè)的該課程大綱，設(shè)計(jì)案例問題和案例情境。根據(jù)學(xué)時(shí)計(jì)劃和教學(xué)安排，本次教學(xué)實(shí)驗(yàn)開展四個(gè)專題的研討，按照學(xué)時(shí)時(shí)間順序依次進(jìn)行，每次課程研討持續(xù)二周。

教學(xué)設(shè)計(jì)主要圍繞描述教學(xué)目標(biāo)、分解教學(xué)任務(wù)、組織教學(xué)活動(dòng)，實(shí)施評(píng)價(jià)及反饋這四個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行，旨在創(chuàng)建開放性問題情境，激發(fā)學(xué)生在其最近發(fā)展區(qū)內(nèi)的能力建構(gòu)。具體而言，（1）教師在專題研討前描述案例情境，設(shè)計(jì)或挑選案例材料，提出一個(gè)有爭議性且沒有確定答案的開放性問題，指明需要學(xué)生理解和分析的理論視角;（2）課下學(xué)生自主建立學(xué)習(xí)小組，通過頭腦風(fēng)暴對(duì)問題情境進(jìn)行分析，針對(duì)核心問題提出初始觀點(diǎn)，展開小組討論。并對(duì)提出的觀點(diǎn)進(jìn)行合理論證，進(jìn)一步明確需要學(xué)習(xí)和整合運(yùn)用的知識(shí)，建構(gòu)案例分析方案，論證解決問題思路，并形成初步解決方案;（3）課中學(xué)生匯報(bào)小組討論成果，回應(yīng)其他同學(xué)提出的質(zhì)疑，表明自己是否支持或者反對(duì)他人的觀點(diǎn)，并在不同的觀點(diǎn)之間展開辯論，不斷完善觀點(diǎn)和論證過程;（4）開展小組互評(píng)和教師形成性評(píng)價(jià)，教師適時(shí)對(duì)知識(shí)點(diǎn)和論證思路進(jìn)行提問和補(bǔ)充，評(píng)價(jià)和反饋各個(gè)小組的討論表現(xiàn)，引導(dǎo)學(xué)生在課中、課后對(duì)知識(shí)學(xué)習(xí)過程、解決問題過程、分享討論過程進(jìn)行持續(xù)反思。

（三）數(shù)據(jù)收集和編碼

教學(xué)實(shí)驗(yàn)中對(duì)所有專題討論進(jìn)行全程錄像，共獲得537分鐘課堂實(shí)錄的觀察數(shù)據(jù)。隨后對(duì)實(shí)錄數(shù)據(jù)進(jìn)行文字轉(zhuǎn)錄，以學(xué)生在教學(xué)過程中的發(fā)言作為編碼基本單位。編碼方案主要參考Fischer（2014）等提出的科學(xué)推理和論證能力認(rèn)知要素框架：（1）問題識(shí)別。從問題情境的分析中建立起來，識(shí)別在專業(yè)學(xué)科領(lǐng)域可能解釋或者不能恰當(dāng)解釋的現(xiàn)象;（2）提問。形成一個(gè)或多個(gè)初始問題，這些被細(xì)化的問題指導(dǎo)后續(xù)系統(tǒng)地搜索數(shù)據(jù)并展開論證;（3）假設(shè)生成。從合理的模型、可用的理論或已知的經(jīng)驗(yàn)證據(jù)中得出問題的可能答案;（4）生成解決方案。構(gòu)建分析模型可在問題情境或真實(shí)情景中進(jìn)行測試;（5）證據(jù)生成和評(píng)估。運(yùn)用各種方法如歸納法和演繹法，來生成支持或反對(duì)主張的證據(jù)，并評(píng)估證據(jù)支持程度;（6）得出結(jié)論。批判性地分析論證過程和數(shù)據(jù)分析結(jié)果，整合得出總結(jié)性判斷;（7）溝通和審查。與他人共享學(xué)習(xí)成果并接受他人質(zhì)詢，包括學(xué)習(xí)團(tuán)隊(duì)的內(nèi)部溝通和以報(bào)告形式在學(xué)習(xí)群體內(nèi)分享。在正式編碼之前，選取20%的課堂實(shí)錄和文本數(shù)據(jù)為樣本，由兩名研究人員獨(dú)立編碼，編碼結(jié)果均達(dá)到較好的一致性（kappa=0.847>0.7），并通過協(xié)商討論解決了編碼分歧問題。需要注意的是，編碼方案確定過程中，由于兩位編碼員在證據(jù)評(píng)估和證據(jù)生成之間頻繁發(fā)生混淆和錯(cuò)誤分類，并且證據(jù)評(píng)估代碼出現(xiàn)頻率低于1%，因此最終將兩個(gè)代碼合并為證據(jù)生成。

（四）數(shù)據(jù)分析和處理

研究中運(yùn)用視頻輔助的認(rèn)知民族志和認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)分析方法對(duì)學(xué)習(xí)過程中形成的視頻和文本數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選、預(yù)處理和分析。視頻輔助的認(rèn)知民族志能夠獲取足夠的參與者間的交互證據(jù)，同時(shí)認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)分析法能夠?qū)π〗M的認(rèn)知行為進(jìn)行建模，揭示認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)特征?？茖W(xué)推理和論證能力網(wǎng)絡(luò)模型包含7個(gè)要素連接形成的網(wǎng)絡(luò)。研究中認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)所分割出的節(jié)，能夠保證在科學(xué)推理和論證能力要素這一維度下，最多有一個(gè)要素與該節(jié)相符合。會(huì)話是指一組學(xué)生圍繞一個(gè)專題進(jìn)行的討論。由于研究中關(guān)注學(xué)習(xí)小組交互而形成的整體認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)，因此將分析單元設(shè)置為各專題中的小組會(huì)話。在認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)分析軟件中將滑動(dòng)窗口大小設(shè)置為4。在科學(xué)推理和論證能力的高維空間中，對(duì)不同分析單元進(jìn)行球面歸一化處理，采用奇異值分解的方法進(jìn)行降維，生成含多個(gè)維度旋轉(zhuǎn)矩陣，選擇前兩個(gè)能夠最大化解釋原始數(shù)據(jù)整體變異量的維度，實(shí)現(xiàn)高維空間中能力網(wǎng)絡(luò)在平面上的二維投影。并通過優(yōu)化后的節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)圖，對(duì)科學(xué)推理和論證能力網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行可視化完成建模。同時(shí)，構(gòu)建不同小組在各個(gè)階段的能力網(wǎng)絡(luò)圖，獲得不同小組在各個(gè)教學(xué)階段的能力演化情況，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)化差異分析。

四、研究結(jié)果

（一）學(xué)生科學(xué)推理和論證能力結(jié)構(gòu)特征

根據(jù)編碼框架對(duì)592個(gè)事件進(jìn)行編碼，共獲得編碼數(shù)量1460個(gè)。內(nèi)容分析表明科學(xué)推理和論證能力要素中，問題識(shí)別占全部編碼要素?cái)?shù)量的8.7%，提問占7.5%，假設(shè)生成占18.1%，建構(gòu)方案占4.2%，證據(jù)生成占24.5%，得出結(jié)論占15.3%，溝通和審查占21.8%。要素類別和頻次隨教學(xué)過程的時(shí)間序列分析表明，問題識(shí)別、假設(shè)生成和得出結(jié)論在教學(xué)實(shí)驗(yàn)各階段變化較為顯著，然而變化趨勢顯著不同。其中問題識(shí)別、假設(shè)生成和建構(gòu)方案三個(gè)要素在認(rèn)知要素中所占比例持續(xù)增加，而得出結(jié)論占比卻略有下降。提問、證據(jù)生成、溝通和審查要素在各教學(xué)階段占比較穩(wěn)定。

（二）教學(xué)不同階段學(xué)生群體的科學(xué)推理和論證能力演化模式

繪制教學(xué)不同階段科學(xué)推理和論證能力要素網(wǎng)絡(luò)模型，第一維度（X軸）占原始數(shù)據(jù)整體變異數(shù)的36%，第二維度（Y軸）占原始數(shù)據(jù)整體變異數(shù)的25.3%，模型在第一和第二個(gè)維度都具有1.0（Pearson）和1.0（Spearman）的共配準(zhǔn)相關(guān)性。不同教學(xué)階段各專題的能力網(wǎng)絡(luò)質(zhì)心存在差異，且具有明顯軌跡，能力網(wǎng)絡(luò)經(jīng)獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)，結(jié)果表明不同教學(xué)階段專題研討分別在第一維度和第二維度產(chǎn)生顯著性差異（見表1），這表明學(xué)生在不同教學(xué)階段科學(xué)推理和論證能力要素各有偏重。

從不同教學(xué)階段學(xué)生科學(xué)和推理論證能力網(wǎng)絡(luò)模型演變可發(fā)現(xiàn)，各要素間逐漸建立起緊密聯(lián)系。學(xué)期初專題一研討過程中，學(xué)生能力網(wǎng)絡(luò)中關(guān)聯(lián)系數(shù)最高的三個(gè)要素分別是：證據(jù)生成與得出結(jié)論（關(guān)聯(lián)系數(shù)0.49），證據(jù)生成與溝通和審查（關(guān)聯(lián)系數(shù)0.43），得出結(jié)論與溝通和審查（關(guān)聯(lián)系數(shù)0.34）。節(jié)點(diǎn)要素位置和關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)表明，學(xué)期初學(xué)生的科學(xué)推理和論證能力建構(gòu)過程呈現(xiàn)“擺事實(shí)、講道理”模式。隨著問題導(dǎo)向教學(xué)過程的深入，學(xué)期中科學(xué)推理和論證能力要素關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了明顯變化，一方面假設(shè)生成和各認(rèn)知要素間聯(lián)系顯著增強(qiáng)，其中專題二中假設(shè)生成和證據(jù)生成間關(guān)聯(lián)系數(shù)為0.36，專題三關(guān)聯(lián)系數(shù)進(jìn)一步增強(qiáng)為0.40。另一方面問題識(shí)別與假設(shè)生成和證據(jù)生成間關(guān)聯(lián)系數(shù)也顯著增強(qiáng)。表明學(xué)期中學(xué)生科學(xué)推理和論證能力建構(gòu)過程呈現(xiàn)“尋理論、解問題”模式。學(xué)期末專題四研討與前期相比，建構(gòu)方案要素與其他要素關(guān)聯(lián)明顯增強(qiáng)，表明學(xué)生科學(xué)推理和論證能力建構(gòu)呈現(xiàn)“論方案、謀策略”模式（見表1）。

（三）不同成績水平學(xué)生群體的科學(xué)推理和論證能力建構(gòu)過程

分析教學(xué)各階段學(xué)習(xí)小組科學(xué)推理和論證能力質(zhì)心網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)學(xué)習(xí)小組質(zhì)心坐標(biāo)接近度和質(zhì)心分布象限可發(fā)現(xiàn)，學(xué)習(xí)小組形成了四種較為相似科學(xué)推理和論證能力建構(gòu)歷程。第五組（x：-0.47，y：1.07）位于第一象限;第二組（x：0.33，y：0.27）和第六組（x：0.08，y：0.29）位于第二象限;第四組（x：-0.7，y：-0.17）和第八組（x：-0.41，y：-0.11）位于第三象限;第一組（x：0.05，y：-0.48）、第三組（x：0.49，y：-0.48）和第七組（x：0.74，y：-0.40）位于第四象限。學(xué)習(xí)小組的能力網(wǎng)絡(luò)質(zhì)心位于相似的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)模型空間中，并且質(zhì)心位置越接近，可預(yù)期學(xué)習(xí)小組的科學(xué)推理和論證能力結(jié)構(gòu)越相似。若質(zhì)心的位置在認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)模型空間的另一側(cè)，則表明存在顯著差異。科學(xué)推理和論證能力網(wǎng)絡(luò)質(zhì)心分組與各教學(xué)階段組間互評(píng)和教師形成性評(píng)價(jià)進(jìn)行三角互證，發(fā)現(xiàn)評(píng)價(jià)結(jié)果非常一致。小組互評(píng)和形成性評(píng)價(jià)結(jié)果中第五組、第二和第六組成績?yōu)閮?yōu)秀，第一組、第三組和第七組成績?yōu)榱己?，第四組和第八組成績?yōu)楹细?。非常有趣的是，學(xué)期中第五學(xué)習(xí)小組同學(xué)向教師反映：“小組互評(píng)中有小組進(jìn)行了‘惡意評(píng)價(jià)，小組成員都認(rèn)為他們的小組成果應(yīng)該是優(yōu)秀而不是良好?！倍诳茖W(xué)推理和論證能力質(zhì)心圖中也可發(fā)現(xiàn)第五組在Y軸與第三組（P=0.01<0.05）和第七組（P=0.02<0.05）產(chǎn)生了顯著差異。

學(xué)生科學(xué)推理和論證能力演化分析表明，總體而言，問題導(dǎo)向教學(xué)模式明顯改善了學(xué)生科學(xué)推理和論證能力網(wǎng)絡(luò)中要素連接狀態(tài)。在不同教學(xué)階段產(chǎn)生了明顯演化特征。具體而言，優(yōu)秀組學(xué)生科學(xué)推理和論證能力網(wǎng)絡(luò)中，盡管在教學(xué)初期各能力要素相互連接但網(wǎng)絡(luò)較松散，教學(xué)中期網(wǎng)絡(luò)中各要素聯(lián)系開始加強(qiáng)，并且在要素分布上相對(duì)均衡。優(yōu)秀組在教學(xué)中后期科學(xué)推理和論證能力各要素間聯(lián)系明顯增強(qiáng)，逐漸形成穩(wěn)定的能力結(jié)構(gòu);良好組的學(xué)生則表現(xiàn)為在不同教學(xué)階段，能力要素關(guān)聯(lián)和要素分布上存在明顯側(cè)重;及格組能力網(wǎng)絡(luò)中在教學(xué)各階段始終存在部分孤立能力要素點(diǎn)，沒有與其他要素形成關(guān)聯(lián)。

五、結(jié)論與展望

研究構(gòu)建問題導(dǎo)向教學(xué)模式在行政管理專業(yè)教學(xué)中開展教學(xué)實(shí)驗(yàn)，采用認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)分析法，對(duì)教學(xué)實(shí)錄中學(xué)生科學(xué)推理和論證能力發(fā)展過程進(jìn)行建模。旨在識(shí)別問題導(dǎo)向教學(xué)模式與專業(yè)領(lǐng)域中學(xué)生高階思維能力發(fā)展間的動(dòng)態(tài)聯(lián)系，進(jìn)而為優(yōu)化以學(xué)生為中心的教學(xué)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

研究結(jié)果表明：（1）問題導(dǎo)向教學(xué)模式在行政管理教育中對(duì)提升學(xué)生科學(xué)推理和論證能力產(chǎn)生顯著影響。在該教學(xué)模式中，教師根據(jù)學(xué)科特征設(shè)計(jì)問題情境，并通過教學(xué)組織和設(shè)計(jì)能夠有效推動(dòng)學(xué)生科學(xué)推理和論證能力要素間建立聯(lián)系，達(dá)成能力建構(gòu)的教學(xué)目標(biāo);（2）學(xué)生群體科學(xué)推理和論證能力存在鮮明的發(fā)展特征和建構(gòu)過程?？傮w而言，隨著教學(xué)實(shí)驗(yàn)過程的推進(jìn)，各學(xué)習(xí)小組尤其在問題識(shí)別、假設(shè)生成和建構(gòu)方案三個(gè)要素與其他要素間聯(lián)系顯著增強(qiáng)，同時(shí)發(fā)現(xiàn)得出結(jié)論要素占比略有下降，但是結(jié)論與問題、假設(shè)和建構(gòu)方案的聯(lián)系緊密度增強(qiáng)。結(jié)合小組學(xué)習(xí)成果的內(nèi)容分析表明，學(xué)生得出結(jié)論要素產(chǎn)生明顯變化，其變化的實(shí)質(zhì)是實(shí)現(xiàn)了由學(xué)期初基于證據(jù)直接下論斷，到基于理論和模型給出針對(duì)性結(jié)論的轉(zhuǎn)變;（3）研究揭示了不同成績水平學(xué)生科學(xué)推理和論證能力上存在的演化差異，同時(shí)發(fā)現(xiàn)科學(xué)推理和論證能力的演化模式與教學(xué)各階段組間互評(píng)和教師形成性評(píng)價(jià)具有顯著的相關(guān)性。

基于上述分析，研究得到了一些有益的啟示。（1）問題導(dǎo)向教學(xué)模式有利于培養(yǎng)學(xué)生更好地解決本學(xué)科領(lǐng)域的非良構(gòu)問題，并能夠有效促進(jìn)學(xué)生科學(xué)推理和論證能力的發(fā)展。但需要關(guān)注的是，該教學(xué)模式中開放性問題情境設(shè)計(jì)對(duì)學(xué)生能力發(fā)展的動(dòng)態(tài)影響。研究中結(jié)合深度訪談和田野調(diào)查的三角互證表明，問題特異性影響尤其體現(xiàn)在成績良好類學(xué)生論證能力的非穩(wěn)態(tài)變化上。因此，開放性問題情境設(shè)計(jì)需以學(xué)生科學(xué)推理和論證能力發(fā)展水平和特點(diǎn)為依據(jù)，采用一個(gè)系統(tǒng)迭代的設(shè)計(jì)過程。（2）教學(xué)設(shè)計(jì)要關(guān)注學(xué)習(xí)小組中團(tuán)隊(duì)成員的特點(diǎn)和合作過程。由于認(rèn)知能力與情緒錯(cuò)綜復(fù)雜地交織在一起，小組合作中引發(fā)的消極情緒可能影響能力發(fā)展的質(zhì)量和結(jié)果。問題導(dǎo)向教學(xué)中需關(guān)注學(xué)習(xí)小組和小組間合作動(dòng)態(tài)，及時(shí)排解消極情緒在小組學(xué)習(xí)討論中的影響?？杉?lì)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中自主構(gòu)建小組學(xué)習(xí)模式和制定小組學(xué)習(xí)規(guī)則，促進(jìn)學(xué)生元認(rèn)知能力的建構(gòu)和發(fā)展。（3）量化民族志方法能夠深度挖掘?qū)W習(xí)活動(dòng)過程數(shù)據(jù)，能為教學(xué)過程中學(xué)習(xí)活動(dòng)監(jiān)測和學(xué)習(xí)成績預(yù)測提供有效支撐。從認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)分析與其他結(jié)果導(dǎo)向評(píng)價(jià)的相關(guān)性中可發(fā)現(xiàn)，該方法對(duì)科學(xué)推理和論證能力演化的動(dòng)態(tài)監(jiān)測，可輔助教師在教學(xué)過程中識(shí)別學(xué)生能力發(fā)展不足，有針對(duì)性地根據(jù)不同學(xué)生能力發(fā)展水平制定相應(yīng)教學(xué)策略，因勢利導(dǎo)采用與學(xué)情相配的教學(xué)方法和手段，進(jìn)而探索因材施教的有效途徑。研究仍存在一定不足，由于研究中采用縱向追蹤研究，取樣較為困難，故研究樣本量較小。未來需進(jìn)一步擴(kuò)大樣本范圍且進(jìn)行長期和多輪的追蹤研究，更廣泛地收集和分析語言數(shù)據(jù)和觀察數(shù)據(jù)，更大程度地捕捉學(xué)生能力建構(gòu)過程，以期獲得更加精確的結(jié)論。

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