國外辯論式教學在科學課堂中的應用

楊 蘇 王笑君

（華南師范大學物理與電信工程學院，廣東 廣州 510006）

1 引言

上世紀50年代，美國提出了科學素養一詞，培養具有科學素養的公民成為各國科學教育的目標.研究者們提出了多種多樣的教學形式，例如發現教學，學生自主探究，小組合作等，讓學生參與科學課堂等等.但這些教學方式缺乏學生與學生之間的相互質疑以及科學概念的深入理解與探究.科學課堂上的辯論（Scientific argumentation）引起了國際科學教育界的關注，我國大部分學者將“Scientific argumentation”譯為“科學論證”.潘瑤珍介紹了圖爾明的論證模式（TAP）和論證等級評價，并從理論層面闡述了論證在科學教育中的作用.［1］劉恩山在TAP的基礎上，提出了論證式教學在理科教學中的應用.［2］國內的研究都集中在理論層面，尚未從實踐的角度進行介紹.本文旨在介紹國外辯論式教學在科學課堂開展的實例研究，并從實踐層面總結辯論式教學的課堂設計和課堂環境的建議，期望對我國的物理課堂提供借鑒.

2 從辯論到辯論式教學

“Scientific argumentation”可譯為“科學論證”或者“科學辯論”.我國大部分學者將其譯為“科學論證”.本文將其譯為“科學辯論”，指的是關于科學問題的辯論，主要考慮到以下3方面：首先，辯論更加強調了學生與學生之間觀點的碰撞與反駁，是一種積極互動的活動，而不僅僅只是論證自己的觀點；其次，通過了解圖爾明辯論模式（TAP）和辯論模型評價等級，［3］可知辯論要素中學生之間的辯駁和舉出反例決定辯論等級的高低；最后，我國現行的科學探究有些還停留在形式上，缺少學生之間相互質疑，相互辯駁的過程.

辯論式教學實質上是將辯論這種方式引進科學課堂，讓學生在科學課堂上經歷搜集數據資料，基于科學理論與數據之間的聯系提出觀點，并為自己的觀點進行辯駁的過程.這個過程有助于學生科學知識的建構，學習科學方法，理解科學本質，從而提高學生的科學素養.

3 辯論式教學的課堂設計和課堂環境討論

辯論式教學的開展困擾著很多教師，為此Osborne等研究者在對教師進行辯論教學培訓并開展教學實踐的基礎上提出了9種進行辯論式教學設計的參考框架［4］以及辯論式教學課堂環境的建議，為教師開展辯論式教學提供了一定的參考.

3.1 辯論式教學的課堂設計

（1）陳述表形式.給學生一張特定科學主題的陳述表，要求學生選擇他們所同意或不同意的觀點，并對他們選擇的觀點進行辯論.例如國外教師Sherrod組織學生討論月相的形成原因，陳述表中列出了月相形成的5種解釋，要求學生選擇自己認為正確的，并進行辯論.

（2）概念圖.給出學生建構科學概念時的實例，要求學生指出概念建構過程是否科學并進行辯論，這種形式有助于學生深入理解科學概念.

（3）實驗報告.呈現一份缺失某些實驗步驟或使用錯誤科學方法的實驗報告，讓學生找出錯誤并進行辯論，這種形式有助于學生學習科學方法.

（4）理論比較（卡通形式）.以卡通形式呈現兩個或多個理論，讓學生進行辯論.例如在講解物態變化時，為了讓學生理解影響熔化的因素，設計兩個雪人，一個直接放在太陽下，另外一個穿上衣服放在太陽下，對兩種情境下的雪人融化快慢進行辯論.［5］

（5）理論比較（故事形式）.以故事的形式提出多種不同的科學理論，讓學生進行辯論.如談到地球上生命起源時，可呈現多種不同理論，讓學生進行選擇并相互辯論.

（6）理論比較（論點論據）.向學生介紹某種科學現象，提供不同解釋和相關可能用到的證據.比如國外教師開展主題為“我們是如何看到光線的”，給出了兩個理論，同時在理論的基礎上提供了相應的證據，讓學生選擇相關理論和支持的證據進行辯論.

（7）建構論點.呈現某種科學現象并提供不同的解釋，選擇認為正確的解釋并說明理由，這種方式類似于第6種，只是沒有提供相應的證據.例如，提供原子的結構模型，并提供不同的解釋，讓學生進行辯論.

（8）猜想、觀察和解釋.介紹某種現象，讓學生進行猜想并提供證據.然后演示實驗，若結果與猜想不符合，要求學生重新思考并提出新論點及驗證方法.

（9）實驗.讓學生提出猜想，并進行實驗，證明自己的觀點.例如，教師讓學生討論影響單擺擺動快慢的因素，提出猜測并設計實驗進行驗證，在課堂上進行辯論得出結論.

在真實的科學課堂上，教師要結合課程內容和課程目標靈活應用Osborne提出的9種模型.除此之外，教師在開展辯論式教學之前應仔細思考整堂課的設計，例如課堂如何開始，如何組織學生進行辯論，如何推動辯論的發展，如何引導學生將證據和理論聯系起來進行有邏輯地辯論，如何結束辯論等等，這樣有助課堂的順利開展.

3.2 辯論式教學課堂環境

要順利開展辯論式教學，課堂環境的營造也很重要.Duschl和Obsorne認為在進行辯論式教學時，教師必須提供給學生問題的情境和交談的情境.［6］與傳統課堂相比，開展辯論式教學的課堂需要教師營造開放，自由平等的氛圍.筆者結合國外相關研究，總結出了如下開展辯論式教學的建議.

（1）教師應營造平等、自由的科學課堂，認真傾聽學生的辯論過程，適時參與辯論，例如提供一些相關證據，強調學生辯論中的一些反駁言論，引導學生提出反駁觀點.［7］

（2）在開展辯論式教學前，學生應該學習一些有關圖爾明的辯論結構（TAP）知識.

（3）教師可以選擇貼近學生生活的主題進行辯論，提高學生課堂參與度.

（4）開展辯論式教學時，不要太拘泥于圖爾明辯論模式的6要素，要更注重課堂開展過程.

4 辯論式教學在科學課堂開展的相關實例研究

4.1 國外相關實證的主題和方法

國外在上世紀80年代就已經提出了辯論式教學，但將辯論式教學引進科學課堂在上世紀90年代.之后，研究者們開始對辯論式教學進行實證研究，研究的主題主要集中在：教師如何組織辯論式教學，哪種課堂環境能夠促進辯論式教學的開展，辯論式教學在科學教育中的作用等.實證方法主要采用課堂案例分析、訪談法等，研究者預先設計一些科學辯題引進科學課堂，然后進行錄像，再對錄像中的師生對話，生生對話進行編碼分析，由此得到關于辯論式教學的一些研究結論.

4.2 具有代表性的實證研究

以下兩個實例分別是具體介紹1節科學課堂開展辯論式教學的流程和一項為期兩年的辯論式教學研究.

4.2.1 實例1

Chin［8］基于如何提高科學課堂辯論的質量，組織了兩個學校的4個班級的學生（12歲到14歲之間）進行辯論式教學.開展前教師給所有學生介紹有關科學辯論的基本知識，接著正式開展辯論式教學，教學過程如下.

（1）教師給學生呈現冰吸熱融化后的溫度變化圖像.

（2）列出一份辯論所需要的證據列表，學生結合圖像和證據列表進行思考.

（3）教師給學生提供一張問題單，組織學生有目的地提出一些問題（如表1所示）.

表1

續表

（4）在進行全班的辯論之前，小組內部先進行辯論，教師也給學生們提供了一張辯論要素記錄單（如表2所示）.

表2

（5）全班各小組可以依據圖1的辯論結構分別闡述自己的觀點及證據，并為自己的觀點進行辯護與反駁其他人觀點.

整個過程研究者進行錄像，利用圖爾明的辯論結構和等級模型對生生對話，師生對話進行編碼分析.研究結果發現，在辯論式教學中，問題的建立能促進辯論的深度.進行辯論式教學能夠促進學生的課堂參與度，學生有更多的機會質疑，有利于培養學生的批判性思維，同時還能促進學生科學知識的建構.

圖1

4.2.2 實例2

Osborne［4］開發了用于培訓教師開展辯論式教 學 的 項 目 （Ideas，Evidence and Argument in Science Education，簡稱IDEAS），并在6所學校選取12位教師針對8年級的學生開展了為期兩年的辯論式教學，要求每年至少開展9次辯論式教學.計劃分為兩個階段，第1階段是在對進行教師組織辯論教學能力的培養同時，發展課堂辯論的素材和辯論的模式，從而支持辯論式教學的開展.在這個階段教師開展了“動物園是否應該被取消”和“我們是如何看到光的”等主題的辯論.第2階段是在進行1年的辯論式教學之后，采取訪談的形式留下進步較大的6位教師分別教授相同年級水平相當的班級.

整個過程利用錄像方式將課堂記錄下來并依據圖爾明的辯論結構和等級標準進行分析，得到以下結論：（1）經過兩年辯論式教學的開展，教師組織辯論式課堂的能力提高了，學生的辯論能力在不斷地提高，對于辯論的結構更加熟悉；（2）學生科學辯論能力能夠通過培養提高，但需要一定的時間，不能一蹴而就；（3）辯論式教學促進了學生科學知識的掌握，但不明顯；（4）辯論式教學促進了學生的課堂參與度，學生現有科學知識水平一定程度上影響課堂參與度，科學知識越豐富，在課堂上更加積極；（5）相比科學議題，學生更愿意參與科學社會性議題.

除此之外，還有很多研究者得出了一些相關結論，Zohar和Nemet在研究中發現辯論式教學對于學生知識和辯論能力都有顯著提高，另外，布萊梅大學的研究者發現辯論不僅能夠鞏固所學的知識，還能促進新知識的學習，提供機會讓學生自主建構知識.綜上所述，這些研究都顯示，學生的科學辯論能力是可以在課堂上不斷培養的，而且辯論式教學相比傳統教學，能夠讓學生促進學生課堂的參與度，讓學生自主建構知識.這些研究結論為我們開展辯論式教學提供了依據.

5 總結與啟示

在國外，研究者們已經將辯論式教學引進科學課堂，并進行了一系列的實證研究，將理論實踐化、具體化，并在不斷地豐富相關理論.近年來，國內也有一些研究者開始關注辯論式教學，但是大部分還是停留在理論層面，鮮有將辯論式教學引進科學課堂的實例.對于很多科學課程的教師來說，辯論式教學還很陌生.

目前，科學探究作為一種教學方式得到了大多數教育研究者的青睞，但是很多學校對于科學探究的開展還停留在菜譜式水平，只是按照科學探究既定的模式開展一些已知結論的驗證，但是真正的探究應該是讓學生自主構建和創造新的知識，理解科學本質.辯論式教學則是在探究教學的環境下產生的一種新的教學形式，它關注學生基于搜集到的證據的辯論，引導學生主動闡述自己的觀點，同時還要反駁他人觀點.這個過程促進學生體會科學探究過程，理解科學本質，提高科學素養.因此，在物理課堂中教師可以圍繞某個問題或者某個主題組織學生開展辯論式教學，有助于學生對物理知識的理解，讓學生真正經歷科學探究的過程，提高學生課堂參與度，使得物理課堂更加豐富高效.

1 潘瑤珍.基于論證的科學教育［J］.全球教育展望，2010（6）：82－86.

2 劉恩山.論證式教學策略的發展及其在理科教學中的作用［J］.生物學通報，2012（5）：31－34.

3 Erduran S，Simon S and Osborne J.TAPping into argumentation：Developments in the application of Toulmin＇s argument pattern for studying science discourse ［J］.Science Education，2004：915－933.

4 Osborne.J，Erduran S.Enhancing the quality of argumentation in school science［J］.Journal of Reseacher in Science Teaching，2004（10）：994－1020.

5 Simon S，Katherine，Richardson.Argumentation in School：Breaking the Tradition of Authoritative Exposition Through a Pedagogy that Promotes Dissussion and Reasonning，Argumentation.2009，23，469－493.

6 Duschl R A，Osborne J.Supporting and promoting argumentation discourse in science education［J］.Studies in science education.2002（38）：39－72.

7 Simon S Erduran S and Osborne J.Learning to teach argumentation：Research and development in the science classroom［J］.International Journal of Science Education，2006，28（2－3），235－260.

8 Chin C，Osborne J.Supporting argumentation through students questions：case students in science classrooms［J］.Journal of the Learning Sciences，2010，19（2）：230－284.