國際視角下科學論證質量評價研究的現狀與展望

鄔海月 劉恩山

（1北京師范大學生命科學學院 北京 100875 2大連高新區第一中學 遼寧大連 116000）

我國2011年最新頒布的義務教育生物學課程標準明確提出 “生物學課程倡導探究性學習”，要求中學生“初步學會應用所學的生物學知識分析和解決某些生活、生產或社會實際問題”，希望學生“關注與生物學相關的社會問題，初步形成主動參與社會決策的意識”［1］。標準中雖然沒有正式提出“論證”，但是已經包括了對發展學生論證能力的基本要求。與此同時，美國2011年發布的科學教育框架（Framework）和2013年發布的下一代科學教育標準（NGSS）都在初中生命科學的學習中，要求學生能夠基于有效、可信的證據及自然世界的理論和規律的假設，構建科學的解釋，進行基于證據的論證［2］，反映了論證在美國當今科學課堂中的地位。

現代社會要求學生多元化發展，論證作為一種基本能力，應該予以重視和發展，將論證引入科學課堂中，可以通過教師教學讓學生更多地參與到科學論證中，然而如何評價課程實施效果是關鍵問題，不同的課程實踐研究者的評價方式有所不同［4］。目前，國內、外很少有研究者關注學生論證質量評價的研究現狀，本文綜述了國內、外不同的評價方式，希望能為未來的研究者提供評價學生科學論證質量的相關思路。

1 論證被引入科學課堂

1.1 什么是論證 論證最早出現在邏輯學領域。在邏輯學中，論證是用一個或一些已知為真的命題確定另一命題真實性的思維過程。在科學領域，論證也是必不可少的要素。1996年，比利希（Billig）指出論證同時具有個人性和社會性意義：個人性意義是指經過嚴密思考的合乎邏輯的論述；社會性意義是指對某一問題持相反觀點的人之間的爭辯與討論［3］。2008年，王星橋等將論證定義為科學共同體圍繞某一論題，利用科學的方法收集證據，運用一定的論證方式解釋、評價自己及他人證據與觀點之間的相關性，促進思維的共享與交鋒，最終達成較為可接受結論的活動［4］?？茖W的進步往往通過爭論、沖突和論證，而不是通過整體觀點一致。因此，關于實驗設計的合理性、對證據的解釋和主張的有效性的論證是科學的核心，也是科學家日常陳述的中心，科學家通過在科學團體中參與論證保證科學的質量。

1.2 什么是論證教學 論證式教學策略是一種培養學生論證能力的有效方式，所謂論證式教學策略即是將科學領域的論證引入課堂,使學生經歷類似科學家的論證過程,理解科學概念和科學本質,并促進思維發展的探究式教學模式。根據將論證融入科學課堂中的形式不同，將論證教學分為3種不同類別，分別為浸入式教學策略、結構式教學策略和社會科學式教學策略。論證探究式教學模型就是浸入式論證教學策略的一種典型，桑普森（Sampson）等［5］通過幾年的努力，初步證明了論證探究式教學模型是一種有效的教學方式。論證式教學對于學生科學論證能力的提高是否確有幫助，需要一定的標準評估學生的論證質量，不同學者開發了不同的評價工具，用以說明學生的論證質量及在教學干預后是否有所提升。

2 國內、外科學論證質量評價模式概述

評價的主要目的是全面了解學生學習的過程和結果，激勵學生學習和改進教師教學。評價不僅要關注學生的學習結果，更要關注學生在學習中的發展變化。學生完成相關學習之后，其論證質量是否有所提升需要一定的評價工具和標準，而評價論證質量的標準也不盡相同。

2.1 評價框架

2.1.1 Toulmin論證模型 論證理論已經有幾十年的發展歷史，Toulmin對這一領域的發展起到了至關重要的作用。1958年，Toulmin打破了傳統的邏輯學領域，提出研究人們在自然環境下辯論方式的問題?；谒麑Ψ珊涂茖W等不同背景下的論證之后，Toulmin提出了著名的Toulmin論證模型（圖1）。該模型不僅描述了論證的基本構成要素及各要素之間的關系，還經常被科學教師及其他科目教師（如歷史、英語等）作為評價學生論證水平的模板［6］。

圖1 Toulmin 論證模型［7］

Toulmin論證模型共包括6個組成部分：1）主張（claim），是指在公開場合提出的能夠被人們普遍接受的一種斷言，是由個人本身提出的，帶有一定的主觀性。2）資料（data），是論證的基礎，可以是實驗數據、現象，已有的事實或信息等，作為特定的事實支持主張；3）理由（warrant），作為主張和證據之間的橋梁，說明特定的事實如何支持主張；4）支持（backing），在特定情況下，作為理由的補充，使理由更加明確，進而增強論證的可信性；5）限定條件（qualifier）通常用于限定主張在什么條件下成立；6）反駁（rebuttal），是指在特殊情況下，它能夠在一定程度上削弱論證效果，對原有論證部分的主張、理由或證據等提出質疑［7］。

Toulmin論證模型一直作為論證研究的鼻祖，被科學研究者廣泛應用，但同時該模型也存在一定的局限性。首先，它只能分析論證的結構，并不能評價論證正確與否。其次，此模型是非情境化的，并沒有考慮到對話過程中論證間的相互關系及相互作用。因此，使用Toulmin論證模型分析問題時還需要結合具體的知識和背景。

2.1.2 科學論證框架 為了幫助學生理解高質量的科學論證并評價學生構建科學論證的質量，Sampson基于Toulmin論證模型提出了科學論證框架（圖2），該框架將科學論證概括為 3個相互關聯的要素，解釋（同Toulmin模型中的主張），證據（同Toulmin模型中的數據），理由（同 Toulmin模型中的理由和支持因素）。解釋部分需要學生構建對研究問題的回答，這一回答要能夠引導接下來的調查研究。解釋既可以是解答一個問題，也可以是明確表達一種描述性關系，或者是提供一種因果機制。證據部分需要學生通過測量或觀察說明解釋的有效性和合理性。證據可以有多種形式，例如傳統的數值數據或觀察結果等。理由部分需要能夠合理說明為什么證據能夠支持解釋及能夠作為證據的原因。

圖2 Sampson科學論證框架［8］

此框架幫助教師在課堂上合理傳授與論證相關的知識，能引導學生進行復雜的實踐活動并構建論證，還能評估構建論證的質量。為了進一步明確科學論證的3個要素，框架中同時為學生提供了評價科學論證質量的具體標準，包括實踐標準和理論標準，實踐標準包括：得到的數據和解釋之間的匹配程度、解釋的預測力、引用證據的充足性、證據的質量；理論標準包括：解釋和其他科學知識的一致性、對現象做出解釋的合理性。這一部分旨在幫助學生采用恰當的標準確定科學論證的質量?？蚣艿牡?個主體部分為影響因素，即不同學科的學科知識、研究方法等均存在一定的差異性，所以評價論證質量的標準有所不同，不能一概而論。具體包括：1）學科模型、理論和定律；2）學科內可接受的研究方法；3）學科內證據的標準；4）學科內科學家分享觀點的方式［8］。

以上評價框架不僅為科學教師提供了論證教學需具備的重要要素，同時為評價論證質量提供了標準。

2.2 評價形式 評價的主要目的是全面了解學生學習的過程和結果，激勵學生學習和改進教師教學，評價不僅要關注學生的學習結果，更要關注學生在學習中的發展及變化。學生完成相關學習之后，其論證能力是否有所提高需要一定的評價工具和標準。國際上大部分學者均以Toulmin的論證模型為基礎，以論證的基本要素作為評價學生論證能力是否進步的標準，其評價形式主要有2種：紙筆測試評價和對話論證評價。

2.2.1 紙筆測試評價標準 紙筆測試評價的方式通常適用于通過教學干預檢測學習前、后學生的變化，一般需要設計相應的問題情境并規劃好問題，學生根據問題引導作答，探查學生在學習前、后論證的質量是否有所轉變。

2002 年，佐哈爾（Zohar）和內梅特（Nemet）根據論證教學的基本過程開發了評價學生紙筆測試論證水平的評價工具，針對社會性議題，該評價工具主要評價的結構包括3個維度：提出主張進行論證、提出反方主張進行論證、反駁，其中反方主張指與原主張相矛盾的主張或觀點，反駁指反對反方主張的觀點及論證過程。該評價標準基于論證結構和理由的數量進行評分［9］，如表1所示：

表1 Zohar和Nemet科學論證質量評價標準［9］

因此，對于每一個維度（提出主張進行論證、提出反方主張進行論證、反駁）而言，得分均在0～4之間（因為每個維度得分為理由數量和論證結構完整性的得分總和），而每個議題的討論均包含提出主張進行論證、提出反方主張進行論證和反駁這3個維度，因此每個議題的得分在0～12之間。

Zohar等的評價標準中忽視了主張在論證結構中的重要作用，他們認為只有主張沒有理由支持的論證是不具備價值的。2012年凱施費（Khishfe）參考 Zohar和梅森（Mason）等評分準則開發了新的論證評價標準（表2），該標準依然將論證片段分為3個維度：提出主張進行論證、提出反方主張進行論證和反駁，在此標準中承認了主張的作用，認為主張是論證的起始點，具有不可忽視的作用。同理，論證的每個維度得分在0～3之間，共 3 個維度，總得分在 0～9 之間［10］。

表2 Khishfe科學論證質量評價標準［10］

2.2.2 對話論證評價標準 論證是一個動態的過程，有些研究者認為僅僅通過紙筆測評的方式很難全面探查學生參與論證的質量，因此一些人致力于對課堂上學生面臨不同問題相互辯論的對話片段進行評價，這也是一種常被研究者接受的評價模式。

基于Zohar的評價標準，2004年埃爾杜蘭（Erduran）、西蒙（Simon）和奧斯本（Osborne）共同開發一個評價標準判定論證片段的質量，他們認為主張十分重要，是開始一段論證的起點，因此將只包含主張的對話片段定義為最簡單的論證水平。水平2是伴有證據或理由支持主張的對話片段，后面幾個水平均包含主張、證據、理由和反駁。包含反駁的對話片段均優于沒有反駁的對話片段，因為無反駁的對話片段可以繼續但卻不能夠轉變思維或對一段論證進行評斷?；谝陨嫌^點，該評價框架如表3所示，此評價框架針對不同對話片段對學習者的論證水平進行了界定［11－12］。

表3 Erduran，Simon，Osborne 評價論證質量的框架［11］

為了完善Toulmin論證模型只能評價論證的結構，而不能分析論證內容的不足，2010年Sampson等依據新的科學論證框架開發了一套評價論證質量的新標準，并已進行實踐研究，該評價標準主要包括2個部分，分別依據在一段對話中不同個體面對一個已提出的主張或觀點的反應類型和個體為對話延續做出的貢獻進行評價，評價標準如表 4、表 5 所示［13－14］。

表4 Sampson對提出觀點的回應分類［13］

表5 Sampson根據論證對話貢獻分類［13］

綜上所述，雖然不同研究者對論證質量的評價標準各不相同、視角也有所差異，但其宗旨是一致的，均希望通過評價工具探查學生的論證質量，使其更好地成為應用于論證教學的基礎和保障。不同評價方式的側重點不同，具有各自的優缺點，其中紙筆測評的評價方式較容易實現，可操作性強，易于分析，但與對話論證相比靈活性稍差，且學生作答的內容較為局限；分析對話論證的過程相對復雜，工作量大，但可較為深入地針對學生的問題進行分析，故教學評價實踐者可依據各自的目標及具體情況選擇不同的評價方式。

3 啟示與展望

我國的科學課程標準中均融入了對培養學生論證能力的基本要求。我國2011版義務教育生物學課程標準中雖然沒有明確提出論證作為學生必須具備的能力，但在對科學探究能力的界定中已經融入很多論證的要素；在我國高中生物學課程標準和其他理科課程標準的征求意見稿中，“理性思維”作為學科核心素養成為高中教學的重要目標，而論證則是培養學生理性思維的重要途徑。論證在我國的科學教育中也愈加重要。我國關于論證的研究也初見端倪，將論證引入科學課程的實例和教學文章也相繼出現，無論是將其應用到校本課程設計還是融入國家課程之中，都體現了教育工作者對論證融入理科教學的重視。本文綜述了國外評價論證的相關研究，介紹了2種模型及相關的評價模式。國外的前期研究成果，為教師和研究人員開展論證評價的教學實踐和研究提供了可參照的基礎。相信會有更多的研究者關注針對教學實踐論證質量的評價，并在研究與實踐中發展適合我國學生的論證評價標準。

主要參考文獻

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