不同類型化學教師論證教學的比較研究

任紅艷+魏亞玲

摘要：開展論證教學是當前國際科學教育及其研究領域的一種新的發展趨勢，不同教師的論證意識及其在化學教學實踐中的現狀分析亦將成為重要研究方向。以“電解質”和“離子反應”課堂教學內容為例，以圖爾敏論證模型等為基礎，比較分析專家教師和新手教師在化學課堂教學中的論證水平現狀，以期為教師的專業化發展提供建議。

關鍵詞：論證教學；圖爾敏論證模型；專家和新手

文章編號：1005–6629（2017）5–0017–04 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

1 引言

論證教學實質上就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[1]。論證教學是當前國際科學教育及其研究領域的一種新的發展趨勢。國外相關研究已經持續了十幾年，主要涉及論證與知識間關系、論證質量評判標準、論證教學策略及其影響因素等[2～4]。國內研究以綜述為主，實證性研究尚且不多，在中學化學教學實踐中主動開展論證式教學的案例更是極為鮮見[5～7]。但是，這并非意味著教學中即無“論證”。其實，不少優秀教師的潛意識中仍充滿著“論證”的思想。自古以來的“知其然更要知其所以然”、“打破砂鍋問到底”乃至現今所提倡的培養學生問題解決與邏輯推理能力等，都是“論證教學”的基礎，是“潛在”的自發的論證教學。同時，“證據推理”將成為我國高中化學課程標準修訂中所提出的化學學科核心素養之一。因此，作為化學教師，能否積極主動地開展論證教學，加強學生的科學論證活動，就顯得尤為重要。不同教師的論證意識及其在化學教學實踐中的現狀亦將成為重要研究方向。本文在已有研究基礎上，分析中學化學課堂的論證教學現狀，比較專家與新手教師在化學課堂教學中的論證水平的差異，以期為教師的專業化發展提出可行性建議。

2 研究模型與過程

2.1 論證評估標準

圖爾敏論證模型由主張、資料、根據、支援、限定詞和反駁六個要素組成[8]。該模型可有效分析論證的各個要素，并通過論證要素的數量和組合形式等進行論證水平的定性和定量分析，是本研究論證評估的基本標準。

在圖爾敏論證模型中，主張是一個斷言或斷定，指試圖在論證中證明為正當結論的術語；資料是主張的出發點，作為支持最初斷言的根據（在化學中常表現為化學現象、實驗數據、圖表和圖形等）；根據是更具一般性的證據，它為資料過渡到主張提供“擔保”，是連接資料和主張的橋梁；支援是對根據的合理性加以說明；限定詞是對主張的限定；反駁是指對主張的合理性提出質疑并進行修正。這六個要素間的關系可用圖1表示。

2.2 研究過程

本研究對象是南京兩所重點中學的教師，選取高中《化學1》中“電解質”和“離子反應”作為研究的教學內容，在不告知研究對象研究目的情況下，拍攝兩位專家教師（A1和A2）和兩位新手教師（B1和B2）的教學視頻。首先，把教學視頻進行逐字逐句的文字轉錄，刪除離題的對話，挑選有用的文本，分離出指向研究目的的與主題有關的有意義片段。此處，“離題的對話”是指對話的目標不是用于講解正在研究的教學內容，是與主題無關的話語。例如，教師的開場白、各種語氣助詞、維持教學秩序等的言語被視為離題的對話。“片段”是指“事件之間相互作用的小的單元”。由于化學學科研究問題的解釋性特點，故所有切題的對話都被認為是有意義的教學片段。

然后，研究者反復閱讀所篩選的有意義教學片段，結合化學學科特點，按照圖爾敏論證模型中的六個要素進行片段的編碼。具體的說，常將涉及到“所以、結果、那么”等詞匯的結論性語句作為論證的主張，如“所以NaOH溶液能夠導電”就是一個主張；將所呈現的各種實驗現象、數據及其圖表等宏觀表征作為論證的資料，如溶液中的小燈泡變亮、展示的酸堿中和滴定的pH和電導率變化圖等；而將對資料的解釋（即所闡述的各種理由）作為論證的根據，本研究課例中多涉及對宏觀現象的微觀解釋，如溶液中自由移動的離子產生了電流；支援則是對根據的進一步解釋，即更深層次的，如溶液中有自由移動的離子、離子帶電荷，電流的產生是因為電荷的定向移動；限定詞則是對主張提出的一些適用條件和范圍；將不同于主張、資料、根據和支援的任何觀點都視為反駁，當出現反駁時，通常會呈現“但是、可是、然而”等標志性詞語。以教師A1的相關教學片段及其論證要素的分析為例，展示具體的編碼過程，如表1所示。

為了保證最終編碼的可靠性，在研究過程中，選擇三位熟悉圖爾敏論證模型的研究者對轉錄的文字分別進行片段篩選及其編碼工作，并計算評分者信度（Kendall和諧系數為0.92），說明研究所采用的編碼具有較高的信度，可以作為進一步分析的基礎。同時，對于個別有爭議的論證要素分配進行重新討論，并取得最終一致的意見。

3 研究結果分析

根據三位編碼者的編碼情況，經討論最終確定每位教師在不同課例中出現的論證要素。以此為基礎，從論證要素的數量和論證水平兩個視角比較分析不同類型教師的論證教學情況。

3.1論證要素的比較

將不同教師的論證要素的數量（見表2）進行比較可見，兩類教師的課堂中都有論證，但是從論證要素的數量上來分析，專家教師在圖爾敏論證模型各個要素的數量上明顯多于新手教師。

首先，兩位專家教師在這兩節課中提出的主張數量比兩位新手教師提出的主張數量多。已有研究表明，在論證中提出的主張數量越多，則表明論證者對該課題的理解程度越深入、越透徹。其次，在資料和根據的數量上，專家教師和新手教師都為其提出的主張提供了一定的資料，并給出一定的根據支持以證明資料到主張的合理性，但是專家教師提供的資料和根據數量上都明顯多于新手教師。再有，在支援的數量上，雖然同資料、根據的數量相比，兩類教師給出的支援個數都有所減少，但是專家教師的仍明顯多于新手教師。專家教師為她們的根據提供了更深入的理由，對根據的可靠性給出了有力的支援，增強了根據的說服性。最后，專家教師在課堂中提出的反駁數量明顯多于新手教師。反駁的數量在一定程度上表明了論證的質量，根據Erduran（2004）[9]所研究的，反駁的數量越多，結構越復雜，則論證的水平越高。因此，從論證各要素的數量上我們可以看出，專家教師的論證質量明顯高于新手教師。

3.2 論證水平的比較

論證的質量高低還可常用論證水平（六個論證要素的不同組合）進行分析。根據Erduran（2004）[10]開發的評價框架，可將論證分為5個水平和對應的分值（賦分數值與水平相同），如表3所示。

表4是不同類型教師的課堂論證水平的數量和總分（將專家教師或新手教師在對應論證水平上的數量乘以各水平賦予的相應分值，即可求得不同類型教師在各論證水平上的總分）。以“電解質”教學為例，可以發現專家教師在各論證水平上的得分都高于新手教師（尤其是在論證水平3、水平4和水平5上），且專家教師的論證水平分布亦比新手教師的論證水平分布更廣泛。

進一步選取專家教師A1和新手教師B1在電解質教學中“氯化鈉固體不導電”這一知識點的不同論證過程為例，分析不同教師論證水平的微觀差異（見表5）。在論證過程1中，教師A1的論證水平為4。她在提出“氯化鈉固體不導電”主張之后，緊接著通過導電實驗，讓學生觀察到固體氯化鈉中小燈泡不亮這一宏觀現象，為該主張提供了資料。為了證明資料與主張之間的聯系，她提出“因為氯化鈉固體中無自由移動的離子”的解釋，即利用這個根據合理地將資料推理到主張。同時，為了增強論證的有效性和說服力，她給出了進一步的證據，以證明根據的可靠性，她通過給出“因為離子不是自由移動的，所以離子上帶的電荷不能夠定向移動形成電流”這個理由，支援了根據，從而讓學生明白氯化鈉固體不導電的真正本質原因。教師A1由可觀察的宏觀現象入手，逐步論證，層層深入到隱藏在宏觀現象背后的微觀原理，探究了概念的科學本質。當然，這種教學過程也是符合學生從具體形象思維入手、逐漸發展其抽象邏輯思維能力的認知發展順序的，有利于培養學生的分析問題和解決問題的邏輯思維能力。

在論證過程2中，教師B1的論證水平為2。她在提出“氯化鈉固體不導電”的主張之后，并沒有為該主張提供任何的資料支持，而是直接給出了微觀層面的理由，即根據“氯化鈉固體中無自由移動的離子”，之后也沒有進一步的證據以支援該根據。從概念的理解上來說，兩位教師都給出了“氯化鈉固體不導電”中最關鍵的理由，但是通過比較不難發現，專家教師A1的論證水平4比新手教師B1的論證水平2更具有說服力，更有利于促進學生對這一概念的深度理解。

研究表明論證水平越高，即論證要素組合的種類越多，則論證結構越復雜，論證者的論證能力越強，論證水平越高，對論證內容的理解也更全面透徹，越能深入科學概念的本質。專家教師在論證水平的數量及其分布上都比新手教師更為廣泛，表明專家教師對于相關概念的理解更為透徹。專家教師更關注于根據、支援甚至反駁等推理性知識層面的內容，而新手教師更關注于主張與資料等事實性知識層面的內容。

當然，如若更深層次地回溯分析其教學過程和內容，不難發現無論是專家教師還是新手教師，其所對應的各論證要素的呈現基礎還多是自發的，且論證要素的呈現方式亦多停留（或依賴）于以教師引導為主的集體問答或討論范式。作為專家教師，切不可僅僅滿足于對化學學科知識本體的扎實深入的理解與解讀，尚需要不斷關注并更新論證教學等相關理論，以其更為豐滿的實踐與理論的雙翼實現論證教學的理想訴求。

4 結論與建議

本文以圖爾敏論證模型為基礎，以“電解質”和“離子反應”教學為例，對專家和新手兩種不同類型的高中化學教師的課堂教學視頻進行了轉錄和編碼，從圖爾敏論證模型各要素的數量和論證水平等方面開展了對比研究。研究結果表明：專家型教師在圖爾敏論證模型各個要素的數量和論證水平上都明顯高于新手型教師。

論證是科學的重要組成部分，論證教學不僅可培養學生的化學學科素養，亦可促進教師的專業化發展。作為教師，首先需要理解學科知識并增強論證教學的意識。在化學教學過程中，教師不僅應滿足于對學科知識本身的縱深理解，還要關注學科知識間的橫向聯系，更要思考學科知識的教學價值，為學科知識的呈現提供充足的證據和理由，從而引領學生真正理解科學概念的本質。同時，在課堂中可多問一些“為什么？你的理由是什么？你為什么這么想？”等類型的問題，并給予學生充足的思考與討論時間，幫助其分辨主張和理由之間的差異，促進學生學會邏輯推理，體驗并增強論證的意識。

另外，教師需要明確掌握論證教學基本模式、關鍵要素并選取適當的論證教學策略，從潛在自發的論證教學走向主動自覺的論證教學。化學中的論證教學策略有很多。例如，可以設置兩難情境，讓學生在有兩種或多種選擇情況下進行比較分析；可以從“宏觀-微觀-符號”三重表征入手，讓學生收集資料并對資料進行整理分析；可以提供模型或搭建腳手架，將大（或復雜）問題分解為小（或簡單）問題；可以組織“辯論”，讓學生就某一問題進行討論，給出自己的看法，并對其他學生的主張提出質疑，同時不斷修正其主張。呈現需要學生獨立思考的問題被認為是有價值的教學策略，因為它能夠產生有意義的學習。論證式教學的持續開展必定能在不同程度上提高教師和學生的論證素養。

參考文獻：

[1]王星喬，米廣春.論證式教學：科學探究教學的新圖景[J].中國教育學刊，2010，（10）：50～52.

[2] Cross D.， Taasoobshirazi G.， et al. Argumentation： a strategy for improving achievement and revealing scientific identities [J]. International Journal of Science Education， 2008， 30（6）： 837～861.

[3][9][10] Osborne J.， Eduran S.， et al. Enhancing the quality of argumentation in school science [J]. Journal of Research in Science Teaching， 2004， 41（10）： 869～897.

[4] Aufshnaiter C.， Endurane S.， Osborne J.， et al. Arguing to learn and learning to argue： case studies of how students argumentation relates to their scientific knowledge [J]. Journal of Research in Science Teaching， 2008， 45（1）： 101～131.

[5]何嘉媛，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，2012，47（5）：31～34.

[6][8]任紅艷，李廣洲.圖爾敏論證模型在科學教育中的研究進展[J].外國中小學教育，2012，（9）：28～34.

[7]鄧陽，王后雄.科學教育中融入科學論證的必要性分析——基于科學本體、科學學習和國際比較視角[J].外國中小學教育，2014，（3）：60～65.