同伴互助在高中物理科學論證教學中的應用

王 莉 廖元錫

(1. 華東師范大學澄邁實驗中學,海南 澄邁 571900;2. 海南師范大學,海南 海口 571158)

“論證”是學習共同體面對所呈現的問題情境有不同的觀點和主張,需要經由溝通和對話的過程對個人的主張進行協調,在此過程中需提供證據和理論來佐證自身的說法,證據與主張之間合乎邏輯,推理所形成的理由能支持某一主張或反駁其他的主張．在物理課堂中實施論證教學,可促進學生主動學習、積極探究,發展推理和批判思維等能力．

調查可知高一學生已具備一定的邏輯思維能力,能夠提出自己的觀點,并能根據生活經驗和已學知識證明此觀點．但是學生缺少論證素養的培育,論證框架不完整,論證過程不規范,論證水平偏低．為此,本文應用同伴互助于高中物理論證教學進行探討．

1 科學論證的要素

近幾十年來許多學者對論證架構進行了研究,雖然觀點各有不同,但以Toulmin的論證架構最具代表性,許多的論證研究均是以Toulmin的論證架構為基礎．Toulmin認為:論證就像生物體由多個器官組成一樣,是由多個不同要素所組成．本研究以Toulmin的論證架構為參考依據進行論證教學設計,以下為其論證架構及各要素的含義．

(1) 資料:可支持主張的事實．

近幾年廣東許多企業在供給側改革中，淘汰了部分落后的產能，以優質適銷產品積極搶占了國內外市場，使行業普遍收到較好的經濟效益。近幾年新上的進口生產線過多，尤其是刨花板，出現產能過剩，價格出現明顯下降。

對同伴互助論證訓練活動2的參考答案及評分標準進行分析,可知該議題能夠建構多重論證框架(圖1),表5中共有2個論點,其論證構架分別是C1DW1B1和C2DW2B2R2,依論證能力評分表,其論證等級分別是第3級、第4級,如果某一學生做出以上論證,則論證分數為5+7=12分．

1284 Relationship of learning burnout and subjective well-being of military medical university students and the mediating role of psychological capital

貝塔郎菲的系統論指出:系統整體功能可以大于部分功能之和．同伴對促進科學論證起著重要作用,合作交流是科學論證的基本要求,同伴的理解、接受和睿智的批評有利于論證品質的提升.學生可以在課內外運用科學論證的5個要素進行結構化的同伴互助,自主思考——闡述自己的觀點——聽取別人的見解——利用證據進行推理批判性質疑——反思自己的觀點——得出結論堅持自己的主張或維護他人的觀點．充分利用同伴資源,通過同伴論證的方式促進學生之間的討論交流以及對思維過程的相互審視,有利于學生的科學論證能力、自主學習能力和同伴互助能力的提高．將同伴互助學習和科學論證相結合,同伴互助學習為科學論證提供了組織方式,科學論證為同伴互助學習提供了具體的互助任務,二者相互補充,真正實現1+1>2的教學效果．

(4) 支持:讓人們能夠接受的最基本的假設,可用來證明理由是正當的．

利用同伴互助論證訓練活動1,幫助學生認識論證的步驟、論證要素所代表的意義和論證寫作的規則,并透過論證框架的架構過程了解論證要素之間的關聯性．為了幫助學生熟悉論證的步驟,筆者設計了輔助論證的學習單(見表3),學習單除了將論證要素以書面的方式進行描述,便于學生理解論證要素的內涵,還可以強化學生的結構化思維．

為了分析學生的論證過程,評價學生的論證框架是否完整,論證水平是否有提升,參考奧斯本(Osborne)和施富吉等關于學生論證品質和論證等級的評分方法,由論證過程要素出現多少說明論證架構的完整性和品質,設計了論證評分表(見表4)．

2 同伴互助學習在科學論證中的應用

(3) 理由:由資料推理至主張的驗證步驟,可能是規則、原理、推論等依據．

3 同伴互助論證的設計

3.1 互助小組的設計

同伴互助的前提是建立同伴互助小組,最可行的辦法是根據配對原則由兩名學生組成一個互助小組．在分組過程中,教師不僅要考慮到學生的知識儲備量、動手能力、心理素質、對學習的態度、性格取向、種族、性別、語言表達能力,而且還要考慮到“組內異質,組間同質”．具體如表1所示.

表1 同伴互助學習配對原則

續表

3.2 論證訓練活動設計

為了檢測高中物理應用同伴互助進行科學論證的效果,選編部分問題間接地對學生科學論證品質進行測試,通過解題文本對論證框架予以分析,反觀學生的科學論證品質和框架的變化．為方便處理數據,將每位同學進行編號,例如第16小組的同學就被編成S31和S32．

(4)邊坡開挖預裂孔殘留孔率控制：①在開挖輪廓面上，殘留孔痕跡應均勻分布；殘留孔痕跡保存率，對完整的巖體，應達到85%以上；對較完整和較破碎的巖體，應達到60%以上；對破碎的巖體，應達到20%以上。

表2 同伴互助論證訓練活動1

信息技術的實施需要建設基礎設施，現在我國農村大部分地區基本實現了網絡覆蓋，但個別偏遠地區交通閉塞，經濟發展情況較差，阻礙了農業經濟管理信息化的發展。

表3 同伴互助論證訓練活動1學習單

3.3 論證評價的設計

(5) 反駁:用以說明在一些特殊情況下,主張并不成立．

表4 論證評分表

表4中C表示主張,D表示數據,W表示理由,B表示支持, R表示反駁．CD表示論證架構中只有主張和數據,定為第一級,其他類推．

在訓練活動中發現:學生對于同一論證議題可能有很多主張,且每一個主張的論證架構都不盡相同,為了區別學生的論證品質,對論證架構越完整,且給出多重論證,給予越高的分數．

文獻[9]對傳統全橋整流電路、同步開關電路(SSHI)與并聯電感同步開關電路(P-SSHI)進行了對比分析,發現采用P-SSHI電路比其他兩種電路的能量俘獲效率高。文獻[10]對同步電荷提取(SCE)技術和P-SSHI電路的輸出功率進行比較,發現P-SSHI電路的平均輸出功率是SCE電路的1.6倍。相比其他幾種壓電能量俘獲電路,P-SSHI電路結構簡單易于實現,且能量提取效率高,因此已經成為壓電能量俘獲的主流技術。

圖1 論證學習單的多重論證架構圖

(2) 主張:一個試圖被建立其價值的結論．

3.4 互助流程的設計

針對學習單上的議題,學生結合已有生活經驗、課前的思考、課內知識點的學習對所持主張進行論證(圖2)．首先,同伴中的一位同學按照資料、主張、理由、支持和反駁的順序進行口頭論證,另一位同學耐心、認真聽取他人陳述,并初步判斷其觀點的正誤;隨后角色互換,第二位同學進行論證,他的同伴進行傾聽．接著,兩位同學針對對方論證過程提出質疑,并相互解答疑問,各自反思整理．最后,修改或完善原來的主張,重新得出結論．

梁誠為美娟戴上口罩和帽子，二人出門打車來到凌薇所在醫院。他們懷疑是凌薇故布疑陣。因為，知道美娟死法的只有凌薇。

表5 同伴互助學習論證訓練活動2的參考答案及評分標準

圖2 互助論證流程圖

4 實施的效果分析

為使學生熟悉論證框架和互助模式,在應用同伴互助論證教學前設計了論證學案并利用一節課的時間對學生進行同伴互助論證訓練,包含4個活動．分別是活動1(見表2):地球能否看作質點;活動2:理想化模型;活動3:速度與加速度;活動4:木塊的沉與浮．以上4個學案內容為學生已學過的相關物理知識及應用,并提供部分證據幫助學生論證,在學習單中按照論證框架引導學生對論證要素逐一論述．活動1主要介紹論證框架和論證寫作規范;活動2主要介紹論證評分標準及采分點;活動3、4主要進行同伴互助論證訓練,使學生基本熟悉論證架構．活動1、2是活動3、4的基礎;活動3、4是活動1、2的吸收和內化．

4.1 同伴互助論證訓練能夠完善學生論證框架

同伴互助論證訓練結束后,利用論證能力評分表對前測、后測學習單進行評分,以學生數為縱坐標,以分數為橫坐標建立圖3和圖4．

圖3 訓練前同伴互助論證水平

圖4 訓練后同伴互助論證水平

另外，要熟練掌握語法。詞匯猶如磚石土木，但想建一幢大樓，只有磚石土木是不夠的，還要懂得如何運用這些建筑材料。語法是遣詞造句須遵循的規律，學好語法有助于培養我們準確運用英語語言進行寫作的能力。

表6 同伴互助論證訓練前后測雙總體t檢驗

同伴互助論證訓練前、后測的雙總體t檢驗達到顯著差異水平,表示同伴互助論證訓練對完善學生論證框架、提高論證水平具有促進作用．

為進一步說明同伴互助訓練前后學生論證能力的變化情況,選取進步較大的S20同學關于同伴互助訓練4的前、后測學習單進行分析．

從前測學習單中可以發現S20同學只有一個論點,其論證架構是CDW,論證等級為第2級,論證分數為3分．從后測學習單中可以發現,S20同學雖然只有一個論點,但其論證架構由前測的CDW變為CDWBR,論證等級由第2級升至第4級,論證分數為7分．S20同學在陳述理由時,語言較前測更加精煉,言簡意賅,緊扣重點;在陳述支持時,條理清晰,很有邏輯性;思維發散,能舉出反例加深理解．上述分析結果顯示:學生通過同伴互助論證訓練后,對同一議題的論證要素更加完整,推理更加有邏輯性,理由更加充分,表示學生已經基本學會了如何進行論證．

4.2 同伴互助論證教學能夠促進學生多角度思考問題

同伴互助論證訓練結束后,對人教版物理必修1第3章、第4章內容進行同伴互助論證教學模式的應用,針對同一議題,以學生獨自思考填寫的學習單為前測,與同伴進行論證后填寫的學習單為后測,利用論證評分標準對“牛頓第一定律”這節課的前、后測學習單的分數分析,以論證分數為橫坐標,以人數為縱坐標建立圖5.

第(Ⅰ)問需要考生對三角形的內角∠B進行分類討論，利用正弦定理、同角三角函數基本關系、結合三個內角的關系得到結論．第(Ⅱ)問討論三角形的邊與邊的關系，題目給出了兩邊及其一邊的對角，一般情況下這樣的條件不能確定一個三角形，但是此處蘊含的邊角關系恰好可以唯一確定滿足條件的三角形，這需要學生熟練運用正弦定理、三角形的邊、角關系解三角形，較好地理解三角形的性質，具有解三角形時根據條件判斷所得解是否符合題意的意識．若考生能夠通過邊的關系推知△ABC為直角三角形，也可通過解直角三角形的方法從而完成該題的解答．這也正是考查考生數學思維、數學能力和素養的反映．

圖5 “牛頓第一定律”前、后測論證水平對比圖

表7 “牛頓第一定律”同伴互助論證前后測雙總體t檢驗

結論:“牛頓第一定律”同伴互助論證前、后測分數的雙總體t檢驗達到顯著差異水平．從對比中可以看出,前測的論證分數主要集中在3分-12分之間,而后測的論證分數主要集中在5分-14分之間,經過同伴互助論證學習后,分數顯著升高,論證能力也有了明顯提升．

為了進一步說明同伴互助論證學習對學生的論證品質變化的干預情況,選取進步較大的S25同學關于“牛頓第一定律”學習單的前、后測進行分析．

通過對比前、后測學習單可以發現:盡管經過同伴互助論證訓練,學生的論證架構趨于完整,論證能力有所提升,但在S25同學針對該議題的學習單前測中只有一個論證框架CDWBR,論證等級為第4級得分7分．而后測學習單中有2個論證框架,其架構分別是C1DW1B1R1、C2DW2B2R2,論證等級分別為第4級和第4級,論證分數為7+7=14分．S25同學的論證分數從7分提升到14分，說明同伴互助論證教學激勵學生進行發散思維,對于同一個議題嘗試從多個角度分析,產生很多不同的主張,形成不同的論證框架,分析問題時考慮的更加全面,論證能力得到提升．

5 結語

本研究以提高學生物理科學論證水平為出發點,通過同伴互助論證訓練,了解Toulmin論證架構的要素及含義,并能與同伴進行論證．研究表明同步互助論證學習可促進學生多角度思考問題,針對某個議題提出多個論點,激發學生思維競爭性、批判性和形成結構化．教學中應通過同伴互助論證的教學,提供給學生更多的論證機會,使同伴互助論證學習內化為學生一種常用的學習模式,并能應用于課外、其他學科以及社會問題,最終成為受益終身的一種學習習慣．