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科学教育中的论证教学

作　者: 潘瑶珍
导　师: 钟启泉
学　校: 华东师范大学
专　业: 比较教育学
关键词: 科学教育论证科学论证教学对话论证
分类号: G30-4
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

在科学教育中运用论证的方式来开展教与学的活动是当前国际科学教育研究的热点问题。当今世界,科学教育正在从以往的“获取答案”、“视科学为探索和实验”、“提供有关科学内容之问题的答案”、以及“以实验结果作为探究最后的结论”转向强调“使用证据和策略来发展或修正解释”、“视科学为论证和解释”、“沟通科学解释”,以及“应用实验的结果到科学的论证和解释”,以培养有科学素养的公民。正是在这样的趋势和背景中,本研究对科学教育中的论证教学展开了理论和实践的探索。研究聚焦的核心问题是“什么是科学论证教学,它在实践中的境遇如何?”为此,研究中运用文献分析法、案例研究法、访谈法、诠释法以及比较分析的方法对科学论证教学的理论和实践层面展开了探索,获得的研究成果包括以下五个方面。第一,辨析了科学教育中论证和论证教学的概念,阐明了科学论证教学与科学探究教学的关系,厘清了科学论证教学研究的发展脉络与现状。科学论证教学与科学探究教学在本质上是契合的,前者是对后者的一种丰富和发展。科学论证教学更加强调儿童在科学学习中对“证据的形成和使用”,对学习过程和学习结果的“沟通和解释”以及对“知识的产生”和“知识的评价”两个方面的认识、体验和实践。科学论证教学研究起始于20世纪80年代,在90年代中期美国《国家科学教育标准》颁布后逐渐受到重视和强调,当前的研究主要集中在四个方面,包括关于学生论证的过程中论点和论证品质的分析方法和分析框架,评价学生的论证能力；开发论证活动的教学材料和教学策略支持论证教学；科学课堂中师生互动的话语分析以及计算机支持的论证学习活动的设计与开发。第二,阐释了论证在科学教学中的意蕴。首先从论证涉及的潜在思考知能出发,分析了论证在科学教学中的功能,通过对论证与科学素养的关系的探讨和科学课程标准及课程中包含的论证的内容,展现论证在科学教学中的重要地位。然后结合科学教学的内容分析了多种论证的结构与模式,以进一步呈现和阐述科学教学中论证的过程与内涵,并梳理了当前科学论证教学研究中对论证品质的评量方式。第三,分析了科学论证教学中论证学习活动的本质。论证学习活动是一种推理的过程(个人层面的论证),是一种关于科学的对话过程(人际间的论证),是一种批判性思考的过程(论证的核心),这三个方面相互交织又各有侧重。理解论证学习活动的本质能够帮助教师把握论证教学的设计和发展方向,最大潜能地发挥论证教学的优势。第四,探讨了科学论证教学在科学教育中的应用。在分析科学论证教学的六大维度的基础上,探索了在科学教育中适合采用论证的教学方式来开展学习活动的两类题材,即科学概念的学习和社会性科学议题的学习。在这两个题材领域,论证教学过程中所使用的具体的教学策略和运用的方式是有区别的。科学论证教学特别强调需要创建一种安全而富有质询精神的学习共同体环境,研究以安全感、真实参与性、挑战性问题、主导权问题为四个支点,建构了辅导者在科学教学中创建学习共同体的决策模型。最后,以社会性科学议题为例,对科学论证教学展开了实践研究。研究中以七年级泥石流教学中“土地开发与资源保护”的争议性议题为例,对中美两位教师的论证教学和两个班级的论证学习活动进行了详细描述与分析。此项实践研究获得的研究结论包括：两位教师在实际教学中运用的教学策略比预设的教学策略都有不同程度的丰富和拓展,教师的教学理念对教学过程的发展和学生的学习过程产生影响；两个班级的对话论证活动在举证支持、反驳与质疑、教师引导运用证据和材料、教师帮助化解反驳与质疑、对话论证受学生原有知识水平的影响五个方面表现出共通性,而在学生的参与性、论证话题的跳跃性、证据的来源以及论证发展的程度方面表现出差异性；通过对学生论证学习活动反思的访谈分析发现,E班学生认为证据是对话论证学习活动的核心,T班学生认为发言是对话论证活动的核心,他们在资料的搜集与整理方面都遇到困难,他们共同认为论证活动能够激发多元的思考,但是需要完成很多的学习任务,化费较多的时间；通过对两位教师教学反思的访谈分析发现,E老师认为论证教学的核心是证据的形成与使用,T老师认为论证教学的核心是学生发言,两位老师都认为自己在论证教学的过程中将更多的注意力放在论证活动的发展。研究表明,论证在科学教育中是一种有效的教与学的方式和策略,对发展学生的高级思维能力、理解科学的本质、提高学生的科学素养具有独特的作用。希冀我国的科学教育工作者对此引起关注、研究,将科学论证教学更广泛地应用于科学教学实践,以改进我国传统的科学课堂教学。

全文目录

论文摘要  6-8
ABSTRACT  8-19
导言始于“追求理性”的梦想  19-33
  一、研究的缘起  21-26
  二、研究的问题与方法  26-29
  三、研究的意义与创新  29-31
  四、研究的范围与限制  31
  五、论文的框架  31-33
第一章科学教育中的论证与论证教学  33-87
  第一节科学论证教学的基本概念  33-44
    一、论证的定义  33-36
    二、科学教育中论证的内涵  36-41
    三、科学教育中的论证教学  41-44
  第二节科学论证教学与科学探究教学  44-65
    一、当前科学探究教学中存在的问题  44-49
    二、科学探究及其探究教学的本质分析  49-61
    三、科学论证教学与科学探究教学的关系  61-65
  第三节论证的教学研究  65-87
    一、认知心理学中的论证教学研究  65-69
    二、国际科学教育中的论证教学研究  69-85
    三、对科学论证教学研究的分析  85-87
第二章论证在科学教学中的意蕴  87-136
  第一节论证在科学教学中的功能与地位  87-102
    一、论证在科学教学中的功能  87-92
    二、论证与科学素养的提高  92-101
    三、科学课程标准及课程中的论证  101-102
  第二节科学教学中论证的结构与模式  102-125
    一、苏格拉底的论证模式和亚里士多德的论证模式  103-105
    二、图尔明的论证模式  105-112
    三、罗森的论证模式  112-117
    四、沃斯和米恩斯的论证模式  117-120
    五、库恩的论证模式  120-125
  第三节科学教学中论证品质的评量  125-136
    一、结构因素评量方式  125-127
    二、品质因素评量方式  127-136
第三章科学论证教学：论证学习活动的本质  136-171
  第一节一种推理的过程  136-148
    一、我们如何思维：关注非形式推理  136-138
    二、形式推理与非形式推理  138-142
    三、儿童在科学论证学习中的非形式推理  142-144
    四、影响儿童科学论证学习中非形式推理的因素  144-148
  第二节一种关于科学的对话过程  148-160
    一、建构主义者的观点对科学学习中对话的启示  149-153
    二、对话中思考的可视化和深化  153-156
    三、论证作为科学的对话过程  156-160
  第三节一种批判性思考的过程  160-171
    一、从历史的视角探索批判性思考与论证逻辑  160-163
    二、批判性思考与批判性思考能力  163-166
    三、科学论证的过程与批判性思考  166-171
第四章科学论证教学在科学教育中的应用  171-231
  第一节科学论证教学的维度与分析  171-182
    一、科学论证教学的维度  171-173
    二、各项维度的具体分析  173-182
  第二节科学论证教学与科学概念学习  182-199
    一、儿童的科学前概念  182-185
    二、用论证的方式引发认知冲突  185-195
    三、用论证的方式澄清科学概念  195-198
    四、革新的教学模式  198-199
  第三节科学论证教学与社会性科学议题的学习  199-212
    一、社会性科学议题的源起  199-201
    二、社会性科学议题的特点及其常见的类型  201-205
    三、论证教学融入社会性科学议题学习的优势与挑战  205-209
    四、论证教学在社会性科学议题中的具体教学方法  209-212
  第四节科学论证教学中学习共同体的建设  212-231
    一、创建安全而富有质询精神的共同体文化  213-218
    二、真实参与性问题  218-221
    三、挑战性问题  221-224
    四、主导权问题  224-226
    五、辅导者的判断与决策模型  226-231
第五章科学论证教学研究：以社会性科学议题为例  231-297
  第一节研究的设计  231-236
    一、资料的收集与分析维度  232
    二、研究流程  232-233
    三、研究的对象和研究方法  233
    四、研究的限制  233-236
  第二节教学目标与教学策略的设计与执行分析  236-254
    一、E老师教学目标与教学策略的设计与执行度分析  236-243
    二、T老师教学目标与教学策略的设计与执行度分析  243-253
    三、两位教师的对比分析  253-254
  第三节对话论证活动中的话语分析  254-274
    一、两个班级对话论证活动话语分析中的共同之处  255-265
    二、两个班级对话论证活动话语分析中的不同点  265-274
  第四节对学生论证学习活动反思的访谈分析  274-287
    一、学生在论证学习活动中遇到的学习困难  274-278
    二、学生对学习过程的反思  278-282
    三、学生对论证学习活动的评价  282-285
    四、总体比较分析  285-287
  第五节对教师论证教学反思的分析  287-297
    一、E老师的论证教学反思  287-291
    二、T老师的论证教学反思  291-294
    三、总体比较分析  294-297
研究的总结与展望  297-301
  一、研究的结论  297-299
  二、后续研究的建议  299
  三、结束语  299-301
附录  301-317
  附录一：科学探索进阶图  301-302
  附录二：科学探索中的证据与推理进阶图  302-303
  附录三：对科学理论的认识进阶图  303-304
  附录四：美国NGSS建议运用论证教学的内容  304-306
  附录五：学生论证学习活动访谈提纲  306-307
  附录六：教师的教学反思访谈提纲  307-308
  附录七：E班关于“土地开发与资源保护”论证对话片断文字稿  308-315
  附录八：攻读博士期间参与的课题及研究成果  315-317
参考文献  317-334
致谢  334-337

科学教育中的论证教学

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