科学写作：科学教育之有效路径

汪 明，李 洁

（1．北京师范大学 教育学部，北京 100875；

2．人民教育出版社 报刊社，北京 100081）

科学教育历来是学校教育必不可少的重要组成部分。且近年来，随着科学技术的迅猛发展，科学教育也在不断打破传统的学科边界，与社会、经济、文化等的联系日益密切，业已成为一种全民科学技术文化教育，甚至是公民教育的一部分。既然科学教育如何重要，那么我们该诉诸何种路径来有效开展科学教育，以充分发挥其本体功能和衍生价值呢？本文基于写作的视角，提出 “科学写作是科学教育的有效路径”这一命题，旨在抛砖引玉、引发大家对此的进一步关注与思考，以期能在 “众声喧哗”里，为有效科学教育寻找一条 “林中之路”。

一、科学写作内涵与类型概述

从形式上看，科学写作即写作者将科学知识、理念等以文字、数字或其他符号形式表达出来的一种写作方式。事实上，科学写作并不是简单的 “提取-呈现”过程，写作者的科学知识、理念等在写作过程中也不是一种形式上动态、实质上停滞的拉磨式存在，而处于一种螺旋式上升进程中。因为写作者在写作过程中会对写作内容进行解释加工、组织统整以及反思评价等，这些认知活动会激活写作者原有的相关科学知识、理念，联结处于最近发展区的科学知识、理念，从而在写作过程中获取与建构新的科学知识与理念。此外，科学写作还可以将写作者头脑中的相关科学知识、思想等以文本的形式表征出来，从而搭建起与他人沟通、视域交融的中介。与一般写作相比，科学写作形式更为灵活多样，对语法、修辞等的要求也没有那么苛刻，它专注于科学知识的表达、科学思维与推理等的描述，能有效地将写作整合、融入到科学学习中去。科学写作的类型较为多样，通常可以将其划分为说明性、传记性、报告性、解释性以及实验性科学写作五种类型。具体来说，说明性科学写作主要是写作者针对某一特定问题、现象或事件所进行的科学解释与阐述；传记性科学写作的写作对象主要是科学家和科学史实，写作者通过追溯的方式，探究科学家或科学史实所蕴含的科学精神、所折射的科学理念等；报告性科学写作主要是写作者通过相关资料的收集与整合，对某一科学问题所做的较为系统、全面的描述与汇报；解释性科学写作主要是写作者对某一具体科学事件或问题所进行的科学性描述与解释；而实验性科学写作有点类似于常见的实验报告了，是写作者对某一科学实验过程、现象及结果的相关描述、解释。［1］

二、科学写作的科学教育价值与意义探析

1．帮助老师了解学生原有的科学知识经验

学习不是学习者对外界刺激的简单、被动反应，而是学习者立足于自己原有的知识经验，对外界新信息进行主动组织加工、解释评价以及意义建构的过程。因此，教学不能忽视学生原有的相关知识经验，不能设想所有学生都是同一基础起点继而采取同一模式予以教育。有效的教学应充分了解每位学生的原有知识经验，并以此为新知识的生长点，继而引导、帮助学生在原有的相关知识经验上统整知能、建构意义。在科学教育中，为了确保教学的实效性，首先必须充分了解学生原有的科学知识经验。而科学写作是一种简单、有效的帮助老师了解学生原有科学知识经验的工具。这是因为科学写作能够深入到每个学生的科学认知结构中，将学生已经习得的相关科学的知识、经验和思想等呈现出来，帮助老师清楚、充分地了解学生原有的科学知识经验，既而进行针对性科学教育，确保并提高了科学教育的实效。

2．引发、支配认知过程，提高认知效率

人的学习要历经注意、编码、转换和贮存等认知过程才能将外界新信息整合到个体原有的认知结构中去，有效学习始于学生对外界新信息的 “注意”，因此能否引发学生对科学信息的注意是影响学生科学学习有效性的重要因素。而科学写作作为一种有趣的学习活动，可以有效吸引学生的注意力，从而引发科学认知，促使学生进行有效的科学学习。Langer通过个案研究发现科学写作不仅可以开发学生的元认知，而且在科学写作过程中还有效地改善了学生的元认知使用，促使学生更加自觉、充分和有效地使用元认知。［2］元认知是个体对自己认知过程的认知，是对其的明晰体察、反思评价以及监控调整。［3］现代心理学研究发现，元认知在个体学习中起着至关重要的作用。元认知能促使个体自觉监控其认知过程，做到即时反馈，并能针对反馈信息及时调整认知过程，坚持抑或变更解决问题的策略，竭力确保认知活动的过程最优化、状态最佳化，从而增强了认知活动的目的性、自觉性、灵活性，降低了认知活动的盲目性、冲动性，提高了认知活动的效率与效益。由此可见，科学写作不仅为学生提供了科学学习的支架，而且改善了学生科学学习的元认知工具，提高了科学认知效率。

3．有效促进从前概念向科学概念的发展

科学概念作为科学思维的基本元素、科学推理的程序技术和科学沟通的工具载体，历来是科学教育的重点和难点。说科学概念是科学教育的重点是因为科学概念的重要性，而说科学概念是科学教育的难点则是因为学生在科学概念的学习中会遭遇前概念的梗阻。由于学生受到自身所处的生活文化、背景等的影响，会带有一系列与科学概念不一致的前概念，这些前概念的存在会扰乱科学概念的有效习得，因此，引领和促进学生从前概念向科学概念的发展就成了科学教育的重要课题。波斯纳等人的概念转变模式研究表明：概念发展需要两个条件：一是概念所有者要认知到原有概念的不足，并产生认知冲突；二是新概念与原有概念比起来，要易于理解、更具合理性、丰富性。［4］科学写作非常切合概念转变要求，有助于前概念向科学概念的发展。首先，学生在科学写作时会提取加工、反思评价自己的原有概念，这有助于学生充分认知到自己概念的实然状态，并且在写作过程中原有概念的局限性会暴露出来，学生会对原有概念不满并产生认知冲突。其次，学生在习得新概念后，再进行科学写作时，新概念会促进更合理、连贯的叙述和推理，在此过程中学生就会体认到新概念的合理性及丰富性，从而有效促使从前概念向科学概念的发展。Fellows通过实验也证实科学写作确实能促进从前概念向科学概念的发展，对此，Fellows认为这是因为科学写作会引发学生对自己原有概念的重新审视，并在与新概念的比较中体认到新概念在分析、解决问题中的优势，这些认知和思维活动都会有效促进从前概念向科学概念的发展。［5］

4．有助于学生科学推理能力的发展与提升

科学教育不仅要向学生传授科学知识、丰富学生的科学思想，同时也要帮助学生习得科学家的推理模式和程序技能，培养学生的科学推理能力是科学教育的重要目标。科学哲学中有关科学推理本质的认知主要有传统的逻辑经验主义和现代的模型主义两种。其中传统的逻辑经验主义对于科学推理的看法主要持形式逻辑观点，他们认为科学推理仅仅遵从形式逻辑规律，所以简单地将科学推理归结为类比、归纳和演绎三个模块。随着科学哲学的进一步发展，传统逻辑经验主义所持的科学推理观日趋式微，人们开始关注并普遍认可科学哲学中 “基于模型推理的科学认知论题”（the Scientific Cognition as Model Based Reasoning Thesis）有关科学推理本质的认知观。该论题认为科学推理实质上是一个构建、操作模型的语义过程，这一研究发现对于科学认识活动具有普适性，既适用于传统逻辑经验主义所关注的推理范畴，又适用于库恩和劳丹科学研究，甚或拉卡托斯退化研究理念指引下的科学活动。［6］在科学写作中，学生在写作过程中会对一系列原有或外界新科学现象、概念等进行类比，这种类比达到一定程度就会催生归纳活动，为了检验、完善这些归纳所得的一般性规律写作者又会采用演绎去验证，可见科学写作过程就是在循环 “类比-归纳-演绎”这样的推理链，因此按照传统逻辑经验主义的科学推理观，科学写作过程就是一个科学推理过程。而新兴并得到普遍认可的 “基于模型推理的科学认知论题”的研究发现也揭示了科学写作与科学推理的密切关系：科学写作过程就是一个科学推理过程。因此，不管是传统的还是现在的科学推理观均表明科学写作过程就是一个科学推理过程，学生的科学推理能力在科学写作的过程中螺旋式上升、波浪式前进，故科学写作可以有效培养学生的科学推理能力。事实上，相关实验研究也证明科学写作委实助益于学生科学推理能力的发展与提升。如Keys开展的物理实验教学中科学写作的研究，Keys通过此项研究发现，科学写作确实有效培养了学生的科学推理能力。［7］

三、科学写作的认知过程及其教学指导策略探究

1．科学写作内在认知过程探析

写作是一项复杂的认知活动，传统的写作观将写作视为预写作、写作、修改与成文这一线性过程的渐次展开，［8］未能揭示出写作过程的内在复杂性（反复、循环）。20世纪60年代以来，现代认知心理学将目光投向个体在信息表征、加工及转换中的内在机制，对于写作的研究也从先前的结果取向转型为过程取向。20世纪80年代，美国心理学家海斯 （J．R．Hayes）和弗劳尔 （L．Flower）采用口语报告分析方法对写作过程进行了系统研究，并于1980年提出了著名的写作认知过程理论，该理论较为精准、全面地揭示了写作的内部心理过程［9］。现代科学写作模型多建基于海斯和弗劳尔的写作过程理论，笔者参考海斯和弗劳尔的写作过程理论构建了科学写作模型 （见下图1）。

科学写作主要发生于工作记忆中，包括计划、转换和检查三个过程 （其中计划又可以进一步细分为目标设置、生成和组织三个子过程，而检查则包括评价和修改两个子过程）。计划、转换和检查这三个功能平行的认知过程构成一个系统，与监控系统相互作用，监控系统对计划、转换和检查这三个过程进行实时监督、管理和调控。科学写作是个复杂的认知过程，具有反复、循环的特性。在实际写作中，写作者并不是严格按照计划、转换和检查这一线性过程渐次进行的，多数写作在这三个过程中常常多次反复。而且计划过程中目标设置、生成和组织这三个子过程亦是循环往复、不断交互作用的。目标设置虽然隶属科学写作的准备部分，多在科学写作的准备阶段进行，但在整个科学写作过程中，写作者都可能根据实际情况多次调整科学写作目标，因此它通常不是一次就可以完成的。生成也是个连续的过程，贯穿整个科学写作始终。组织过程也不是一蹴而就的，它随目标设置和生成的变化而变化。此外，科学写作还受任务环境和作者的长时记忆影响。任务环境对学生在进行科学写作时的任务表征以及确定写作目标具有重要影响，主要包括已写出的提纲、草稿、信息卡片和读书笔记等；而长时记忆则为科学写作提供内部资源。

图1 科学写作模型

2．基于科学写作内在认知过程的教学指导策略

从上述科学写作内在认知过程可以看出，尽管科学写作在工作记忆中进行，但其同时亦受任务环境和写作者的长时记忆影响。因此，教师在指导学生开展科学写作时，有必要关注与重视任务环境和学生的长时记忆。任务环境对学生在进行科学写作时的任务表征以及确定写作目标具有重要影响，而学生长时记忆中有关写作主题、方法等的知识储备又对科学写作起着支撑作用。为此，教师要从优质任务环境的创设以及学生长时记忆中相关知识储备的激活入手，为学生进行科学写作做好准备、支持工作。具体到科学写作的实质过程，如针对写作过程中的 “计划”步骤，教师可以这样进行教学干预：在学生进行科学写作前，教师根据自己的教学经验将学生对科学写作过程的表征中经常容易丢失的要素列出来 （所列的除了具体的科学写作内容外，还可以包括科学写作的读者对象、科学写作的类型以及要点等），用于提醒学生在科学写作时需要注意的方面。而对于修改这一过程，教师除了可以直接给学生修改外，还可以采取如下策略：（1）构建科学写作共同体，利用同伴的反馈来进行修改。同伴以一种解释性阅读的方式给予反馈，能使写作者对科学写作的内容做出更 “专家”化的修改，他们更倾向于对写作进行整体修改，重新组织信息。（2）冷置后再修改。所谓冷置后再修改即让学生先把自己所写的东西放置一段时间，然后再拿出来重新阅读、修改，之所以这样做，是因为经过一段时间的 “冷置”后，学生再看自己的科学写作时，能跳出写作时的思维框框来，从而能像看别人的科学写作一样，从中找到更多的问题与不足。

最后需要强调的是：虽然科学写作极具科学教育价值与意义，然而现实中，由于人们对科学写作在促进学生科学概念形成以及科学推理能力发展等方面独特功效认知的不足，尤其是囿于成见——认为写作是语言文学类学习的专属需要，而与语言文学这类学科相对的科学教育没有进行写作的必要，于是将写作远远地拒斥于科学教育的门外。鉴于科学写作当前的不良处境，应积极进行宣传和教育，帮助师生充分认识科学写作对科学教育的重要价值与意义，教育部门和学校应逐步将科学写作纳入到科学教育体系中去，并对开展科学写作做出具体规划，在学时安排、学分设置以及专业引领等方面为科学写作的结构性制约予以松绑。同时还要加强相关教师的科学写作教学技能培训工作，提高教师的科学写作教学指导能力。为学生科学写作提供科学指导。

［1，7］ Keys，C．W．．The development of scientific reasoning skills in conjunction with collaborative writing assignments：An interpretive study of six ninth-grade students ［J］．Journal of Research in Science Education，1994，31 （9）：1003-1022．

［2］ Langer，J．A．＆ Applebee，A．How Writing Shapes Thinking：a Study of Teaching and Learning． Urbana，IL： National Council of Teachers of English，1986．

［3］ Flavell J H．Cognitive monitoring．In：Dickson W P （Ed．）．Children's Oral Communication Skill［M］．New York：Academic Press，1981：232．

［4］ Posner，G．J．，Strike，K．A．， Hewson，P．W．＆ Gertzog，W．A．Accommodation of a scientific conception：Toward a theory of conceptual change ［J］．Science Education，1982，66 （2）：211-227．

［5］ Fellows，N．J．A window into thinking：Using student writing to understand conceptual change in science learning ［J］．Journal of Research in Science Education，1994，31 （9）：985-1001．

［6］ 李平，李大超．基于模型推理的科学认知论题［J］．哲学研究，2005 （10）：65-72．

［8］ David L．Grey，The writing process，Wadwvrth Publishing Company，Inc．，1972：11．

［9］ John R．Hayes，Linda S．Flower，'Identifying the organization of writing processes'，Cognitive processes in writing，edited by Lee W．Gergg，Erwin R．Steinberg，Lawrence Erlbaum Associates，Inc，1980：29．