国外辩论式教学在科学课堂中的应用

杨 苏 王笑君

（华南师范大学物理与电信工程学院，广东 广州 510006）

1 引言

上世纪50年代，美国提出了科学素养一词，培养具有科学素养的公民成为各国科学教育的目标.研究者们提出了多种多样的教学形式，例如发现教学，学生自主探究，小组合作等，让学生参与科学课堂等等.但这些教学方式缺乏学生与学生之间的相互质疑以及科学概念的深入理解与探究.科学课堂上的辩论（Scientific argumentation）引起了国际科学教育界的关注，我国大部分学者将“Scientific argumentation”译为“科学论证”.潘瑶珍介绍了图尔明的论证模式（TAP）和论证等级评价，并从理论层面阐述了论证在科学教育中的作用.［1］刘恩山在TAP的基础上，提出了论证式教学在理科教学中的应用.［2］国内的研究都集中在理论层面，尚未从实践的角度进行介绍.本文旨在介绍国外辩论式教学在科学课堂开展的实例研究，并从实践层面总结辩论式教学的课堂设计和课堂环境的建议，期望对我国的物理课堂提供借鉴.

2 从辩论到辩论式教学

“Scientific argumentation”可译为“科学论证”或者“科学辩论”.我国大部分学者将其译为“科学论证”.本文将其译为“科学辩论”，指的是关于科学问题的辩论，主要考虑到以下3方面：首先，辩论更加强调了学生与学生之间观点的碰撞与反驳，是一种积极互动的活动，而不仅仅只是论证自己的观点；其次，通过了解图尔明辩论模式（TAP）和辩论模型评价等级，［3］可知辩论要素中学生之间的辩驳和举出反例决定辩论等级的高低；最后，我国现行的科学探究有些还停留在形式上，缺少学生之间相互质疑，相互辩驳的过程.

辩论式教学实质上是将辩论这种方式引进科学课堂，让学生在科学课堂上经历搜集数据资料，基于科学理论与数据之间的联系提出观点，并为自己的观点进行辩驳的过程.这个过程有助于学生科学知识的建构，学习科学方法，理解科学本质，从而提高学生的科学素养.

3 辩论式教学的课堂设计和课堂环境讨论

辩论式教学的开展困扰着很多教师，为此Osborne等研究者在对教师进行辩论教学培训并开展教学实践的基础上提出了9种进行辩论式教学设计的参考框架［4］以及辩论式教学课堂环境的建议，为教师开展辩论式教学提供了一定的参考.

3.1 辩论式教学的课堂设计

（1）陈述表形式.给学生一张特定科学主题的陈述表，要求学生选择他们所同意或不同意的观点，并对他们选择的观点进行辩论.例如国外教师Sherrod组织学生讨论月相的形成原因，陈述表中列出了月相形成的5种解释，要求学生选择自己认为正确的，并进行辩论.

（2）概念图.给出学生建构科学概念时的实例，要求学生指出概念建构过程是否科学并进行辩论，这种形式有助于学生深入理解科学概念.

（3）实验报告.呈现一份缺失某些实验步骤或使用错误科学方法的实验报告，让学生找出错误并进行辩论，这种形式有助于学生学习科学方法.

（4）理论比较（卡通形式）.以卡通形式呈现两个或多个理论，让学生进行辩论.例如在讲解物态变化时，为了让学生理解影响熔化的因素，设计两个雪人，一个直接放在太阳下，另外一个穿上衣服放在太阳下，对两种情境下的雪人融化快慢进行辩论.［5］

（5）理论比较（故事形式）.以故事的形式提出多种不同的科学理论，让学生进行辩论.如谈到地球上生命起源时，可呈现多种不同理论，让学生进行选择并相互辩论.

（6）理论比较（论点论据）.向学生介绍某种科学现象，提供不同解释和相关可能用到的证据.比如国外教师开展主题为“我们是如何看到光线的”，给出了两个理论，同时在理论的基础上提供了相应的证据，让学生选择相关理论和支持的证据进行辩论.

（7）建构论点.呈现某种科学现象并提供不同的解释，选择认为正确的解释并说明理由，这种方式类似于第6种，只是没有提供相应的证据.例如，提供原子的结构模型，并提供不同的解释，让学生进行辩论.

（8）猜想、观察和解释.介绍某种现象，让学生进行猜想并提供证据.然后演示实验，若结果与猜想不符合，要求学生重新思考并提出新论点及验证方法.

（9）实验.让学生提出猜想，并进行实验，证明自己的观点.例如，教师让学生讨论影响单摆摆动快慢的因素，提出猜测并设计实验进行验证，在课堂上进行辩论得出结论.

在真实的科学课堂上，教师要结合课程内容和课程目标灵活应用Osborne提出的9种模型.除此之外，教师在开展辩论式教学之前应仔细思考整堂课的设计，例如课堂如何开始，如何组织学生进行辩论，如何推动辩论的发展，如何引导学生将证据和理论联系起来进行有逻辑地辩论，如何结束辩论等等，这样有助课堂的顺利开展.

3.2 辩论式教学课堂环境

要顺利开展辩论式教学，课堂环境的营造也很重要.Duschl和Obsorne认为在进行辩论式教学时，教师必须提供给学生问题的情境和交谈的情境.［6］与传统课堂相比，开展辩论式教学的课堂需要教师营造开放，自由平等的氛围.笔者结合国外相关研究，总结出了如下开展辩论式教学的建议.

（1）教师应营造平等、自由的科学课堂，认真倾听学生的辩论过程，适时参与辩论，例如提供一些相关证据，强调学生辩论中的一些反驳言论，引导学生提出反驳观点.［7］

（2）在开展辩论式教学前，学生应该学习一些有关图尔明的辩论结构（TAP）知识.

（3）教师可以选择贴近学生生活的主题进行辩论，提高学生课堂参与度.

（4）开展辩论式教学时，不要太拘泥于图尔明辩论模式的6要素，要更注重课堂开展过程.

4 辩论式教学在科学课堂开展的相关实例研究

4.1 国外相关实证的主题和方法

国外在上世纪80年代就已经提出了辩论式教学，但将辩论式教学引进科学课堂在上世纪90年代.之后，研究者们开始对辩论式教学进行实证研究，研究的主题主要集中在：教师如何组织辩论式教学，哪种课堂环境能够促进辩论式教学的开展，辩论式教学在科学教育中的作用等.实证方法主要采用课堂案例分析、访谈法等，研究者预先设计一些科学辩题引进科学课堂，然后进行录像，再对录像中的师生对话，生生对话进行编码分析，由此得到关于辩论式教学的一些研究结论.

4.2 具有代表性的实证研究

以下两个实例分别是具体介绍1节科学课堂开展辩论式教学的流程和一项为期两年的辩论式教学研究.

4.2.1 实例1

Chin［8］基于如何提高科学课堂辩论的质量，组织了两个学校的4个班级的学生（12岁到14岁之间）进行辩论式教学.开展前教师给所有学生介绍有关科学辩论的基本知识，接着正式开展辩论式教学，教学过程如下.

（1）教师给学生呈现冰吸热融化后的温度变化图像.

（2）列出一份辩论所需要的证据列表，学生结合图像和证据列表进行思考.

（3）教师给学生提供一张问题单，组织学生有目的地提出一些问题（如表1所示）.

表1

续表

（4）在进行全班的辩论之前，小组内部先进行辩论，教师也给学生们提供了一张辩论要素记录单（如表2所示）.

表2

（5）全班各小组可以依据图1的辩论结构分别阐述自己的观点及证据，并为自己的观点进行辩护与反驳其他人观点.

整个过程研究者进行录像，利用图尔明的辩论结构和等级模型对生生对话，师生对话进行编码分析.研究结果发现，在辩论式教学中，问题的建立能促进辩论的深度.进行辩论式教学能够促进学生的课堂参与度，学生有更多的机会质疑，有利于培养学生的批判性思维，同时还能促进学生科学知识的建构.

图1

4.2.2 实例2

Osborne［4］开发了用于培训教师开展辩论式教 学 的 项 目 （Ideas，Evidence and Argument in Science Education，简称IDEAS），并在6所学校选取12位教师针对8年级的学生开展了为期两年的辩论式教学，要求每年至少开展9次辩论式教学.计划分为两个阶段，第1阶段是在对进行教师组织辩论教学能力的培养同时，发展课堂辩论的素材和辩论的模式，从而支持辩论式教学的开展.在这个阶段教师开展了“动物园是否应该被取消”和“我们是如何看到光的”等主题的辩论.第2阶段是在进行1年的辩论式教学之后，采取访谈的形式留下进步较大的6位教师分别教授相同年级水平相当的班级.

整个过程利用录像方式将课堂记录下来并依据图尔明的辩论结构和等级标准进行分析，得到以下结论：（1）经过两年辩论式教学的开展，教师组织辩论式课堂的能力提高了，学生的辩论能力在不断地提高，对于辩论的结构更加熟悉；（2）学生科学辩论能力能够通过培养提高，但需要一定的时间，不能一蹴而就；（3）辩论式教学促进了学生科学知识的掌握，但不明显；（4）辩论式教学促进了学生的课堂参与度，学生现有科学知识水平一定程度上影响课堂参与度，科学知识越丰富，在课堂上更加积极；（5）相比科学议题，学生更愿意参与科学社会性议题.

除此之外，还有很多研究者得出了一些相关结论，Zohar和Nemet在研究中发现辩论式教学对于学生知识和辩论能力都有显著提高，另外，布莱梅大学的研究者发现辩论不仅能够巩固所学的知识，还能促进新知识的学习，提供机会让学生自主建构知识.综上所述，这些研究都显示，学生的科学辩论能力是可以在课堂上不断培养的，而且辩论式教学相比传统教学，能够让学生促进学生课堂的参与度，让学生自主建构知识.这些研究结论为我们开展辩论式教学提供了依据.

5 总结与启示

在国外，研究者们已经将辩论式教学引进科学课堂，并进行了一系列的实证研究，将理论实践化、具体化，并在不断地丰富相关理论.近年来，国内也有一些研究者开始关注辩论式教学，但是大部分还是停留在理论层面，鲜有将辩论式教学引进科学课堂的实例.对于很多科学课程的教师来说，辩论式教学还很陌生.

目前，科学探究作为一种教学方式得到了大多数教育研究者的青睐，但是很多学校对于科学探究的开展还停留在菜谱式水平，只是按照科学探究既定的模式开展一些已知结论的验证，但是真正的探究应该是让学生自主构建和创造新的知识，理解科学本质.辩论式教学则是在探究教学的环境下产生的一种新的教学形式，它关注学生基于搜集到的证据的辩论，引导学生主动阐述自己的观点，同时还要反驳他人观点.这个过程促进学生体会科学探究过程，理解科学本质，提高科学素养.因此，在物理课堂中教师可以围绕某个问题或者某个主题组织学生开展辩论式教学，有助于学生对物理知识的理解，让学生真正经历科学探究的过程，提高学生课堂参与度，使得物理课堂更加丰富高效.

1 潘瑶珍.基于论证的科学教育［J］.全球教育展望，2010（6）：82－86.

2 刘恩山.论证式教学策略的发展及其在理科教学中的作用［J］.生物学通报，2012（5）：31－34.

3 Erduran S，Simon S and Osborne J.TAPping into argumentation：Developments in the application of Toulmin＇s argument pattern for studying science discourse ［J］.Science Education，2004：915－933.

4 Osborne.J，Erduran S.Enhancing the quality of argumentation in school science［J］.Journal of Reseacher in Science Teaching，2004（10）：994－1020.

5 Simon S，Katherine，Richardson.Argumentation in School：Breaking the Tradition of Authoritative Exposition Through a Pedagogy that Promotes Dissussion and Reasonning，Argumentation.2009，23，469－493.

6 Duschl R A，Osborne J.Supporting and promoting argumentation discourse in science education［J］.Studies in science education.2002（38）：39－72.

7 Simon S Erduran S and Osborne J.Learning to teach argumentation：Research and development in the science classroom［J］.International Journal of Science Education，2006，28（2－3），235－260.

8 Chin C，Osborne J.Supporting argumentation through students questions：case students in science classrooms［J］.Journal of the Learning Sciences，2010，19（2）：230－284.