国际视角下科学论证质量评价研究的现状与展望

邬海月 刘恩山

（1北京师范大学生命科学学院 北京 100875 2大连高新区第一中学 辽宁大连 116000）

我国2011年最新颁布的义务教育生物学课程标准明确提出 “生物学课程倡导探究性学习”，要求中学生“初步学会应用所学的生物学知识分析和解决某些生活、生产或社会实际问题”，希望学生“关注与生物学相关的社会问题，初步形成主动参与社会决策的意识”［1］。标准中虽然没有正式提出“论证”，但是已经包括了对发展学生论证能力的基本要求。与此同时，美国2011年发布的科学教育框架（Framework）和2013年发布的下一代科学教育标准（NGSS）都在初中生命科学的学习中，要求学生能够基于有效、可信的证据及自然世界的理论和规律的假设，构建科学的解释，进行基于证据的论证［2］，反映了论证在美国当今科学课堂中的地位。

现代社会要求学生多元化发展，论证作为一种基本能力，应该予以重视和发展，将论证引入科学课堂中，可以通过教师教学让学生更多地参与到科学论证中，然而如何评价课程实施效果是关键问题，不同的课程实践研究者的评价方式有所不同［4］。目前，国内、外很少有研究者关注学生论证质量评价的研究现状，本文综述了国内、外不同的评价方式，希望能为未来的研究者提供评价学生科学论证质量的相关思路。

1 论证被引入科学课堂

1.1 什么是论证 论证最早出现在逻辑学领域。在逻辑学中，论证是用一个或一些已知为真的命题确定另一命题真实性的思维过程。在科学领域，论证也是必不可少的要素。1996年，比利希（Billig）指出论证同时具有个人性和社会性意义：个人性意义是指经过严密思考的合乎逻辑的论述；社会性意义是指对某一问题持相反观点的人之间的争辩与讨论［3］。2008年，王星桥等将论证定义为科学共同体围绕某一论题，利用科学的方法收集证据，运用一定的论证方式解释、评价自己及他人证据与观点之间的相关性，促进思维的共享与交锋，最终达成较为可接受结论的活动［4］。科学的进步往往通过争论、冲突和论证，而不是通过整体观点一致。因此，关于实验设计的合理性、对证据的解释和主张的有效性的论证是科学的核心，也是科学家日常陈述的中心，科学家通过在科学团体中参与论证保证科学的质量。

1.2 什么是论证教学 论证式教学策略是一种培养学生论证能力的有效方式，所谓论证式教学策略即是将科学领域的论证引入课堂,使学生经历类似科学家的论证过程,理解科学概念和科学本质,并促进思维发展的探究式教学模式。根据将论证融入科学课堂中的形式不同，将论证教学分为3种不同类别，分别为浸入式教学策略、结构式教学策略和社会科学式教学策略。论证探究式教学模型就是浸入式论证教学策略的一种典型，桑普森（Sampson）等［5］通过几年的努力，初步证明了论证探究式教学模型是一种有效的教学方式。论证式教学对于学生科学论证能力的提高是否确有帮助，需要一定的标准评估学生的论证质量，不同学者开发了不同的评价工具，用以说明学生的论证质量及在教学干预后是否有所提升。

2 国内、外科学论证质量评价模式概述

评价的主要目的是全面了解学生学习的过程和结果，激励学生学习和改进教师教学。评价不仅要关注学生的学习结果，更要关注学生在学习中的发展变化。学生完成相关学习之后，其论证质量是否有所提升需要一定的评价工具和标准，而评价论证质量的标准也不尽相同。

2.1 评价框架

2.1.1 Toulmin论证模型 论证理论已经有几十年的发展历史，Toulmin对这一领域的发展起到了至关重要的作用。1958年，Toulmin打破了传统的逻辑学领域，提出研究人们在自然环境下辩论方式的问题。基于他对法律和科学等不同背景下的论证之后，Toulmin提出了著名的Toulmin论证模型（图1）。该模型不仅描述了论证的基本构成要素及各要素之间的关系，还经常被科学教师及其他科目教师（如历史、英语等）作为评价学生论证水平的模板［6］。

图1 Toulmin 论证模型［7］

Toulmin论证模型共包括6个组成部分：1）主张（claim），是指在公开场合提出的能够被人们普遍接受的一种断言，是由个人本身提出的，带有一定的主观性。2）资料（data），是论证的基础，可以是实验数据、现象，已有的事实或信息等，作为特定的事实支持主张；3）理由（warrant），作为主张和证据之间的桥梁，说明特定的事实如何支持主张；4）支持（backing），在特定情况下，作为理由的补充，使理由更加明确，进而增强论证的可信性；5）限定条件（qualifier）通常用于限定主张在什么条件下成立；6）反驳（rebuttal），是指在特殊情况下，它能够在一定程度上削弱论证效果，对原有论证部分的主张、理由或证据等提出质疑［7］。

Toulmin论证模型一直作为论证研究的鼻祖，被科学研究者广泛应用，但同时该模型也存在一定的局限性。首先，它只能分析论证的结构，并不能评价论证正确与否。其次，此模型是非情境化的，并没有考虑到对话过程中论证间的相互关系及相互作用。因此，使用Toulmin论证模型分析问题时还需要结合具体的知识和背景。

2.1.2 科学论证框架 为了帮助学生理解高质量的科学论证并评价学生构建科学论证的质量，Sampson基于Toulmin论证模型提出了科学论证框架（图2），该框架将科学论证概括为 3个相互关联的要素，解释（同Toulmin模型中的主张），证据（同Toulmin模型中的数据），理由（同 Toulmin模型中的理由和支持因素）。解释部分需要学生构建对研究问题的回答，这一回答要能够引导接下来的调查研究。解释既可以是解答一个问题，也可以是明确表达一种描述性关系，或者是提供一种因果机制。证据部分需要学生通过测量或观察说明解释的有效性和合理性。证据可以有多种形式，例如传统的数值数据或观察结果等。理由部分需要能够合理说明为什么证据能够支持解释及能够作为证据的原因。

图2 Sampson科学论证框架［8］

此框架帮助教师在课堂上合理传授与论证相关的知识，能引导学生进行复杂的实践活动并构建论证，还能评估构建论证的质量。为了进一步明确科学论证的3个要素，框架中同时为学生提供了评价科学论证质量的具体标准，包括实践标准和理论标准，实践标准包括：得到的数据和解释之间的匹配程度、解释的预测力、引用证据的充足性、证据的质量；理论标准包括：解释和其他科学知识的一致性、对现象做出解释的合理性。这一部分旨在帮助学生采用恰当的标准确定科学论证的质量。框架的第3个主体部分为影响因素，即不同学科的学科知识、研究方法等均存在一定的差异性，所以评价论证质量的标准有所不同，不能一概而论。具体包括：1）学科模型、理论和定律；2）学科内可接受的研究方法；3）学科内证据的标准；4）学科内科学家分享观点的方式［8］。

以上评价框架不仅为科学教师提供了论证教学需具备的重要要素，同时为评价论证质量提供了标准。

2.2 评价形式 评价的主要目的是全面了解学生学习的过程和结果，激励学生学习和改进教师教学，评价不仅要关注学生的学习结果，更要关注学生在学习中的发展及变化。学生完成相关学习之后，其论证能力是否有所提高需要一定的评价工具和标准。国际上大部分学者均以Toulmin的论证模型为基础，以论证的基本要素作为评价学生论证能力是否进步的标准，其评价形式主要有2种：纸笔测试评价和对话论证评价。

2.2.1 纸笔测试评价标准 纸笔测试评价的方式通常适用于通过教学干预检测学习前、后学生的变化，一般需要设计相应的问题情境并规划好问题，学生根据问题引导作答，探查学生在学习前、后论证的质量是否有所转变。

2002 年，佐哈尔（Zohar）和内梅特（Nemet）根据论证教学的基本过程开发了评价学生纸笔测试论证水平的评价工具，针对社会性议题，该评价工具主要评价的结构包括3个维度：提出主张进行论证、提出反方主张进行论证、反驳，其中反方主张指与原主张相矛盾的主张或观点，反驳指反对反方主张的观点及论证过程。该评价标准基于论证结构和理由的数量进行评分［9］，如表1所示：

表1 Zohar和Nemet科学论证质量评价标准［9］

因此，对于每一个维度（提出主张进行论证、提出反方主张进行论证、反驳）而言，得分均在0～4之间（因为每个维度得分为理由数量和论证结构完整性的得分总和），而每个议题的讨论均包含提出主张进行论证、提出反方主张进行论证和反驳这3个维度，因此每个议题的得分在0～12之间。

Zohar等的评价标准中忽视了主张在论证结构中的重要作用，他们认为只有主张没有理由支持的论证是不具备价值的。2012年凯施费（Khishfe）参考 Zohar和梅森（Mason）等评分准则开发了新的论证评价标准（表2），该标准依然将论证片段分为3个维度：提出主张进行论证、提出反方主张进行论证和反驳，在此标准中承认了主张的作用，认为主张是论证的起始点，具有不可忽视的作用。同理，论证的每个维度得分在0～3之间，共 3 个维度，总得分在 0～9 之间［10］。

表2 Khishfe科学论证质量评价标准［10］

2.2.2 对话论证评价标准 论证是一个动态的过程，有些研究者认为仅仅通过纸笔测评的方式很难全面探查学生参与论证的质量，因此一些人致力于对课堂上学生面临不同问题相互辩论的对话片段进行评价，这也是一种常被研究者接受的评价模式。

基于Zohar的评价标准，2004年埃尔杜兰（Erduran）、西蒙（Simon）和奥斯本（Osborne）共同开发一个评价标准判定论证片段的质量，他们认为主张十分重要，是开始一段论证的起点，因此将只包含主张的对话片段定义为最简单的论证水平。水平2是伴有证据或理由支持主张的对话片段，后面几个水平均包含主张、证据、理由和反驳。包含反驳的对话片段均优于没有反驳的对话片段，因为无反驳的对话片段可以继续但却不能够转变思维或对一段论证进行评断。基于以上观点，该评价框架如表3所示，此评价框架针对不同对话片段对学习者的论证水平进行了界定［11－12］。

表3 Erduran，Simon，Osborne 评价论证质量的框架［11］

为了完善Toulmin论证模型只能评价论证的结构，而不能分析论证内容的不足，2010年Sampson等依据新的科学论证框架开发了一套评价论证质量的新标准，并已进行实践研究，该评价标准主要包括2个部分，分别依据在一段对话中不同个体面对一个已提出的主张或观点的反应类型和个体为对话延续做出的贡献进行评价，评价标准如表 4、表 5 所示［13－14］。

表4 Sampson对提出观点的回应分类［13］

表5 Sampson根据论证对话贡献分类［13］

综上所述，虽然不同研究者对论证质量的评价标准各不相同、视角也有所差异，但其宗旨是一致的，均希望通过评价工具探查学生的论证质量，使其更好地成为应用于论证教学的基础和保障。不同评价方式的侧重点不同，具有各自的优缺点，其中纸笔测评的评价方式较容易实现，可操作性强，易于分析，但与对话论证相比灵活性稍差，且学生作答的内容较为局限；分析对话论证的过程相对复杂，工作量大，但可较为深入地针对学生的问题进行分析，故教学评价实践者可依据各自的目标及具体情况选择不同的评价方式。

3 启示与展望

我国的科学课程标准中均融入了对培养学生论证能力的基本要求。我国2011版义务教育生物学课程标准中虽然没有明确提出论证作为学生必须具备的能力，但在对科学探究能力的界定中已经融入很多论证的要素；在我国高中生物学课程标准和其他理科课程标准的征求意见稿中，“理性思维”作为学科核心素养成为高中教学的重要目标，而论证则是培养学生理性思维的重要途径。论证在我国的科学教育中也愈加重要。我国关于论证的研究也初见端倪，将论证引入科学课程的实例和教学文章也相继出现，无论是将其应用到校本课程设计还是融入国家课程之中，都体现了教育工作者对论证融入理科教学的重视。本文综述了国外评价论证的相关研究，介绍了2种模型及相关的评价模式。国外的前期研究成果，为教师和研究人员开展论证评价的教学实践和研究提供了可参照的基础。相信会有更多的研究者关注针对教学实践论证质量的评价，并在研究与实践中发展适合我国学生的论证评价标准。

主要参考文献

［1］中华人民共和国教育部.义务教育生物学课程标准.北京：北京师范大学出版社,2011:3.

［2］Committee on Conceptual Framework for the New K-12 Science Education Standards,National Research Council.A Framework for K-12 Science Education:Practices,Crosscutting Concepts,and Core Ideas.Washington,D.C.The National Academies Press,2012:67.

［3］Billig M.Arguing and thinking:A rhetorical approach to social psychology.Cambridge University Press,1996.

［4］王星乔，米广春.论证式教学：科学探究教学的新图景.中国教育学刊,2010,(10):50.

［5］何嘉媛,刘恩山.论证式教学策略的发展及其在理科教学中的作用.生物学通报，2012,47(5)：31.

［6］Driver R,Newton P,Osborne J.Establishing the norms of scientific argumentation in classrooms.Science Education,1998,84(3):287.

［7］Erduran S,Simon S,Osborne J.TAPping into argumentation:Developments in the application of Toulmin′s argument pattern for studying science discourse.Science Education,2004,88(6):915.

［8］Sampson V,Clark D B.Assessment of the ways students generatearguments in scienceeducation:Currentperspectives and recommendations for future directions.Science Education,2008,92(3):447.

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［10］Mason L,SciricaF.Prediction of students′argumentation skills about controversial topics by epistemological understanding.Learning and Instruction,2006,16(5):492.

［11］Erduran S,Simon S,Osborne J.Taping into argumentation:Developments in the application of Toulmin′s argument pattern for studying science discourse.Science education,2004,88(6):915.

［12］Von Aufschnaiter C,Erduran S,Osborne J,et al.Arguing to learn and learning to argue:Case studiesof how students′argumentation relates to their scientific knowledge.Journal of Research in Science Teaching,2008,45(1):101.

［13］Sampson V,Grooms J,Walker J P.Argument-Driven Inquiry as a way to help students learn how to participate in scientific argumentation and craft written arguments:An exploratory study.Science Education,2011,95(2):217.

［14］Clark D B,Sampson V.Assessing dialogic argumentation in online environments to relate structure,grounds,and conceptual quality.Journal of Research in Science Teaching,2008,45(3):293.