教师有效启发行为的分析与研究——基于PCRR科学论证教学模型

赵雨薇 吴志华

(1.辽宁师范大学生命科学学院，辽宁 大连 116000；2.包头师范学院生命科学学院，内蒙古 包头 014030)

2018年最新修订的《普通高中生物学课程标准》中明确将科学思维作为生物学科核心素养的一大要素。在科学思维中，科学论证的过程无疑是一种重要的思维方式。科学论证是指论证者在辩论的情境下，通过高速的思维活动和精准的语言阐述自己的论点，最后通过群体范围内都认可的方式来解决科学问题的过程[1]。在教学中，教师不仅需要促进学生对于科学知识的理解和科学技能的掌握，同样需要提升学生的科学思维方式和方法，并能够对已经内化的科学思维加以输出论证。如何在生物学科教学中有效地融入教师与学生、学生与学生的科学论证过程，促进学生科学思维的发展，是当下生物学科课程研究中一个亟待解决的问题。而解决这一问题的关键在于关注师生如何围绕核心概念展开论证，如何通过教师的启发促进学生的科学论证过程。本文将对PCRR科学论证教学模型进行深入分析，通过理论与实践的研究探寻科学论证教学中教师有效的启发行为，为生物课堂中教师培养学生科学思维提供分析策略和借鉴方法。

一、科学论证教学模型分析

目前，较新的且具有较高影响力的科学论证教学模型之一有PCRR教学模型。他适用于科学概念或规律的教学，结构简单，不需要复杂的实验环节，属于渗透式论证教学策略，可以普遍应用于科学课堂中，本文以PCRR教学模型为例加以阐述。

2015年Kujawski基于美国新一代科学教育标准提出了科学论证教学模型[2]，该模型包括四个环节：呈现(Present)、批判(Critique)、反思(Reflect)、提炼(Refine)，简称PCRR(见图1)。

环节1：呈现。学生在教师的帮助下围绕本节课的重要概念提出相关论点。环节2：批判。学生向全班展示自己的观点及思考过程，由同伴和他人对观点进行反馈或质疑。环节3：反思。学生基于上一环节中收到的反馈与质疑，重新分析原来的论证过程以及概念模型的准确性和充分性。环节4：提炼。学生经过以上的分析过程、论证过程、反思过程，对科学概念作出提炼，形成最终观点，完成知识建构。在最后一步的提炼过程中，学生通过反思证实自己的收获，但与此同时也可能出现新的可值得深入探究的问题。此时，则又可以形成新的问题呈现在课堂中，进行下一轮的科学论证。由此可见，PCRR科学教学模型中的过程可以首尾相连，是一个循环式的论证教学模型。

图1 PCRR科学论证教学模型

PCRR论证教学模型虽然结构简单、应用广泛，但我们经过对四个环节的研究发现，每一个环节当中，动作的主语都是学生，该模型实则提出了一个在科学课堂的论证情境中学生的论证过程。然而，课堂中的科学论证过程，虽然主体是学生，但每一环节都应体现师生的多向互动。在应用于实际的科学教学过程中，需要教师对学生进行有效的启发和引导，从而促进学生在论证过程中将前概念与现有的科学概念联系起来，构建科学概念，在思维和语言的碰撞中内化科学概念及规律，并进行外化的语言表达，为科学思维的发展奠定基础。

二、科学论证教学中教师启发行为框架的构建

为了使PCRR科学论证教学模型更好地适应实际教学的需要，我们对该模型进行了细化，从教学的有效性和多向互动性出发，以其四个环节为维度，构建教师在科学论证教学中的启发行为框架(见表1)。

表1 科学论证教学过程教师启发行为框架

1.呈现

PCRR科学论证教学模型中，所谓呈现是指学生呈现其相关论点。但学生的呈现过程需要建立在教师的启发和引导之上。教师的首要任务是引导学生进入本节课的情境中，围绕本节课教学目标中的重要概念，指导学生概念建构。

(1)创设论证语境。建构主义理论认为，学生并非被动地接收知识信息，而是对来自教师传递的知识信息进行主动构建，只有这样，教师传递出的教学信息才会有效地添加到学生自身的认知结构中[3]。所以为了帮助学生建构新的科学概念，教师在传递信息时需要创设合适的论证语境。该语境不仅能够建立前概念与新知的联系，还能够促进学生将科学概念应用于新颖和现实的环境中，更主要的是该语境能够支持学生公开论证不同想法并最终达成共识。语境的创设可从两个方面进行：第一，生活化的语境。教师创设与生活经验建立联系的语境，既能够满足应用于现实的要求，又能够启发学生有话可说。第二，有前备知识的语境。教师可提供与学生前概念相关的论点或资料，启发学生通过类比或综合，对教师提出的内容进行评论或反驳，由此引发后续的论证过程。不论怎样创设语境，都应注意对语境的分析应当围绕一个核心点，即提问者和听讲者都要参与到问题内容中来，这样提问才能达到良好的课堂教学效果，这才是理想的语境环境[4]。

(2)推动选择与呈现。论证教学的主体是学生，教师的角色属于传递者、主持者、参与者，引发学生的情绪和心理活动并外化的表达是教师论证教学的主要目的。在学生外化的表达中，有的观点是围绕本节课主要概念的，而有的观点与本节课期望的目标偏差较大或是错误的，在这种情况下，教师的批判或否定会引起学生在之后的论证过程中畏手畏脚。为了避免这一现象的发生，教师首先需要明确自己的课堂角色，及时引导、推动学生选择正确的论证方向，明确地呈现出本节课的主题。

2.批判

批判是指学生呈现出自己的观点及思考过程，由他人对其观点进行反馈或质疑。学生的批判过程需要教师主持，否则不能发挥其真正的效能。在批判环节中，教师可主持学生由三步(论点—反论点—反驳)来进行：首先由学生提出论点，即自己的主张、证据、推理；其次由教师引导其他学生提出反论点，或提供与其主张不同的资料；最后教师继续引导学生进行反驳，利用证据来论证支持自己的论点。换言之，教师主持学生进行批判的过程，实则是设置冲突的过程。教师所设置的冲突包含两方面：一是学生与学生论点之间的冲突；二是现有的新概念与学生已有的前概念之间的冲突。

(1)设置论点间的冲突。从认知心理学的层面分析，Kuhn (1992)认为，科学论证即为借助一定的证据来支持自己的论点，或者对其他人的论点进行反驳和批判，进而提出不同的论点的思维过程[5]。在学生提出论点并对他人论点进行反驳时，是教师设置冲突的最好时机，这也是提升学生科学思维的好时机。此时，教师充当着主持者的角色，将班级中的不同论点激发出来并收集，引导学生进行归纳、推理、对比、分析。

(2)设置概念间的冲突。这一冲突需要教师搭建脚手架，有意识地帮助学生建立联系，激发联想。例如，当学生在论证细胞衰老的特征时，多数学生在论证过程中能够说出细胞衰老后可导致人体出现衰老的特征(比如细胞缺水、失水会导致人体皮肤长皱纹)。这时教师可提出问题：“细胞的衰老就等于人体的衰老吗？”这样的问题能够启发学生在脑海中进行概念间的冲突，促进学生深入理解科学概念，并论证。

3.反思

反思是学生基于之前的反馈与质疑，对自己的论点、思维过程重新分析、不断完善的过程。在这一环节中学生的主要任务是反思，这是一种内化的思维过程，此时教师的启发作用显得尤为重要。教师需要善于发现学生思维的凝滞处，根据之前的论证环节因势利导。在学生反思阶段，教师的行为主要包括设置连续性问题和推进概念整合两方面，两步行为同时发生、相辅相成。教师帮助学生回忆之前的论证过程，通过连续性的问题链，串联出在批判环节呈现出来的问题及冲突，引导学生自查自纠。这些问题应是层层递进、相互关联的，不仅贯穿整个论证过程，还能够引发学生深度思考。教师需要以启发者的角色，推动学生将论点和证据(事实)联系起来，并促使其连贯、严谨地思考论证。这样则可以通过一系列的、有针对性的问题链，推进学生对概念、论点、论证思维进行整合。

4.提炼

提炼是学生经过以上过程，对科学概念作出提炼，形成最终观点，完成知识建构。此时学生对科学概念的理解应初步达到高阶水平，即系统、整合。教师可通过这一环节启发学生对概念进行应用，并以此作为了解学生掌握情况的手段。

(1)引导概念构建。在学生反思过程中，教师通过上述问题链，已经引起学生足够的思考。与此同时，则需要帮助学生在深入思考之上，内化本节课重要的科学概念。学生整合概念后，教师引导学生继续对此加以论证并且要有明确的证据支撑。之后，教师需要对学生的阶段性观点加以肯定，促进学生深刻理解概念，这样才能够有效提炼观点。

(2)启发实践应用。在学生构建概念之后，为了促进学生掌握概念并达到高阶水平，教师应对论证中的内容提出进一步的深层次思考，又或者提供现阶段科学研究的前沿资料，帮助学生厘清科学概念、规律的应用方向。最后，可根据课堂的实际情况，若出现需要进一步探讨和论证的问题，则可重复循环PCRR科学论证模型。

综上，本研究的框架是基于PCRR科学论证模型内学生的论证行为提出的针对教师启发行为的教学框架，在实践应用中为教师设计科学论证教学模式提供了方向。这一框架不仅对PCRR科学论证过程进行诠释，而且可以有效地指导论证教学在科学课堂中的运用，有利于教师启发行为的诊断和提升，在实践中有很好的可操作性。

三、实践及案例呈现

为了更好地研究教师有效的启发行为，我们进行了实践研究。研究对象为高中的6名一线生物教师。我们首先对6名教师的科学论证环节进行录像，随后对教学视频进行分析。针对教学视频中的分析，并结合本研究的教师启发模式，调整和改进教师的启发行为。

为更好地促进教师启发行为框架的应用，本文呈现以下实践案例。以高中生物必修一《细胞的衰老和死亡》教学片断为例(见表2)。

表2 《细胞的衰老和死亡》教学片断

经过一学期的观察、探讨与改进，与6名教师不断地改变其科学论证教学中的启发模式，能够发现该6名教师的科学论证环节的教学质量有了显著改变。同时，学生科学论证过程中的参与程度逐渐升高，且语言表达能力与科学思维的逻辑性都有了明显提升。论证环节更加突出学生的思维过程，而不是形式化的讨论。

四、启示及建议

本研究的目的在于为教师提供科学论证教学的行为模式分析，通过借鉴PCRR科学论证教学模型，依据学生行为，分析教师的有效启发行为。研究表明，教师有效的启发行为能够在一定程度上促进学生的思维活动，不仅能够培养学生的论证能力，还能够提升学生的科学核心素养。在此过程中，教师对科学论证教学的认识程度有了很大提升，在实际教学中建议如下：

1.根据学生概念水平共同构建论证语境

教师需要在论证教学实施之前充分了解学生的前备经验。研究发现，当教师利用高阶问题进行语境创设时，并不能鼓励学生在高认知水平上思考[6]。如果教师的语境是以孤立的事实或概念而不是概念框架的形式存在，那么教师所问问题与学生知识水平之间的概念则会存在差距。这种高认知水平的问题对学生来说毫无意义。因此，教师需要在充分了解学生的基础之上创设论证语境，并设置符合学生认知发展的学习进阶路径。

2.注意教师角色的转变

通常我们提倡教师是课堂的引导者。研究过程中，我们发现教师充当着引导者、启发者、传递者、主持者、教练者、参与者、设计者等多种角色。这些角色需要教师在教学过程中灵活转变，以应对论证过程中的不同场景。

3.教师要有多项对话沟通的技巧

第一，教师应鼓励学生抓住证据，尝试推理，从而解释科学现象，用开放包容的态度审视学生的思维和论证过程，不应完全否定学生。第二，教师要通过对话和沟通，有效地促进学生发言，将论证环节构建成为群体参与的活动，促进学生之间的互评、批判和反思。

科学课堂中，教师的教学方式有很多种，故而教师的启发方式也有很多种。本研究中的PCRR科学论证模型适用于普遍的科学概念学习过程，以此为基础的教师启发行为也广泛地适用于科学课堂教学中。研究中的教师启发行为框架以我国的教育实践为背景，补充完善了PCRR科学论证模型，为教师课堂教学提供了参考。