来源：《教育研究与实验》2018年第4期 作者：任红艳
摘要：论证教学的实质就是让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，并促进思维发展的科学探究教学。论证教学中常存在有师无生的主体移位、有证无论的目标缺位、有论无证的行为错位及有据无驳的证据离位等现象。可以通过解构论证教学主体的二元对立、重构科学理性精神及回到基于日常生活的科学论证等途径回归论证教学，抵及科学本质。
关键词：科学教育；论证教学；科学本质
众所周知，我国科技发展日新月异，但仍有很多核心技术亟待攻克，“缺芯、少魂、无面”仍是我国科技软肋，进而影响我国经济与社会的持续发展。科学教育是提升国民科学素养，攻克核心技术，实现科技振兴的基础。科学教育就是一种养成教育，是对学习者科学知识、科学态度和科学精神的教化过程，是以培养学习者的批判性思维和探究性实践能力为本位的教育方式。科学教育中的科学探究存在三种取向：内容-过程40（Content-process），发现-探究（Discovery-inquiry）和证据-解释（Evidence-explanation），且第二种取向已成为近几年研究热点[1]。美国《K-12科学教育框架》明确将“基于证据进行论证”作为必不可少的科学实践活动。我国最新的物理、生物和化学等课程标准亦明确将“科学思维”或“证据推理”作为学科核心素养。论证教学正在我国悄然兴起且有蓬勃发展之势。
一、追溯与分析：科学论证教学的实质意涵
我国科学教育中的论证教学尚处于起步阶段，还存在诸多问题。诸如，偏离论证教学的实质；实践者盲目模仿或跟风，削足适履而导致论证教学的异化等。这些都不利于学生批判反思等高阶思维能力及科学本质观念等核心素养的培养，势必引起我们的关注。我们需追根溯源，了解论证教学的哲学基础及其本质内涵。
（一）科学论证的结构内涵
论证（Argumentation）在《新牛津英语词典中》中的含义是：系统性地进行推理以支持想法、活动或理论的行动或过程。图尔敏论证模型由主张、资料、根据、支援、限定词和反驳六个要素组成。其中，前三个是核心的关键要素。主张是有待论证的假设，具有不确定性；资料是论证的出发点，是证明主张的显性基础与证据；根据是由资料过渡到主张所提供的“担保”，是连接主张和资料之间的隐形桥梁。[2]从论证主体看，有个体内论证和个体间论证两类；从论证形式看，有书面论证和口头论证之分。通常，个体内论证偏向于书面论证形式，即个体通过一定的反思与推理、利用证据建立自我主张的过程；而个体间论证偏向于口头论证形式，即不同个体或群组之间通过讨论与争辩等多种形式、利用证据对所提出的假设进行辩驳实现共同建构主张的过程。总之，论证是以使自己（存在于个体内部心智中的思考进行的论证）或别人（存在于某种对话情境中的碰撞进行的论证）相信所提出的主张的有效性为明确目标和方向的，其本质就是一个利用资料和根据等证据以不断消除主张的不确定性的言语上的逻辑与推理过程。本文所探讨的是狭义的科学论证，即科学教学活动中的论证教学——科学论证教学（简称为论证教学），是指向科学教学情境中的具体主张和科学教学实践活动的。这种对科学论证在教学领域中的“实践关照”并非就意味着要放弃对科学论证的“本质探求”，而是要关照实践当中的“本质探究”。
（二）论证教学的哲学追溯
论证教学的缘起可追溯至两千多年前苏格拉底的产婆术（又称为助产术、论辩式、诘问式、辩证式等）。他受当时智者（Sophists）以语言表达训练思维的“修辞术”启发，常以“反讽、归纳、诱导和定义”四个步骤开展对话。通常，他会先告诉对方自己一无所知（自知无知的反讽），让对方自由言说；然后，在倾听过程中顺其思路去寻找对方思维上的漏洞而不是用“是非对错”进行直接评判（归纳与诱导），运用辩证对话的方式达到主客体间的共识与内心的共鸣（定义）。亚里士多德将其总结为“归纳论证”和“普遍定义”，即以对话式论证实现“归纳”与“思辨”。作为希腊哲学“中心”的苏格拉底，第一次从对宇宙万物本原的自然哲学追问转向对实践哲学的考察，其所亲历的对话式论证形式可以说是现代口头论证的启蒙，其所坚持的论证中的“自知无知”、自我反思及对内心的回归也正是我们现今教学所倡导、鼓励与追求的。
自苏格拉底之后，论证在哲学发展中的作用愈加明显，更是推动着科学的不断前行。亚里士多德提出了对话式论证和叙述式论证，培根的经验归纳和黑格尔的“思维与自身同一”模式是常见的两种论证方法。[3]科学源于哲学，具有思想明晰、合理批判、自我反思等基本特征，是随着最佳证据而发展改变的动态知识体。尽管科学历经实证主义、逻辑实证主义和证伪主义及历史建构主义等不同阶段，其形态各异，研究问题方法与结论亦有所别，但论证的思想、对证据的追寻是共同坚守的原则与目标。从日心说和地心说的争论，燃素说和氧化学说的交锋，到光究竟是粒子还是波的科学问题，都内蕴科学哲学思潮更迭、变化与发展的主旋律—论证。由此可见，科学论证是以对科学和论证的理解为旨归的。科学是以真实证据为基础，通过一定的科学方法（如归纳与演绎推理、因果关系、类推和溯因等）建立合理性关系的批判性思考过程。科学论证是人们对科学本质不断追问的必经之路。科学的发展自然会影响学校教育中的理科教学，正是这种滞后效应才使得科学论证教学能以较为新颖的姿态展现于当下的教学活动之中。[4]
（三）论证教学的价值意义
科学论证教学的实质就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，并促进思维发展的科学探究教学。[5]换言之，论证教学就是在一定的教学情境中鼓励学生提出不同的主张并努力选择、组合及评估信息以获得证据进行证明的过程，在学生获得科学主张（科学知识）的同时使其能够经历较高水平的推理和较为深刻的思维活动过程体验，以此发展学生高阶思维能力并提高科学思维水平。尽管学生的认知过程是内隐的，但通过口头论证或书面论证都可实现认知的外显化，让学生的思维过程可视化，有利于科学知识的社会建构。而科学知识又是进行判断、推理与论证的基础，可促进论证过程的展开与学生论证水平的提高。这是一对复杂的多向的辩证关系，互为促进互为依赖。有研究表明，明确的论证教学有利于探究教学实践中学生“活动”与“思维”的平衡，能够促进学生对科学概念的理解和科学论证能力的提高。[6]教师所创设的良好的论证情境与氛围亦能推动论证教学的不断深入，学生的论证意识与水平会逐渐提高，各种论证要素或活动亦会逐渐增多：主张的预设、数据的甄别、证据的筛选、支援的提出、反驳的出现等。通过这些推理、交流、检验、批判与修正等活动过程，不仅可以帮助学生实现科学概念的理解与转变，提高其认知、合作等关键能力，也可端正其严谨、自制和沉稳的态度品格，更能促进其真善美的价值观念的形成，从而促进学生科学素养的发展。
二、回顾与反思：科学教育中论证教学的缺失
尽管论证教学渊源已久，意义重大，但在常态化的科学课堂教学中，真正的论证教学却仍然相当缺乏。不少教师往往基于经验主义而置若罔闻，居守一隅，在理论上尚未触及“科学论证”的意义边缘，更不用说对其内涵本质的理解，教学中自然难现科学论证。论证教学是一个多维综合性概念，涉及“谁来论证，论证什么，怎样论证，用什么论证”等环节，缺少某个环节或某个环节设计不当都将会导致论证教学的低效、无效甚至反效。
（一）有师无生：论证教学的主体移位
有师无生，即常见的“只见教师不见学生”或“只见知识不见人（学生）”的主体缺失现象。学生是论证教学中的核心主体。然而，现实教学中不乏有与论证教学中的科学精神相对立的各种“盲从”。例如，有的学生迷信教师权威不敢质疑、唯书至上，只求标准答案；有的在小组讨论中过度依赖、机械跟从，导致思维的断点淹没于嘈杂的讨论声中；有的甚至随意撰写实验数据、编造观察现象，只求为与教师暗示或预设的结果保持一致。这些为追求同一化、标准化、齐步走的做法，貌似可以提高科学教学有效性，其实质是科学主义及长期的尊权文化专制和“独尊儒术，罢黜百家”思想的滋生与反映。盲从者缺乏理性的思考，丢失了基本的科学态度和精神，丧失了是非判断的标准，限制了其经验的范围和心灵的自由，导致其经验的贫乏、思维的僵化和性格的软弱。
教师对论证教学关注不够亦是发生主体移位现象的重要原因。已有研究结果表明，无论专家教师还是新手教师，其所对应的各论证要素的呈现多是自发甚至是偶然的，其呈现方式亦多停留（或依赖）于以教师引导为主的集体问题或讨论范式。[5]缺少了教师对论证教学的切身研究与热情投入，论证教学自然难以在教学实践中现身并扎根，更难以出现高质量的论证问题及触及学生心灵深处的内在体验了。教师的论证意识的缺失或论证水平的低下都将对教学产生不利。例如，过于精心地设计论证细节会降低学生思维容量，反之盲目加快教学进程则致使学生来不及思考而“滑过”论证；以实践中操作性活动的体验代替逻辑推理与分析的思考亦将造成理性思维的“溜过”；形式化的问题、虚假的学科问题等都极易出现“假论证，伪探究”。
（二）有证无论：论证教学的目标缺位
有证无论，即拥有证据而忽视论点（主张）。目标缺位现象不仅包括因主张不明确而导致论证方向的“迷失”，也包括直接呈现定论致使论证过程的“虚化”。后者是科学教学中的常见现象，即将解释与论证简单混淆。奥斯本曾指出，[7]解释常始于问题，但开始解释时就预设了学习者是知道问题中涉及的科学事实的，且不会对其产生怀疑。解释的过程就是用可供选择的其他科学事实来说明因果关系，即将认知结构中已有的相关知识内容（科学事实）间建立联系的过程。解释的价值在于加深学习者对问题中原科学事实的理解程度，是深化和优化认知结构的过程。例如，没有人会怀疑恐龙已经灭绝或者四季的存在，因此面对“恐龙为何灭绝或为何一年有四季？”的问题，只需要通过已有知识“恐龙灭绝是由于地球受到小行星的撞击，大气中的尘埃很长时间都未能沉积下来，地球表面温度骤然降低，植物无法进行光合作用而死亡，生物链从底层崩溃”进行解释，并不需要预先的主张或假设。如果说解释是从“确定的结论”开始，那么论证就是从“暂定的假设”开始。论证也起于问题，也需要联系其认知结构中其他相关的科学事实作为推理的依据，但是问题所对应的论题（主张）是学习者预设的、不确定的、有待证实或证伪的。例如，“欧洲人第一次看到鸵鸟时困惑地问‘这些是鸟吗？’或冥王星是不是行星？”，对于学习者而言，若这些问题的答案是不确定的，则需要预先假设形成主张，然后根据“问题解决的关键在于鸟或行星的定义”判断主张的真伪。因此，论证是以“接受”或“拒绝”主张作为其明确的方向性和目的性的，是在消除主张的不确定度的过程中建立科学事实间的关系的，是知识的建构过程。当然，论证中也有类似的解释，但论证更注重不同解释对主张的满意度而非解释本身。同时，论证还涵盖解释以外的其他层面，包括权衡与诠释证据、思考其他不同的解释，以及评价主张的有效性。
（三）有论无证：论证教学的行为错位
有论无证，即过于注重结论轻视过程、以主观臆断代替真实证据或科学推理，因“资料”或“根据”等论证核心要素的缺失致使科学论证的过程没有能够真正开展起来。实验是科学教学中获得资料（或根据）等证据的常见途径。科学教学中“看实验”、“画实验”而不“做实验”的现象愈演愈烈，这种对“证据”真实性的忽视或简单以猜想为前提的推理，其实就是“真实证据”与“虚假证据”的错位，其本身就是反科学的。通过“告知”获得的知识，得不到辩护“信念”和亲身“体验”的支持，与生活经验相分离，处于记忆的浅层表征水平，由此也无怪乎会普遍出现“我听得懂，但却不会用”的教学怪圈。退一步看，即便做了实验占有了数据，获得了、外部的确认”，但也往往未能留下足够的时间和空间让学生进行讨论，没有逻辑上、内部的完备”。实践中的“我做实验了，但我更迷茫了”就是缺乏逻辑检验和严密论证的例证，导致论证教学的过程虚设与论证活动质量的低下。缺少论证约束条件下的观念，常成为没有实际主体间性价值判断的说教，难以表达科学的内容。教师基于狭隘的功利主义目的直接抛出观点之时，也即教学嘎然而止之时。因此，教师不仅要鼓励学生做实验，更要鼓励学生敢于质疑并重复实验（这是从验证性实验到探究性实验的根本转变，也是论证的核心），将所有差异视为事实而不是直接给出定论，让学生在存异中识别和判断、找寻原因及其解决办法。教师还要创设平等和谐的氛围，鼓励学生开展反思与集体交流，让学生体验科学是发展的、反权威的，在促进论证的个体性和社会性的双重结合中，形成正确的科学本质观。
（四）有据无驳：论证教学的证据离位
有据无驳，即过于依赖单一证据，缺乏质疑与反驳，缺失多证据支撑的离位现象。控制变量是科学教学中常用的方法，教学中常用有限的证据“几组实验数据”就轻而易举地“归纳”出某个定律。例如，物理教学中，常用几组数据探究电流与电压的关系、电流与电阻的关系，进而获得电流、电压、电阻三者关系的重要电学定律一欧姆定律；化学教学中，常以氢气和碘蒸气的反应（或二氧化氮与四氧化二氮相互转化的反应）为例，通过给定温度时各物质的浓度，计算生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，计算结果发现该比值近似为某常数，以此直接给出符合热力学基本规律的化学平衡问题分析工具一化学平衡常数。且不论教学中常有因展示的数据过于“完美精确”而有“凑数据”之嫌，人们还不得不质疑：证据（所给的资料数据）和结论（解释）之间的关系真的就可以如此标签化的简单吗？科学定律之所以正确是由于由其所获得的无数推断都与实验事实是一致的，教学实践中的简单归纳却让师生“笃信”科学定律仅凭有限几组数据就可归纳出来，这种以一概全的简单化会造成学生对科学的误会和曲解，以偶然为必然，其论证水平自然不言而喻。再者，即便教学据此顺利开展了，难道学生就真的信服并理解了吗？波斯纳（Posner）等提出概念转变应满足四个条件：对已有概念的不满，新概念的可理解性，新概念的合理性，新概念的有效性。其中，认识论信念和形而上学的信念与观点是影响概念转变的重要概念生态圈。完美的证据、简单的归纳是不利于学生放弃原有概念接受新概念的，教学实践中学生错误知识的顽固、多种矛盾的认识模型的共存等现象因此而屡见不鲜。
三、借鉴与应对：科学论证教学的回归之路
造成上述问题是由于科学教育不正视论证教学的内涵本质，不追寻论证教学的哲学基础，不拷问论证教学的缺失根源，不理解论证教学的科学精神。这样，就会像陷入“明希豪森困境”一样，误入歧途掉进泥坑里。为避免上述问题的出现，彰显科学论证教学的价值意义，需要加大对论证教学的呼吁，系统地认识到这一实践性教育教学的重要性，深刻反思论证教学的缺失现象，探寻其回归之路。
（一）解构论证教学主体的二元对立
二元对立思维自人类开始认识世界时就已确立并根深蒂固。基于方法论上的二元对立，必然会将教学主体割裂开来，“主体与客体”、“双主体”等所对应的师生间关系反映着本质主义主体性哲学的固化视域。教师不自觉地就处于权威的强势地位，成为知识的代言者。且不论这种强势是否如布迪厄所说的是对“文化资本”的一种争论，其结果是“一言堂”，没有师生的对话与沟通，更谈不上科学论证。科学论证要在平等尊重的氛围中开展，“主体间性”是对二元对立的主体认识论的消解。通过主体之间的接纳、倾听、质疑、反思使相互间的理解成为可能，达到一定“意义”的建构与共享，以交融的视域冲出自我囿限的二元对立藩篱，走出现代主体的迷障。
现实教学中常听到的“你知道了吗？”、“你会了吗？”、“你懂了吗？”等其实就是对认识的二元对立。教师往往努力寻求“好声音”，并陷入这样一个陷阱一关注于把“好的发言”串联起来展开教学，[8]由此陷入了认识上的二元对立的诱惑。知识的建构亦非一蹴而就、单向传输，而是不同主体间复杂交互的连续过程。理想的科学论证过程中，教师能够暂时悬置自己的观点，以“无知的姿态”去引导学生独立思考，所有的事实和观念都是平等的，不同的学习者都愿意冒着智力上的风险畅所欲言，分享不确定的观念、和谐的提出有见地的见解和异议（移情后的质疑），从一个潜在的在场者变为显现的在场者，在与他我交互中实现自我建构。
（二）重构论证教学的科学理性精神
消解方法论上的二元对立，亦可拨开论证教学的迷雾，在科学理性与主观建构之间保持必要的张力，走向和谐共生的可能。科学论证，犹如科学，源于西方。理性精神是西方近代文明的代言，理性品质也是西方科学教育所特有的。随着现代哲学的兴起，理性哲学遇到种种挑战，因过渡理性而导致“人文关怀”的缺失，“反理性”、“解构”、“后现代”等思想逐渐萌发，论证教学因其所具有的“言语思辨”、“对话与交互”和“主观建构”等特质逐渐显露且受欢迎是有其哲学基础与文化诉求的。转观我国科学教育中的论证教学，需以本土化的视野尊重历史的文化而切不可“邯郸学步”。与西方逻辑所蕴涵的分析性、系统性思维方式相对立，中国的传统文化是以直觉思维（非逻辑的体悟和灵感把握事物的本质）的整体性和模糊性为特征的。“劳心者治人，劳力者治于人”，传统文化的另一个表现是轻视操作、轻视实践，传递到科学教育中就是对科学实验等实践过程的轻视，对培养学生锲而不舍、务实严谨、精益求精等科学精神的弱化。科学理性的养成应该也必须作为论证教学的重点和突破点。
论证教学的科学理性表现于多个方面：学生能够在具体情境中自然的提出“科学主张”，能够开展真实与可证实性的“资料”和“根据”的搜集工作而非凭空臆想与经验判断，从而避免“主张、资料与根据”等论证核心要素的缺失，杜绝“有证无论”或“有论无证”等现象的出现。学生还应能够遵循共同的规则与秩序进行论证，符合逻辑、严谨可接受而不是各说各话、反唇相讥；教师是适当适时的“放手”而不是全然不顾的“放羊”，学生之间是有序的讨论而非无序的混沌。在论证教学过程中展现的是和而不同的多元价值追求、即在尊重中承认差异，有效利用师生的知识解释空间和解释权利，帮助学生完善认知结构的同时重构科学知识的合理性，从而实现“知识传承”（教学）与“人性完善”（教育）、科学知识与论证能力的多元教育目标，提高论证活动的质量，从学科教学走向学科育人。
（三）回归基于曰常生活的科学论证
科学论证教学要走向基于“生活世界”的“科学世界”而绝非简单“回归生活”。正如多尔原理强调课程的“回归性原理”，“回归”的架构是开放的，没有固定起点和终点，强调将人类的思想回到自身的能力而非数学意义上的循环，尤其关注学生的自组织能力与反思意识。[9]教学实践中，科学论证是回归的必要条件。换言之，论证教学更强调在以学科关联生活实践的过程中，架构起真实情境与符号世界间的桥梁（将间接经验转为学生的直接经验），建立学生认识中的情与知的联系，消解多学科之间的横向断裂问题。通过科学论证的过程体验学科文化，实现思维的“二次性”一指认识非合理信念形成的倾向，明确、诉诸理由与证据的情感及自我以外的视点也能公平对待的能力，促进学生批判性思维能力。[9]因此，离开科学世界盲谈“回归生活”无异于使论证教学消弭于生活错误观念中、迷失于“真实情境”中而成为一盘散沙。
结构式、科学社会式和渗透式是三种常见的科学论证教学策略。结构式论证关注论证的结构及其要素；科学社会式论证强调社会对科学的影响；渗透式论证以论证为工具建构科学的实践活动。正如科学教学过程中不能仅追求形式训练说已达成共识一般，科学论证教学中也不可仅关注论证的结构。另外，尽管我们提倡科学教学中要关注社会性科学议题、科学风险认知与决策等内容，但是亦不可因过大跨越而丢失科学教学的本源，甚至忘却学科教学的初心。有学者研究认为渗透式论证能真正提供学生全面参与科学实践的机会，充分理解科学本质，是最有希望培养科学素养的教学途径。其中，新近提出的ADI（the Argument-Driven Inquiry）模型是一种基于实验情境的探究式教学策略，PCRR（Present-Critique-Reflect-Refine）模型更适合于概念教学，两者互为补充，可覆盖大部分的科学教学的主题与内容，值得在我国开展论证教学的本土化尝试。[10]高水平论证不仅包括演绎或归纳等过程，还涉及说服（Persuasion）过程，而这两种论证模型都极其重视利用论证中的“反思”与“反驳”去说服自己或同伴的过程，关注学生基于真实情境中的批判性思维的培养，尽量减少“有据无驳”现象的出现机会。
科学论证是科学探究的核心，学生在“论”中进行假想和预设，在“证”中进行推理和建构。无视科学本质、轻视科学探究和科学论证的教学是反科学的。科学教育离不开科学发展，同时也是科学发展的基础。科学教育中的论证教学是回应科学发展的一种方式，亦是对科学本质的追问与回归。
参考文献：
[1]卢姗姗，毕华林.从“科学探究”到“科学实践”——科学教育的观念转变[J].教育科学研究，2015（1）.
[2]任红艳，李广洲.图尔敏论证模型在科学教育中的研究进展[J].外国中小学教育，2012（9）.
[3]温晓莉.苏格拉底论证方法与程序伦理的产生[J].西南民族大学学报（人文社会科学版），2010（10）.
[4]科学论证中的“科学”是指包含物理、化学、生物、自然地理等门类的自然科学；科学论证教学中的“科学”是指学校教育中的理科（包括物理、化学、生物等）。
[5]任红艳，魏亚玲.不同类型化学教师论证教学的比较研究[J]，化学教学，2017（5）.
[6]Khishfe,R.Explicit Nature of Science and Argumenta tion Instruction in the Context of Socioscientific Issues:An effect on Student Learning and Transfer[J].International Journal of Sci ence Education,2014(6).
[7]Osborne,J.F.,Patterson,A.Scientific Argument and Explanation:A Necessary Distinction？[J].Science Education,2011(5).
[8][日]佐藤学.教师的挑战：宁静的课堂革命[M].钟启泉，陈静静，译.上海：华东师范大学出版社，2012：5
[9]钟启泉.课程的逻辑[M].上海：华东师范大学出版社，2008：51，248
[10]弭乐，郭玉英.渗透式导向的两种科学论证教学模型述评[J].全球教育望，2017（6）.
责任编辑：桑尔璇
