作者：顾茜 东南大学脑与学习科学系，儿童发展教育研究所
研究生导师：柏毅 夏小俊
【摘要】：鉴于论证能力对学生在自然科学学习中的重要性，有必要找到一种解决方案，即一种期望培养学生论证能力的方法和学习途径。可以应用的方法之一是基于论证的科学探究（ABSI）学习模式与启发式科学写作（SWH）方法。本研究以环境污染为主题，以网络为基础进行自然科学学习。本研究旨在对马岭坪中学学生的论证能力进行描述。本研究为非等效组前后测设计型准实验研究，研究对象是马岭坪中学七年级的学生。实验组和对照组分别进行前测和后测。结果表明，实验班学生论证能力的得分增长0.40分。而对照班学生论证能力得分仅增长0.25分。研究者建议，为了进行明确的比较，这项研究应该在有优秀班级和普通班级的学校进行。
介 绍
自然科学研究在培养学生的思维能力方面有着非常重要的作用。学习自然科学的过程应当是学生主动去做某事的过程，而不是给学生安排事情的过程。因此，在学校自然科学的学习过程中，应强调提供直接经验的探究，使学生能够主动参与建构自己的知识。科学家在实验室进行的科学发现过程涉及到各种科学技能。带有实践活动的探究学习将使学生直接参与各种活动，如假设、计划实验、预测、解释数据、处理信息和得出结论（Duran，2014）。科学教育的目的不仅仅是对科学概念的单纯掌握，而是学习如何参与科学对话。要进行科学对话，学生必须在学习中具备论证能力，以培养学生进行论证的习惯。
在科学教育中进行以论证为中心的实践，近年来被认为是科学教学的一个基本要求，以增强学生对科学概念的理解。因此，通过科学学习来培养学生在科学语境中的论证能力变得非常重要。学生的论证能力得到提升，课堂上的学习过程会更加有趣，因为学生会以发表意见、反驳、提问或回答问题的形式积极地参与到课堂中（Heng等人，2015）。根据以往的研究，由于学生缺乏在课堂上建立论点的经验，学生对论证能力的掌握程度并不理想。此外，课堂上的科学教学仍然以教师为中心，而鲜少让学生接触到论证（Heng等人，2014）。
面对这些问题，解决方法之一是通过应用一种模式和学习方法，以期培养学生的论证能力。因此，既能提供探究经验，又能训练和发展学生的论证能力的学习是十分必要的。此外，从访谈结果来看，老师认为探究式学习模式在自然科学学习中还没有得到应用。这种学习模式对学生来说成为一种新鲜事物，其需要能够适应论证能力的发展。基于论证的科学探究是一种将科学探究与学习相结合的论证学习模式，旨在提高学生的批判性思维能力、论证能力和推理能力，以发展学生对科学本质的理解。这种基于论证的科学探究模式试图在实验活动中整合学生的论证和写作能力。学生还需要积极参与构建科学论证的实践，将其作为实验活动的一个组成部分（Choi等，2013）。基于论证的科学探究是一种论证模式，旨在建立学生对科学实践的理解，并提高对某一学科内观点的理解（Chen等，2016）。使用的学习方法是启发式科学写作（SWH）方法，这是一种基于论证的方法，旨在让学生有机会参与科学实践。SWH方法为元认知学生的发展提供了一个支持性的学习环境，因为这种基于探究的方法建立在一系列问题之上，并且以学生为中心。
方法
在本研究中，研究者采用准实验与非等效前后测设计。该设计被用于实验班，其现有的班级作为一组，选取与预期条件相似的班级（Sugiyono，2014）。之所以选择这种设计，是因为在研究期间，研究人员不可能改变现有的班级。非等效前后测设计的具体设计形式如表1所示。
表1 非等效前后测实验设计
表格信息：
A：实验班
B：对照班
O1：实验班前测
O2：实验班后测
O3：对照班前测
O4：对照班后测
X1：基于论证的科学探究（ABSI）模型与启发式科学写作（SWH）方法
X2：引导式探究模式与背景方法
本研究的对象为七年级的两个班级，共计56名学生。这两个班分别为对照班和实验班，每个班级有28名学生。对照班采用基于语境的引导探究模式的实验处理，实验班是采用基于论证的科学探究模式和启发式科学写作方法的实验处理。研究人员在位于勒巴克县2018/2019学年的某学校进行了研究。
研究过程分为3个阶段，分别为计划阶段、实施阶段和数据处理阶段。计划阶段是：1）与研究领域的教师进行访谈，特别是对目标研究学校的IPA进行访谈，以了解已经使用的方法/策略/方法/学习模式、学生在课堂上的活动以及教师遇到的任何困难；2）对目标研究学校进行观察，了解需要研究的问题；3）对基于论证的科学探究模式、启发式科学写作方法、文献能力、社会科学问题和综合网络类型的IPA学习进行实证研究及文献研究；4）准备学习工具，如课程计划、教材和学生活动表；5）准备测试和非测试形式的研究工具。测试工具是论文，包括论证能力；非测试工具包括研究者和学生学习实施情况观察表、对实验班级科学教师的访谈和学生对使用基于论证的科学探究模式和启发式科学写作方法的学习反应问卷，使用视频记录观察小组讨论和课堂讨论过程中出现的论证要素。6）对测试工具进行验证；7）对非测试工具进行验证。
实施阶段为：1）对学生的论证能力进行初步测试（前测），确定学生对环境污染主题的初步能力水平；2）在实验班上采用论证型科学探究模式及基于启发式科学写作的论证型科学探究方法，以开展学习过程。在对照班，则以情境教学法来开展探究式课堂的学习过程；3）采用基于论证的科学探究模式，结合启发式科学写作方法，对学生的论证能力进行最终测试（后测），通过学习过程得到处理后的学习结果。数据处理阶段包括：1）对研究实施过程中获得的研究成果进行处理和数据分析，对得到的数据进行正态性检验、齐性检验、假设检验和相关性检验；2）根据数据分析的结果得出结论。
结果与讨论
学生的论证能力结果如图1所示，在实验班采用基于论证的启发式科学写作的科学探究模型，在对照组班采用方法语境的引导探究模型学习后，学生的写作论证能力有所提高。但是，实验班和控制班的平均获取量是有差异的，这意味着实验班学生的书面论证能力的提高要高于控制班。实验班的N值增长为0.40，说明实验班学生论证能力的平均N值增长随着中等标准的提高而增加。而控制班的增长为0.25，则意味着控制班学生论证能力的平均N值增长随着标准的降低而提高。实验班和对照班的N值增长之间的平均差异为0.15，这意味着两个班级学生论证能力的提升程度是有很大差异的。这与研究结果一致，该研究认为，基于论证的科学探究模式的应用增强了批判性思维能力、论证技能、推理能力和工具，以发展学生对科学本质的理解（Choi等，2014）。
以论证为基础的科学探究模式也力求在实验活动中整合学生的论证和写作能力。学生还需要积极参与构建科学论证的实践，这作为实验活动的一个组成部分。此外，启发式科学写作方法是一种基于论证的方法，旨在让学生有机会从事科学实践。SWH方法通过基于论证的探究活动促进概念的改变。学生能够讨论和构建知识，通过写作反思他们的理解。然后与一群朋友进行知识的分享和比较（Kingir等，2013）。
图1
实验班和对照班学生论证能力的平均N值增长
结论
根据本研究的结果可以看出，对照班的平均N值增长为0.25的低标准，而实验类的平均N值增长为0.40的中标准，这意味着实验班的平均N值增长高于对照班。这项研究应该在有优秀和常规班级的学校进行，这样平均N值增长就会有很大的不同，可以进行清晰的比较。
查阅原文：A N Taufik International Conference on Mathematics and Science Education
DOI：10.1088/1742-6596/1157/2/022048
转自：“百研工坊”微信公众号
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