本站原创[摘 要 ]在科学教育中,辩论干预作为一种教学策略,在科学素养的培养中具有很大潜力,因而自上世纪80年代末逐渐引起科学教育实践者和研究者的关注.为此,通过依据一定的筛选标准,从关注科学素养培养的核0期刊上选择了31篇文献,从辩论干预在科学教育中应用的过程和结果两个维度,对相关研究进行了元分析.研究发现,尽管辩论干预在科学素养培养的过程和结果两个维度呈现多样性,但其在科学素养培养中的应用模式主要Y,JE三种形式：浸入式、结构式和社会科学式.此外,还对研究中涉及的其他问题以及未来研究方向等也进行了详细论述.
[关 键 词 ]科学教育：科学素养；辩论干预；辩论
[中图分类号]G420 [文献标识码]A [文章编号11672―0008(2012)01一0052―10
一、引言
科学素养是运用科学知识,确定问题,并做出基于证据的结论,从而理解自然世界以及人类活动对自然界的改变,以及做出相应决策的能力(OEDE,1999).它不仅体现于如何应用单个科学概念(Cagto,2010),更重要的是体现于如何准确高效地解释数据及建构基于证据的观点fNorris＆Phillips,2003).因此,科学素养是一个科学概念、科学研究过程与方法、元认知过程、批判性推理过程.以及科学的文化方面的整合体,这一整合体的所有因素共同反映并作用于科学的实践过程(Cagto.2010).在这个科学实践过程中,科学语言、表征工具、模型及对话等,对科学素养的培养具有极其重要的作用.
辩论作为一种独特的科学实践语言及表征工具,在科学素养的培养过程中,受到了越来越多研究者的关注.它不仅能激发学习者产生新的科学概念,进而促进深层次学习(Cagto,2010),而且辩论能力也是批判性思维的一个核心因素(Nussbaum＆Edwards,2011).辩论是一个发生于个体内部或个体与个体之间的意义协商和意义建构的过程(Cagto,2010；Nussbaum,2003；Nussbaum＆Edwards,2011).在这个过程中,彼此用一定的理由来说明自己对事物或问题的见解,揭露对方的矛盾,以便最后得到正确的认识或共同的意见,进而促进知识的协同建构与创新.辩论实质上是一个辩证的过程(Rourke&Kanuka,2007).这个过程包括逻辑辩证和社会性辩证,前者指发生于个体内部的辩论,后者指发生于个体之间的辩证(Nussbaum＆Edwards,2011).社会性辩证通过引入不同观点和视角进而影响个体的逻辑辩证(Nussbaum,2003),促进个体反思,以及批判性思维能力的提升,促进个体信息素养的提高.辩论作为一个同时涉及内省及社会方面的过程(Nussbaum＆Edwards,2011),对于科学素养的提高具有极大潜力.辩论可以是对立的,也可以是协作的.在科学课堂中,辩论通常是协作的,其目的是通过辩论这种形式,促进学生的协商和意义建构,开展科学实践,进而提高学生的科学素养.
尽管辩论干预对科学素养的培养具有极大的潜力,但辩论干预却极少应用于科学教育之中.科学教育更多的是要求学生利用既定的科学过程去验证已有的观点、知识,而不是鼓励学生去建构和创造新的观点、知识.这些教学活动更多的是关注肤浅的科学结构――检测设、方法、结果与结论,而不是关注这些活动的精髓――知识创造的话语(Caaetto,2010).辩论干预作为一种潜在激发深度学习,促进科学素养提高的方式和手段,其在科学课堂上的缺失,使科学学习成为一种简单的离散概念的积累,而不是一次次知识建构、意义创造和富有挑战的旅程.
自20世纪80年代末,辩论干预(argument-based inter―vention)逐渐应用于科学教育中.在科学教育中,辩论干预作为一种教学策略,不仅能促进学生评判性思维能力、元认知能力、沟通交流能力的发展,而且有助于学生科学概念的习得,使学习更有深度、更有意义等(Jimenez-Aleixandre＆Er-duran,2007).以上这些技能的习得有助于科学素养的提高,因此,辩论干预也就顺理成章地促进了科学素养.但辩论干预是否在实践中真正能提高科学素养,以及在多大程度上提高,鲜有研究直接回答这些问题.本研究对辩论干预在科学教育应用中的研究进行元分析,以期对该干预在科学素养培养方面的效果进行深入系统的分析,进而对该领域有一个全面深入的认识,同时为研究者对该领域进行更深入系统地研究奠定基础.
二、研究方法
(一)文献搜索与选择
本综述主要对辩论干预在科学教育应用中的相关研究进行元分析.通过关 键 词 “科学教育”(science education)+“辩论”(argument／arzmentation)在科学教育的国际顶级期刊umal DResearch Science Teaching,Science Education,ternational urnao,Science Education和学习科学的顶级期刊The umal oLearn Sciences进行搜索,根据以下四个标准：(1)实证研究；(2)辩论干预应用于科学教育；(3)研究情景是中小学科学教育：(4)发表于2002-2011年,最终确定31篇期刊文章作为本综述的分析对象.
(二)文献分析
本综述拟从辩论干预在科学教育中应用的过程和结果两个维度.对相关研究进行元分析.辩论干预在科学教育中的特征,系统深入地诠释了其应用的过程：辩论干预在科学教育中,对科学素养各个方面的提高,诠释了其应用的结果.
1.辩论干预在科学教育中的特征分析框架
科学知识的建构涉及科学的本质和科学的社会性两个方面(Ford,2008).Ford(2008)提出了一个理论分析框架,尝试对社会文化因素及本质对科学知识建构的影响进行区分.他认为,科学事实是科学的物质维度及社会文化因素(科学的社会维度)迭代交互过程的产物.科学的物质维度包括两个两个层次,一是发现本质,二是描述本质.发现本质包括确定问题、设计可行方案、精确开展调查及清晰表达沟通研究过程,描述本质包括阐释数据及建构基于证据的解释.
科学的社会维度――同行评审,对于知识的建构是至关重要的,因为它使知识建构的过程和结果有了质量控制这一监控过程.同行评审使得建构的科学知识不断朝着其共同体共同的目标发展.在Ford的理论框架下,不同的研究者及实践者对什么是科学,以及何时及如何利用辩论干预来促进科学素养的提高,会有不同的理解和决策.因而导致了不同研究的产生.
Cagto(2010)在借鉴Ford(2008)关于科学实践特征的分析及在对所综述文献初步分析的基础上,提出了对辩论干预在科学教育中的特征进行分析的框架.本综述采用Cagto(2010)的分析框架对相关文献进行分析.该概念框架包括辩论干预的性质、目的以及涉及的科学维度三个方面.
(1)辩论干预的性质.辩论干预的性质主要考虑其实施应用的教学情境.根据教学情境的不同,辩论干预分为终结活动、现象解释和辩论与调研的整合体(即辩论作为学生调研的不可分割的组件)三种.终结活动指的是在最初的科学知识教授之后,提供学生应用新习得的科学知识机会的干预,通常与科学课程不相关的一次性活动也被归为终结活动,现象解释是指要求学生通过“论点――论据”来解释一个现象或通过“论点――论据”来细化对一个现象解释的干预.当辩论作为学生细化探究问题、探究程序及知识观点的工具,并且探究问题、探究程序及知识观点的细化是学生在操作变量或进行系统有序的实验过程中进行的,这种类型的干预被归结为辩论与调研的整合体.
(2)辩论干预的目的.辩论干预的目的分为科学内容的习得,辩论结构及科学语言过程的习得和与科学相关的道德／／政治的考量的培养
(3)辩论干预涉及的科学的维度.根据Ford(2008)关于科学的理论分析框架.Cagto将科学教育中辩论干预涉及的科学的维度分为五种：社会维度(协作情境或共同体情境)、物质维度(发现本质或描述本质,一个方面)、物质维度(发现本质和描述本质,二个方面)、社会维度+物质维度(发现本质或描述本质,一个方面)及社会维度+物质维度(发现本质和描述本质,二个方面)).
2.辩论干预在科学教育应用中的结果分析
根据辩论干预在科学教育中的目的,以及科学素养的定义,本研究从以下四个方面对辩论干预在科学教育应用中的结果进行分析：科学知识的习得；科学研究过程及方法的掌握：辩论结构及科学语言过程的习得；与科学相关的道德,／政治的考量的培养.
三、研究结果
通过对文献进行综述研究发现,辩论在K-12科学教育中应用的形式多种多样,因而,辩论干预在科学教育中的特征和结果也呈现多样化.这一部分将对辩论干预在科学教育中的特征及结果进行详细分析.
(一0辩论干预在科学教育中的特征
1.辩论干预的性质
辩论干预性质的分类能够使我们对辩论被整合进教学过程的哪个阶段及辩论干预在多大程度上促进学生产生新的理解等有明确的区分.科学实践的核心是：通过建构和批判,在做实验的过程中以及从试验得出结论的过程中,不断地深化和细化观点.作为学生调研整合部分的辩论干预就是试图从本质上反映上述实践的干预.终结活动给学生提供了将新习得的知识应用于实践的机会.
(1)现象解释.在综述的文献中,辩论干预被归为现象解释的占52％(n等于16).这些干预利用辩论来解释差异事情或情境,这些差异事情或情境通常提供了同一现象的两种不同的理论.
在这一研究中,研究者要求学生解释：为什么把冰块放在两个看起来相似的位置,冰块却以不同的速度融化.在接下来的跟踪任务中,研究者要求学生解释为什么金属桌子的表面温度和木质桌子的表面温度感觉起来会不同,尽管他们被置于相同温度的环境中.在这些干预中,学生并不需要参与操纵变量的调查.
(2)终结活动.在综述的文献中,辩论干预归为终结活动的占26％(n等于8)的研究就是一个典型案例.在该研究中,首先培训学生如何对研究结果的效度和信度进行评价：然后六人一组对七个研究的摘 要 进行评价,通过的方式,就研究结果的效度和信度达成一致意见；利用摘 要 中的信息,学生通过角色扮演――雇主与雇工的形式进行辩论.雇员的论点是：健康问题与使用移动手机有关：其他学生作为专家证人,或者同意被告雇主的论点,或者同意原告雇工的论点.
Maloney和Simon(2006)所发表的研究也是该类型的一个典型.该研究描述了四个活动,在这四个活动中,要求学生根据提供的证据作出决策.例如,在第一个活动中,研究者给学生提供三种类型家的图片和描述,并要求学生决定哪一类型的家更适合沙鼠居住和生存：在第二个活动中,研究者给学生提供了三种杯子的数据,要求学生从这三种杯子中选择带哪一种去野餐；第三个活动给学生提供了一个情景,在这个情境中,蝙蝠在图书馆屋顶上.该活动中要求学生利用蝙蝠事实卡作为解决方案的依据,来决定如何解决一相关的特定问题；在第四个活动中,要求学生就三种关于摩擦力对滚动石头的运动速度影响效果的解释进行评价,并决定哪一种解释是正确的.
(3)辩论与调研的整合体.在综述的3l篇文献中,22％(n等于7)的辩论干预被归结为辩论与调研的整合体和Pereiro-Munoz(2002)和Wagon,Swain和Mcrobbie(2004)的研究就说明了这类干预涉及的特点.在Jimenez-Aleixan―dre和Pereiro-Munoz(2002)的研究中,学生研究当地的一系列沼泽地,其目的是提出适切的环境管理方案,这一调研活动围绕着一系列的拼图协作学习(cooperative learning jigsaw)活动而展开.具体活动安排如下：在前五次课中,确定调研的问题和情景――排走沼泽中的污水,同时学生分为六个小组：在接下来的七次课中,每个小组分析与环境计划提案相关的生物考量的一个方面,如美化价值、植物和动物社区及预计排水管等.小组通过建构概念图及撰写报告等方式来描述小组的研究成果：在第13-16次课中,六个小组分享了他们的调研报告.接下来这六个小组重新组合成一个整体,他们根据这些调研成果,重新创造出一个最终的调研报告：在第17次课上,学生就该调研报告进行辩论.在Watson,Swain和Mcrobbie(2004)的研究中,学生参与一调研活动,该调研关注影响纸张韧性的因素.在提供的可供参考的影响变量中,学生选择其中的一个变量(如纸张的宽度,纸张的类型等)来操作,而控制其他的变量.然后学生做出预测,开展实验,并根据证据做出结论.在这类活动中,辩论干预被整合进学生的整个调研过程中,包括决策、制订计划、实施实验以及分享结果的过程中.
2.辩论干预的目的
在所综述的31篇文献中,辩论结构及科学语言过程是辩论干预在科学课堂中应用的最主要目的.其次是科学内容的习得,再其次是辩论活动中.与科学相关的道德／／政治的考量的培养.
(1)辩论结构及科学语言过程的习得.在综述的文献中,辩论干预在科学课堂中,强调辩论结构及科学语言过程习得的文献占52％(n等于16)在ISEAS这一项目中,学生首先学习TouIrain(1958)(如图l所示)的辩论模式,然后学生围绕社会问题和科学现象提出自己的观点,并提供论证自己观点的论据.在这个项目中,学生需要完成九次基于辩论的课时(但这些研究没有提供这九次课的活动序列).第一次和最后一次课中,学生用社会科学问题作为辩论的话题,而中间七次课学生要应用科学内容,
该项目给教师提供了各种类型的任务框架,以帮助教师激发和引导学生的辩论.例如,教师首先给学生提供某一主题的不同陈述的集合,然后要求学生建构同意或反对某一陈述的论据.第二个框架是教师给学生提供一个由学生完成的、不完善的实验报告,然后要求学生就如何以及为什么改进这一报告提供建议.在这九个可用的框架中,教师最常用的是差异理论框架,即同一现象或事件的不同“观点――证据”框架.在这一框架中,教师给学生提供各种不同的观点及证据,然后要求学生评价这些不同论据的价值和意义,并就其中某一观点进行辩论.尽管这一项目也能够使学生习得科学内容及培养学生的道德,,政治的考量,但这些活动最主要的目的是学习和使用Toulmin(1958)的辩论模式.
(2)科学内容的习得.科学内容的习得是辩论干预在科学课堂中应用的一个很重要的目的,这一类型的文章占所综述文章的32％(n等于10)利用概念动画来促进科学内容的习得,概念动画以动画的形式描述了一个关于一般科学迷思概念的多重选择题.该动画的作用是作为脚手架,以促进学生对基本科学概念(例如绝缘体对热量转移的影响)进行辩论,并进而促进学生对该现象进行调查.Varelas等(2008)在其活动设计中,要求学生将物质分为固态、液态和气态三种形式,并提供书面解释来支持他们的分类.最后通过一终结性全班讨论来达到意见一致.
(3)科学相关的道德／,政治的考量的培养.辩论干预在科学素养的培养中,强调道德／／政治的考量的占16％(n等于5)(Furberg＆Ludvigsen,2008；Sadler et a1.2004；Sadler&Donnellv.2006；Sadler＆Fowler.2006；Walker＆Zeidler.2007).例如,Walker和Zeidler(2007)的研究就是针对这一目的的.在该研究中,研究者描述了七次90分钟的课,该课的目的是引导学生就“基因改变食品”的政策制定这一话题进行辩论.前两次课就基因改变食品及基因工程,给学生提供一般信息：接下来学生准备和参与政策制定的讨论.在整个研究中,研究者利用与道德和个人价值相关的科学问题作为脚手架,来激发学生进行辩论,而这些与科学问题相关的道德和个人价值能够影响科学及科学的本质.
此外,研究者还利用角色扮演来促进学生辩论技能的掌握.无论是脚手架的使用,还是角色扮演策略的采用,都表明该研究应用辩论干预的主要目的是显示科学的主观的、试验的本质及对科学的外部影响.
3.辩论干预涉及的科学的维度
科学是一个对观点进行持续地批判和意义建构的过程,在这个过程中,科学的本质起到关键性作用(Cagto,2010).但科学知识的建构同时也要受到社会文化的影响.科学实践包括物质和社会两个维度(Ford,2008).在所综述的31篇文章中,辩论干预在科学素养培养的过程中,都有涉及科学的社会维度,因此,没有任何的辩论干预仅涉及科学的物质维度.大部分研究涉及科学的社会维度及科学的物质维度中的一个方面,即发现自然或描述自然.同时仅涉及科学的社会维度的文献也占有一定比例,但同时涉及科学的社会维度及科学的物质维度中的两个方面的研究却相对较少,在这一部分,笔者对所综述文献涉及的科学的维度进行详细分析.
(1)科学的社会维度+科学的物质维度(一个方面).在所综述的31篇文献中,辩论干预涉及科学的社会维度及物质维度两个方面中一个方面的文献占68％(n--21).一个典型案例就是Chin和Osborne(2010)所作的研究.在该研究中,学生首先学习辩论相关的术语,如数据、证据、论证、反方论点及对话过程中的反驳等,以便清晰地说明自己的观点及支持观点的证据.接下来学生以小组形式共同决定：从提供的两幅图中,选择一幅,其能表征由冰点到水蒸气过程中温度是如何变化的.学生的任务、作为脚手架的问题,以及相关的证据都会提供给学生.然后学生对支持其中一幅或全部两幅图的论据进行评估：接下来,学生利用提供的相关证据或使用自己提供的任何相关证据,就其选择做出论证与说明.
Bedand和Reiser(2009,2011)所做的研究也属于这一类.在这一研究中,学生通过“调查与质疑我们的世界”这一主题来进行探究,并且通过“论点――证据――论证”这一结构对现象进行解释.该研究发生于科学与技术的课程教学过程中,其课程包括两个学习阶段：第一阶段关注入侵物种(invasive soeeies)：学生利用前三天来学习入侵物种,同时给学生提供海七鳃鳗作为案例进行研究：接下来的六天.学生探究能够使海七鳃鳗在新的环境中生存的特征.第二阶段：学生利用计算机模拟提供的数据,提出问题,并就这些问题进行辩论(例如：对于同一物种,为什么在新的环境,有的能够生存,有的却死亡了：哪些机体组织能够使海七鳃鳗在新的环境中生存下来).这一类型的干预包括社会方面和通过建构及批判基于证据的辩论来描述自然现象.但这一类型的干预并不通过辩论的方式建构和批判研究问题及研究设计.
(2)科学的社会维度.19％(n等于6)的辩论干预在科学素养的培养中,仅包括科学的社会维度(Albe.2008；Furberg＆Ludvigsen.2008.Sadler et a1.2004；Sadler＆Donnelly.2006；Sadler＆Fowler.2006).例如,Furberg和Ludvigsen(2008)所发表的研究就仅仅关注了科学的社会维度.在该研究中,其活动设计如下：位于两个城市中的学生通过基于网络的交互式平台进行合作：在每个小组中.学生就与基因工程的科学及方面相关的问题发表自己的看法,然后将这些看法整理成文章,发表于学生设计的网站上.
Sadler等(2004,2006)的系列研究也涉及了科学的社会维度,该系列研究描述了学生在访谈、科学内容及道德推理测试过程中建构的论点一论据.活动设计如下：学生首先接受关于基因疗法的一个解释,然后阅读三种情景中的基因疗法：基因疗法用于治疗疾病：基因疗法用于增加智能：基因疗法用于克隆.阅读完成之后,学生需完成以下学习任务：基因疗法是否是恰当的,并阐述其原因.这一类型辩论干预的特点是：辩论干预在科学素养的培养中,仅涉及科学的社会维度,尽管学生就知识观点进行辩论,但他们并不需要解释数据或设计实验等.
(3)科学的社会维度+科学的物质维度(两个方面).在综述的31篇文献中,涉及科学的物质维度两个方面(描述自然和发现自然)的文献共3篇,占10％(Kim＆Song.2006；Mar-tin＆Hand.2009.Watson et a1.2004)：涉及科学的社会维度和科学的物质维度中的两个方面的文献仅1篇(C.M.Pass―more＆Svoboda.2011).例如,Pasore和Svoboda(2011)所发表的研究就是涉及科学社会与物质维度两个方面的一典型案例.在该研究中,其活动描述如下：确定问题阶段：给学生提供帝王蝶和总督蝶两种不同类型蝴蝶的信息(包括这两种蝴蝶的自然历史以及有限的光合作用信息),要求学生解释为什么这两种不同类型的蝴蝶具有相同的颜色,从而激发学生借助“自然选择”这一模型来解释其相似性,进而使学生由解释部分,逐渐演进到解释整体.并进而确定哪些相关的部分可以提供辩论的情景等.识别建模方法阶段：学生以团队形式参与一生物相关的拓展性案例研究.在整个过程中,学生自己确定研究项目,选择恰当的模型来解决研究问题：在接下来的讨论及实地调查中,学生进一步明确其研究问题及发展其建模技巧.在这一阶段,学生确定围绕防止麻疹传播的疫苗进行调研.同时学生就其阅读的有关研究方法的论题进行辩论,进而确定选择什么样的模型.做出解释阶段,即数据与模型之间交互的阶段：当学生给出正确的解释和答案后,并不意味着学习的结束,而是给学生提供机会,让其探究数据和模型之间的联系.模型或解释的评价阶段：教师和学生共同决定评价标准,然后学生展示其模型或解释.
(二)辩论干预在科学教育应用中的结果
辩论干预在科学教育中的应用主要关注科学知识的习得；科学研究过程及方法的掌握；辩论结构及科学语言过程的习得；以及与科学相关的道德／／政治的考量的培养这四个方面.在这一部分,将对关注这几个方面的相关研究进行分析.
1.辩论结构与科学语言过程的习得
在所综述的文献中,辩论干预在科学素养培养中,关注如何习得辩论结构及科学语言过程的占49％(n等于15)(Albe,2008.Berland.201 1.BeAand＆Reiser.2009.2011.Chin＆Osborile.2010.Erduran et a1.2004.Maloney＆Simon.2006；MeNeill.2009.McNeill＆Krajcik.2008.Nussbaum＆Ed.wards.2011.Osbome et a1.2004；Von Aufschnaiter et a1.2008).例如,Chin和Osborne(2010)研究发现：辩论过程中,学生提出的问题能够激发他们的辩论性推理,帮助他们解决因观点不同而引起的冲突,以及促进其已经习得或正在学习.的概念发生变化.NussbRum和Edwards研究了关键性问题,及整合性反驳式辩论策略Ds.
作为一种教学方法在教授辩论及批判性思考中的作用.该研究采用了实验设计,将学生分为实验组与控制组.在该研究中,学生利用20周的时间,就教师列出的九个话题f如温室效应、饥饿、药物等)每周讨论1-2次.研究发现：与控制组的学生相比,实验组的学生能更多的提供整合每个问题双方面的论据,同时他们也能成功的建构显著的关键性问题,尤其体现于权衡利弊及实际的创造性问题解决方面,
2.科学相关的道德／／政治的考量的培养
在综述的31篇文献中,关注与科学相关的道德／／政治的考量的培养的文献共6篇,占19％(Furberg＆Ludvigsen.2008.Sadler et a1.2004.Sadler＆Donnelly.2006.Sadler＆Fowler.2006.Walker＆Zeidler.2007.Wu＆Tsai.2007).例如,Walker和Zeidler(2007)研究发现：学生提供的与科学本质相关问题的答案反映了概念的试验性、创造性及主观性特征及科学的社会方面的特征.在辩论讨论中,学生并没有使用科学的本质特征,而是更多地使用了事实性证据,这些事实性证据导致辩论最终以推理错误及个人攻击而结束,这表明在使用社会科学问题方法探究科学的本质方面时,需要良好的设计,从而使学生能够在一个决策环境中应用这些概念,而不仅仅是深化对科学概念本质的理解.
Wu和Tsai(2007)研究发现：少于40％的学生能够就反方观点进行反驳；并且支持性论据的大量使用并不能保证学生能够建构相反的论据及反驳论据,此外.本研究还发现,学生从学校习得的科学知识为就社会科学论题进行更好的论证推理及决策奠定了重要基础,
3.科学内容、科学研究过程与方法的掌握
在所综述的3l篇文献中,关注如何习得科学知识fClark＆Sampson.2007.Naylor et a1.2007；Sampson＆Clark.2009；Sampson et a1.2011：Varelas et a1.2008),及掌握科学研究过程与方法(M.Jimenez-AIeixandre＆Pereiro-Munoz.2002.Kim＆Song.2006.Martin＆Hand.2009；C.M.Pass―more＆Svoboda,2011)的各占16％(n等于5).在这一部分.将对关注二者的相关研究进行综合分析.科学知识的习得、科学研究过程及方法的掌握,是辩论干预在科学教育中最重要的目的之一,其在很大程度上决定着学生科学素养的培养.但在科学教育过程中,鲜有研究直接回答如何利用辩论干预,促进学生科学知识的习得以及科学研究过程和方法的习得.
Martin和Hand(2009)发现,辩论结构与科学写作策略(Science Writing Heuristic,SWH)的深度整合,能够促进学生科学研究过程与方法的掌握.SWH由反思性思考和写作两部分组成,通过这些活动.课堂成为培养科学推理的主阵地.当使用SWH时,以下这些问题作为学生科学调研的脚手架：我的问题是什么这些问题如何验证如何开始我的调研我的观点是什么哪些证据可以支持我的观点如何将自己的观点与他人的观点相比较在整个调查过程中,我的观点、概念发生了哪些变化
SWH允许学生确定他们自己的研究问题,选择和使用自己提出的研究方法来解决问题及实施调研等,因而,SWH能够激发学生提出自己的观点,以及促进学生科学推理的培养：提问模式的转变能够促进学生表达自己的声音,而随着学生声音的增加,科学辩论的因素就不断得到实践.
Kim和sonK(2006)在其研究中,就其建构的“辩论式科学探究”模型在科学素养培养中的效果进行了研究研究发现,辩论中学生用到的证据76.5％是自己的证据,并且在批判性讨论中,学生使用各种各样的认知与社交策略：批判性讨论过程包括聚焦、交换、辩论及结束四个阶段,聚焦是有效批判性辩论的一个关键影响因素：在辩论过程中,学生提高了其数据解释能力及研究设计能力：辩论活动作为一个提供调研反馈的关键活动,对科学研究过程及科学方法的改进和提高具有关键性影响.辩论式科学探究这一模型中的探究活动由两种活动组成,即实验活动和辩论活动.试验之后,教师引导学生通过阅读和撰写系列研究报告(进行同行审批),及通过批判性讨论进行口头辩论等方式,引导学生表达自己的观点及使用适切的论据论证其观点的合理性.阅读和写作阶段是批判性思考的一个重要阶段：同时通过阅读和写作的方式来提出论点及准备适切的论据也是批判性讨论的一个准备阶段.一般来说,批判性讨论经历聚焦、辩论、交换及结束四个阶段,每一个阶段在建构批判性讨论的过程中都起到一特定作用,
Pasore和Svoboda(2011)认为,科学学习中的建模活动其本质上是一种辩论行为：从确定问题,到选择恰当的模型来解决问题等各个方面,都涉及说服行为.Pasore和Svoboda(2011)在其研究中,就Pasore等(2009)提出的建模实践框架在科学素养培养中的效果进行了研究.
研究发现,在调研过程中,该模型能有效地激发学生进行辩论,进而促进学生的意义建构及科学辩论技巧的习得.在这个框架中,“模型”被置于特定学科实践活动的中心.“模型”与“数据”模式被嵌套在“解释”之下是为了说明：“解释”不同于“模型”,但这些解释为模型与从现象概括出的特定“数据模式”之间建立关系提供了框架.同时这些“解释”和“模型”要接受基于实证标准和概念标准的双重评价,从而使其通过迭代过程,不断趋于完善.此外.特定学科中的主要模型及解释为实践标准的建立提供了重要的素材,这些标准将成为实践者观察世界及确定需探究现象的滤镜.
四、讨论与启示
本综述从过程和结果两个维度,对辩论干预在科学素养培养中的相关研究进行了元分析.辩论干预在科学教育中的特征反映了其应用的过程,而辩论干预在科学教育中的作用反映了其应用的结果.通过对辩论干预在科学教育中应用的过程及结果进行分析,我们发现：尽管辩论干预在科学素养的培养中,无论在特征方面,还是在结果方面,都具有极大差异,但辩论干预在科学素养培养中主要有以下三种应用模式：浸入式――辩论干预深度整合于科学教育中；结构式――关注科学语言过程及辩论结构的习得：社会科学式――体验科学与社会交互的过程中.习得与科学相关的道德,,政治的考量(Cagto,2010).
(一)辩论干预在科学素养培养中的应用模式
1.浸入式
这一类型模式的特点是,在调研情境中,在使用科学辩论的过程中,掌握科学辩论的技巧,其目的是促进科学素养的培养.辩论干预仅仅是促进科学素养培养的工具和手段,其内嵌于科学实践过程中,深度整合于学生的调研过程.在这一模式中,通常通过提示、问题、小组任务的选择与确定以及迷思概念等来促进科学情境中,科学辩论的展开,其目的是促进学生科学知识的习得,科学技能的掌握,及与科学相关的道德,／政治的考量的培养.
例如,Chin和Osborne(2010)就学生的书面及口语问题在促进协作辩论方面的潜力进行了研究.研究发现在协作辩论中,对问题的关注能够促进学习者详细阐述其困惑,提出明确的观点或概念(或迷思概念),识别和建立相关核心概念之间的联系,建构解释以及当观点受到质疑时,思考其他观点等.给学生制造认知冲突是帮助学生在调研过程中,习得辩论技巧,进而促进科学素养提高的另一策略.
还例如,Clark和Sampon(2007,2008)利用“PersonallSeeded Discussions'’这一计算机软件来帮助学生制造认知冲突.该软件能够根据学习者初期对于科学现象解释的差异,组织不同的讨论组.
2.结构式
这一模式的特点是首先教授学生辩论结构,然后要求学生在科学情境或社会科学情境中应用这一结构,其目的是帮助学生习得辩论结构及科学语言过程.这一模式在IDEAS项目(Erduran et a1.2004；Osborne et a1.2004；Simon et a1.2006；Von Aufschnaiter et a1.2008)以及McNeill的系列研究中(Bedand＆MeNeill.2010.McNeill.2009.McNeill＆Krai―cik.2008；McNeill et a1.2006)尤为明显.
在IDEAS这一项目中,学生首先学习Toulmin(1958)的辩论结构,然后学生需围绕研究者提供的九个辩论主题应用这一辩论结构.该项目要求学生通过评估针对同一科学现象提供的证据,来提供解释或辩论.McNeill及其同事所关注的论点――论据――论证结构,要求学生在提供化学变化相关的科学现象现象的书面论据解释中使用并习得这一结构.学生首先学习这一辩论结构,然后研究者通过脚手架如问题等帮助学生掌握这一结构.在学生逐渐习得这一个辩论结构的过程中,脚手架将逐渐淡出.
此外,Nussbaum和Edwards(2011)探究了关键性问题,及整合性反驳式辩论策略Ds作为一种教学方法在教授辩论及批判性思考中的作用.研究发现：Ds能促进学习者整合每个问题双方面的论据：同时,该策略在促进学习者建构显著的关键性问题,尤其体现于权衡利弊及设计实际的创造性解决方案方面,具有显著效果.这一系列研究的重点是论点――论据――论证这一辩论结构的习得,尤其是论据的建构.
3.社会科学式
这一模式强调在体验科学与社会的交互中,习得与科学相关的道德／,政治的考量.科学与社会的交互包括科学情境中,道德的、的及政治的考量,以及与科学相关决策的影响.在这一模式中,社会科学问题及基于科学的、技术的、社会的干预都用作学生参与辩论的情景,辩论是学生习得与科学相关的道德,／政治的考量的工具和手段.该模式的其目的是：使学生在应用科学知识时,能意识到与科学知识相关的道德的、的及政治的考量；而不是通过辩论使学生建构对某一科学原理的理解.
在科学实践活动中,做出科学的解释与培养与科学相关的道德的、的考量同等重要(Furberg&Ludvi~sen,2008).这些干预一般发生于终结活动中,如辩论或角色扮演.例如,Sadler等(Sadler et a1.2004.Sadler＆DonneHy.2006.Sadler＆Fowler、2006)所作的系列研究中,使用了上述类似的干预：当学生阅读基因疗法的相关文献及段落时,要求学生回答基因疗法是恰当的还是不恰当的,并就恰当及不恰当的观点提供基于证据的解释.研究发现：内容知识、道德及辩论的质量之间并不存在显著的关系,学生在运用内容知识的过程中,极少呈现出某种模式,但大部分学生都认为社会科学问题属于道德问题,
(二)未来研究方向
1.关注如何在实践中应用浸入式以及实现三种模式的整合
通过对辩论干预在科学教育中的过程及结果进行分析,发现辩论干预在科学素养培养中的三种模式――浸入式、结构式和社会科学式,都从一定程度上促进了学生科学素养的提高.但这三种模式究竟在多大程度上能够促进科学素养的提高这一问题与辩论在科学素养培养中的角色有关.
在浸入式模式中,辩论干预作为学习者建构和理解科学原理及科学文化实践的工具与手段,其内嵌于学习者科学探究的整个实践过程中,包括确定问题、实验设计、解释数据及建构基于证据的论点等所有过程；结构式模式的目的是帮助学习者习得科学语言过程及辩论结构,从而使学习者能够在不同情境中使用这一技能,其主要关注论点的表达及辩护,尽管这一模式也给学习者提供一些操作数据、解释数据或操作实验的机会：社会科学式模式的目的是利用辩论这一工具,来帮助学生探究影响科学的社会因素(如道德的、的及政治的问题),进而帮助学生建立完善的科学价值观,同时这些问题也为科学教学提供了一个真实的情景.
科学素养是指精确、高效地阐释和建构科学观点的能力,其体现于对科学原理、科学过程及科学论点的理解与建构(Cagto,2010).而所有上述这些能力都与学习者的认知以及元认知过程,批判推理及沟通能力息息相关.因此,辩论干预在科学素养培养中的目的不是辩论技能的传授,而是通过辩论这一工具与途径,让学习者了解和掌握科学实践这一过程,让学习者体验科学知识与科学原理在真实情境中建构的过程.从这一角度考虑,只有浸入式这一模式能够全面地促进学生科学素养的提高,包括科学的认识论维度与文化维度,即不仅促进学生科学知识、科学技能的习得,同时也促进学生科学态度及科学价值观的建立与完善.但目前关于这一模式的研究在科学教育领域仅仅处于起步阶段,鲜有研究关注如何在有效和高效的科学素养的培养过程中,应用这一模式.
科学素养不仅包括确定何时使用科学知识的能力,还包括确定使用哪一种知识最恰当的能力(Ca,to,2010).学习者所使用知识的质量依赖于其对迁移情境中各种模式的熟悉程度――这种熟练程度可以使学习者快速提取相关知识.来对情境做出反应.因此,学习者背景知识的牢固程度,对科学知识、原理理解的深度等对科学素养的培养也是至关重要的(Branord,Brown,＆Cockin,2000).但在现实的科学教育中,由于资源、时间的限制等方面的因素的影响,学校通常很难给学生提供足够多的科学实践机会,使学生能够在不同情境中使用习得的科学知识、原理,进而使学生能够辨别各种不同的模式以促进迁移学习的发生.
尽管沉浸模式能够使学习者有机会参与科学实践的整个过程,接触和感悟所有科学实践的基本要素,但有限的学习资源和时间,通常使这种模式的学习质量大打折扣.而结构式和社会科学式与沉浸式相比,却能够在相对较短的时间内,习得特定的科学素养.因此,如何根据学生的知识基础以及学习时间、资源等,选择不同的模式,或尝试将不同模式进行组合使用,从而最大化辩论干预在科学素养培养过程中的效果,将是一个富有前景但极具挑战的研究方向.
2.辩论干预在科学教育应用中的设计研究
科学素养要求学习者能够根据既有的知识,从文本、对话及其他的表征工具中去推断和解释其意义.在阅读与写作中,修辞知识与内容知识之间的交互是解释、推论与新知识建构的内驱力(Norris＆Phillips,2003).而修辞知识在很大程度上依赖于共同体的社会、文化方面(Gee,2004).同样,在科学领域,科学原理、科学知识及共同体规范(根植于共同体的科学实践中)之间的交互是科学素养发展的动力.通过参与科学实践活动.学生能够更好地理解科学实践活动,思考科学的基本要素(如变量控制、错误等)：通过调研.在建构和批判观点的过程中,学生将逐渐感触并掌握科学的基本要素(Ford,2008),进而掌握科学实践的过程及技能.
Sadler等(2004)从辩论、科学的本质、概念理解及对信息的批判性评价四个方面,对13篇相关文献进行综述.发现：学生通常提出不合理的论点,并且在辩论的建构的过程中,会试图接受反方的观点：学生通常不利用科学的证据来帮助自己做出决策：在与特定内容相关的辩论中,学生的内容知识会影响他们的推理能力；学生不能够很好得分析和评估论点及论据.
Berland(2011)研究发现,课程实践影响学生对辩论的不同观点的反应,并且学生当前所处的学习环境能够影响学生对其持有的观点进行论证的频率.此外,该研究还表明,在支持学生辩论互的实践中,现有的课堂实践及活动结构会影响学生对不同观点的反应.Naylor,Keogh和Downing(2007)研究发现,适切的激励能够使学生参与科学讨论,促使他们共同建构科学的论点――论据；而且适切的激励、清晰的课程及清晰的促进学生概念发展的学习目标的有效结合,能够帮助相对年龄较小的小学生产出富于价值的科学观点及论据.
上述研究表明,辩论干预在科学教育中应用的效果,在很大程度上取决于辩论干预的设计.但目前鲜有研究关注辩论干预在科学素养培养中的设计及其相关问题.因此,辩论干预在科学素养培养中的设计问题及模式研究问题,将成为制约培养科学素养的关键问题之一.
3.辩论干预在科学教育应用中的教师支持研究
辩论干预在科教育中应用的效果,很大程度上依赖于教师如何在其教育实践中实施辩论干预.McNeil和Kraicik(2009) (McNeill＆Krajcik,2009)研究发现,在教授学生辩论结构及辩论语言的过程中,课程架构与教师实践之间是一种协同关系,因为课程架构作用的发挥最终依赖于教师如何在实践中实施这一结构.此外,该研究还发现情境特定的课程架构在支持学生为现象解释提供科学论据方面更加有效,但这一有效性的前提是教师能够就学生的论点、论据及论证框架提供明确的与领域知识相关的一般性支持.
Berland和McNeil(2010)研究发现教师对辩论的不同理解,体现在对学生辩论过程中提供的支持上,并影响其教学实践.尽管教师使用同一课程,但由于对辩论的理解不同,对学生提供的支持不同,因而产生的教学效果也就不同.教师对辩论这一复杂探究性实践的简化,导致了学生不良学习效果的产生,体现在学生为解释现象,利用恰当的论据及推理过程.撰写论点论据的能力方面.课程材料对教师在科学课堂上为科学辩论提供适切的支持提供了重要依据,但教师如何使用这些材料直接影响着学生的学习效果.
Drive等(2000)认为,在促进学生参与辩论的过程中,教师的作用不容忽视,教师的帮促角色在很大程度上决定着学生能否产生富有成效的科学辩论过程、论点及论据(Driver,Newton,＆Osborne,2000).
Martin和Hand(2009)研究发现：教师在促进学生辩论方面起到关键作用：科学写作策略在教师教学实践转变过程中具有极为重要的作用,但教学实践的转变并不是一个简单的事情,即使是对于富于教学经验的老师来说,教学实践模式的转变也需要时间,因此,为促进教师在教学实践中使用基于探究的教学策略和方法,教学需要得到相应的支持和帮助.Drive等(2000)也发现,在如何促进基于辩论的讨论发生时,教师经常束手无策.
目前,关于如何就教师在科学教育中高效应用辩论干预提供支持,还是一个崭新的领域,鲜有研究涉及之一领域.因此,未来研究需要就哪些因素影响教师在科学素养培养中应用辩论干预,这些因素在多大程度上影响,以及如何促进教师应用辩论干预的教学实践模式的转变等进行深入系统地研究.
[参考文献]
[1]Albe.V.When scientific knowledge.daily life experi.ence.epistemo―local and social considerations intersect：students argumentationin group discussions on a SOCIO―scientific issue.Research in Sci―ence Education,2008,38(1),67―90.
[2]Berland,L K.Explaining vaflatloH in how classroom munitiesadapt the practi ce of scientific argumentation Journal of theLearning Sciences,2011,20(4),625―664.