高中物理教師科學(xué)論證能力診斷研究

［摘 要］依據(jù)圖爾敏論證模式構(gòu)建了同時考慮論證要素和論證過程的科學(xué)論證能力診斷框架，相對于國內(nèi)只考慮論證要素而忽視論證過程的相關(guān)框架是一個進(jìn)步。進(jìn)一步采用文獻(xiàn)研究方法，對高中物理教師的科學(xué)論證能力展開了研究。發(fā)現(xiàn)高中物理教師在科學(xué)論證過程中存在論證意識和擴(kuò)展意識不足、論證邏輯混亂等問題，并嘗試給出了解決問題的方法，以期為提高高中物理教師的科學(xué)論證能力提供參考，為高中生的科學(xué)論證能力培養(yǎng)提供借鑒，也為高中物理教師專業(yè)發(fā)展的課程設(shè)置提供有益啟示。

［關(guān)鍵詞］科學(xué)論證；高中物理教師；文獻(xiàn)研究；核心素養(yǎng)

［中圖分類號］G633.7 ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］A ［文章編號］1005-4634（2024）06-0044-07

1 問題的提出

1993年，庫恩（Kuhn）提出“科學(xué)即論證”的觀點，并指出應(yīng)將論證作為科學(xué)思維的內(nèi)核^［1］。1995年，哈維（Harvey）提出“是理性將教育與論證聯(lián)系在一起”，從哲學(xué)的角度為教育工作者提供了關(guān)心論證的理由^［2］。之后，科學(xué)論證逐漸受到各國重視，成為其科學(xué)教育的重要內(nèi)容。我國也于2017年將科學(xué)論證納入高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)的體系^［3］4，此后，科學(xué)論證一直受到廣泛關(guān)注，成為我國課程改革的重要方向^［4］。

“科學(xué)論證是科學(xué)探究中一項重要的活動，是由一人或多人利用事實證據(jù)、理論知識以及邏輯推理，對觀點和主張進(jìn)行支持和證實的實踐活動，其中包含對他人觀點的回應(yīng)和反駁?！?sup>［^5］要發(fā)展學(xué)生的科學(xué)論證能力，首先教師要具備這種能力。但國內(nèi)外的多項研究表明，當(dāng)前教師對科學(xué)論證的認(rèn)識不足，科學(xué)論證的能力普遍偏低^{［6］111，［7］5}，教師在課堂教學(xué)中不能采用有效的策略引導(dǎo)學(xué)生展開論證活動^［8］126，包括高中物理教師在內(nèi)的教師的科學(xué)論證能力亟需提高。為了制定出更具針對性的提高策略，需要找出高中物理教師科學(xué)論證過程中的問題所在。為此，對高中物理教師的科學(xué)論證能力進(jìn)行診斷性研究就變得十分必要。

傳統(tǒng)上，對科學(xué)論證能力水平的測量一般采用對話^［9］1006、問卷調(diào)查^［7］4或紙筆測驗的方式^［10］。但這些方式本研究不予采用，理由是在對任務(wù)解決者展開提問時，問題本身已經(jīng)不可避免地包含了提示性信息，比如：你對這個問題有什么觀點？（提示并強迫任務(wù)解決者提出觀點）你能區(qū)別這個問題中的觀點和證據(jù)嗎？（提示任務(wù)解決者要區(qū)別觀點和證據(jù)）并說明理由（提示任務(wù)解決者要尋找證據(jù)并進(jìn)行邏輯推理），等等，這樣的提示性語言將嚴(yán)重降低測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此，本研究將在“自然狀態(tài)”下對任務(wù)解決者（高中物理教師）進(jìn)行診斷性研究。所謂“自然狀態(tài)”指的是研究者不能對任務(wù)解決者進(jìn)行任何的提示和干擾，這就需要任務(wù)解決者自己選擇問題情境、根據(jù)問題情境提出觀點并對觀點進(jìn)行論證。本研究認(rèn)為，高中物理教師在進(jìn)行教學(xué)研究論文寫作時恰恰滿足上述要求：他們在教學(xué)實踐中會遇到一些問題情境，在這個情境下自覺地提出自己的觀點，并對觀點進(jìn)行論證，最后形成研究性成果并公開發(fā)表。

在選擇研究方式之后，還要考慮構(gòu)建科學(xué)論證能力診斷框架。雖然國內(nèi)關(guān)于學(xué)生科學(xué)論證能力的分析框架已有不少^{［3］4，［11-12］}，但這些框架只關(guān)注到了科學(xué)論證能力的要素，比如，觀點、證據(jù)、推理等，而忽視了科學(xué)論證的過程。因此，已有研究對科學(xué)論證能力的診斷是片面的。喬納森（Jonathan）等人根據(jù)圖爾敏論證模式（Toulmin’s Argument Pattern）建立了評估論證質(zhì)量的分析框架^［9］1008。該框架既關(guān)注了科學(xué)論證的要素，又關(guān)注了過程，但其主要用于評估兩人或多人對話式的論證，不適合診斷教師在“自然狀態(tài)”下寫作的研究性論文。因此，本研究借鑒了喬納森（Jonathan）等人建立科學(xué)論證能力分析框架的經(jīng)驗，根據(jù)圖爾敏論證模式（TAP）的內(nèi)容構(gòu)建了適合診斷教師在“自然狀態(tài)”下寫作研究性論文的科學(xué)論證能力診斷框架。

本研究的具體研究問題是：（1）任務(wù)解決者（高中物理教師）在進(jìn)行科學(xué)論證的過程中容易出現(xiàn)哪些問題？（2）出現(xiàn)的問題可否解決？（3）如果這些問題可以解決，解決的方案可能是什么？

最后需要指出的是，由于證據(jù)、推理等的復(fù)雜程度不同，任務(wù)也將表現(xiàn)出不同的復(fù)雜性^［13］24。用復(fù)雜性不同的任務(wù)進(jìn)行測評，必然會得到關(guān)于任務(wù)解決者的具有差異性的測評結(jié)果。本研究所關(guān)注的不是測評結(jié)果中高物理教師所表現(xiàn)出的科學(xué)論證能力水平的高低，而是通過診斷研究，發(fā)現(xiàn)教師在科學(xué)論證過程中所出現(xiàn)的問題，并提出可能的解決方案。

2 研究設(shè)計

2.1 科學(xué)論證能力診斷框架

科學(xué)論證包括觀點、證據(jù)、推理等主要要素^［9］999，同時科學(xué)論證也是一個過程^［13］24，科學(xué)論證能力表現(xiàn)為在科學(xué)論證的過程中對論證要素進(jìn)行正確、合理的組織?？茖W(xué)論證開始于一個特定的主張（觀點），繼而提出該主張（觀點）所依據(jù)的根據(jù)（證據(jù)）。接下來，通過觀察、實驗、分析與推理，得出主張的規(guī)則、原則或推論^［14］。科學(xué)一般始于問題情境，從問題情境中提出觀點。因此，本研究將問題情境放在科學(xué)論證過程的開端。論證意識是指對何謂論證、如何有效論證的清醒認(rèn)識與合理運用^［15］。心理學(xué)的研究表明，意識會對行為產(chǎn)生顯著的影響，為此，本研究將產(chǎn)生論證意識放在分析與推理行為的前面。綜合上述分析，可以發(fā)現(xiàn)，科學(xué)論證從問題情境出發(fā)，經(jīng)歷了提出觀點、產(chǎn)生論證意識、調(diào)用論證知識、進(jìn)行邏輯推理、對觀點作出評價等一系列的過程。從問題情境中提出觀點：一般不是一個邏輯思維的過程，而是一個直覺思維的過程；產(chǎn)生論證意識的過程：包含對觀點進(jìn)行判斷，意識到觀點與證據(jù)的不同，由此產(chǎn)生尋找證據(jù)并用證據(jù)證明觀點的意識；調(diào)用論證知識：包括論證需要的事實證據(jù)、實驗證據(jù)、學(xué)科知識等，為后面的推理過程作好鋪墊；進(jìn)行邏輯推理的過程：包括對調(diào)用的一系列知識進(jìn)行合理組織的過程，邏輯推理可能成功，也可能不成功，在遭遇失敗時，重新調(diào)用更多的相關(guān)知識進(jìn)行新的邏輯推理；對觀點作出評價：首先，包括判斷觀點的正確性并合理作出取舍，其次，還需要考慮正確的觀點可否應(yīng)用或可否擴(kuò)展其適用范圍，是否可與其他知識或事實建立聯(lián)系，對于錯誤的觀點可否修正后重新進(jìn)行論證等。

根據(jù)上述分析，科學(xué)論證能力診斷框架的學(xué)科論證能力分成5個水平，如表1所示。

表1中每一水平內(nèi)容包含上一水平等級所有內(nèi)容，并在此基礎(chǔ)上增加對進(jìn)階性的更高要求。水平1標(biāo)志著能夠提出觀點；水平2標(biāo)志著可以產(chǎn)生論證的意識；水平3標(biāo)志著可以調(diào)用論證所需的知識和證據(jù)；水平4標(biāo)志著可以進(jìn)行正確的論證；水平5標(biāo)志著可以擴(kuò)展并聯(lián)系其他觀點。

進(jìn)行科學(xué)論證的過程會涉及到兩種基本的思維形式：直覺思維和邏輯思維。觀點的提出一般依靠直覺思維，邏輯推理一般依靠邏輯思維。需要特別注意直覺思維與邏輯思維的關(guān)系，只有認(rèn)清它們的關(guān)系，才能進(jìn)行正確的科學(xué)論證。

一般來說，直覺思維是創(chuàng)造性思維的重要形式，人類通過直覺產(chǎn)生新思想，實現(xiàn)認(rèn)識上的飛躍。直覺作為一種非邏輯思維，是對事物本質(zhì)直接而迅速地判斷，是解決問題思路的直接捕捉。從本質(zhì)上講，直覺是一種大膽的猜測^［16］。蘇聯(lián)物理學(xué)家福克曾表示：“偉大的以及不僅是偉大的發(fā)現(xiàn)，都不是按邏輯的法則發(fā)現(xiàn)的，而都是由猜測得來；換句話說，大都是憑創(chuàng)造性的直覺得來的?！?sup>［^17］對于由直覺思維所做出的猜測的可靠性，愛因斯坦和英費爾德曾在《物理學(xué)的進(jìn)化》中表示：“以直覺為主導(dǎo)的推理方法是靠不住的……基于直接觀察的直覺結(jié)論并不總是可靠的，因為它們有時會引向錯誤的線索?！?sup>［18^］因此，“直覺成果出現(xiàn)以后，隨即而來的便是進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嫾庸ず驼怼獙χ庇X的成果進(jìn)行邏輯論證和實踐檢驗……它們兩者的關(guān)系是互補的，是科學(xué)進(jìn)步的兩翼。”^［19］邏輯思維與直覺思維是科學(xué)思維的兩種基本形式?！斑壿嬎季S的基本思維形式是概念、判斷、推理，由此決定著邏輯思維的本質(zhì)和特征。邏輯思維的思維形式是逐級建構(gòu)的。人們以概念為思維的細(xì)胞，在概念的基礎(chǔ)上構(gòu)成判斷，在判斷的基礎(chǔ)上進(jìn)行推理，由已知的東西出發(fā)得到新知。由此決定了邏輯思維具有間接性和概括性，是一種分析性的、程序性的、論證性的思維。”^［20］簡單來說，直覺思維可以產(chǎn)生大膽的猜測，但這個猜測并不總是可靠的，需要用邏輯思維去論證，只有能經(jīng)受住邏輯論證的猜測才是可靠的。

2.2 研究對象和研究方法

在教學(xué)研究論文的寫作過程中，教師有時間進(jìn)行縝密周全的思考，也可以尋找各種知識、證據(jù)等展開論證。在這一過程中能夠展現(xiàn)他們真實的科學(xué)論證能力，并且他們處于一個相對自然的狀態(tài)（沒有參與公開測評時的緊張氛圍與提示性語言等）。因此，本研究采用文獻(xiàn)研究法診斷高中物理教師的科學(xué)論證能力。在論文所涉及的教學(xué)內(nèi)容上，本研究選擇了“修正半偏法測電表內(nèi)阻的誤差”主題作為診斷高中物理教師科學(xué)論證能力的測量工具。傳統(tǒng)的半偏法測電表內(nèi)阻的實驗存在系統(tǒng)誤差^［21-22］，通過中國知網(wǎng)文獻(xiàn)檢索系統(tǒng)可以獲取高中物理教師發(fā)表的相關(guān)文獻(xiàn)，文獻(xiàn)中所提出的修正系統(tǒng)誤差的方法就是高中物理教師針對這一真實問題情境給出的作者本人的觀點。本研究結(jié)合“科學(xué)論證能力診斷框架”，分析高中物理教師在消除或降低系統(tǒng)誤差中所涉及的科學(xué)論證過程。

2.3 數(shù)據(jù)來源與數(shù)據(jù)收集方法

本研究的數(shù)據(jù)來源于中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)收集方法如下：在“總庫”中以“主題”方式進(jìn)行搜索，收集相關(guān)文獻(xiàn)。首先，分別以關(guān)鍵詞組合“‘半偏法’與‘誤差’與‘改進(jìn)’”“‘半偏法’與‘誤差’與‘清除’”“‘半偏法’與‘誤差’與‘修正’”進(jìn)行搜索，得到關(guān)于修正半偏法誤差的相關(guān)文獻(xiàn)。對得到的所有文獻(xiàn)進(jìn)行匯總，為了避免遺漏，以“半偏法”為關(guān)鍵詞進(jìn)行搜索，并對已經(jīng)匯總的文獻(xiàn)進(jìn)行核實和補充。其次，對匯總的文獻(xiàn)進(jìn)行內(nèi)容分析，根據(jù)“改進(jìn)方案”的類型進(jìn)行分類。再次，對每篇文獻(xiàn)進(jìn)行仔細(xì)的內(nèi)容分析，按照“科學(xué)論證能力診斷框架”為每篇文獻(xiàn)的論證過程劃分水平等級。從次，統(tǒng)計各類改進(jìn)方案的各種等級文獻(xiàn)的數(shù)目，分析特征，找出問題。最后，尋找可以參照的標(biāo)準(zhǔn)，分析出現(xiàn)的問題可否解決、如何解決。

3 研究實施過程與結(jié)果

3.1 研究實施過程

本研究在中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行搜索，截止到2023年11月24日，在“總庫”中以“主題”方式搜索關(guān)鍵詞組“‘半偏法’與‘誤差’與‘改進(jìn)’”，得到39篇相關(guān)文獻(xiàn)；搜索關(guān)鍵詞組“‘半偏法’與‘誤差’與‘消除’”，得到20篇相關(guān)文獻(xiàn)；搜索關(guān)鍵詞組“‘半偏法’與‘誤差’與‘修正’”，得到6篇相關(guān)文獻(xiàn)。三類文獻(xiàn)匯總并除去重復(fù)文獻(xiàn)共得到50篇相關(guān)文獻(xiàn)。為了避免重復(fù)和遺漏，在“總庫”中以主題方式搜索“半偏法”得到324篇文獻(xiàn)，一一進(jìn)行核實后增加0篇文獻(xiàn)。為增加文獻(xiàn)數(shù)量，在“總庫”中以“主題”方式搜索“‘電表內(nèi)阻’與‘改進(jìn)’”，得到24篇相關(guān)文獻(xiàn)；搜索“‘電表內(nèi)阻’與‘消除’”，得到28篇相關(guān)文獻(xiàn)；搜索“‘電表內(nèi)阻’與‘修正’”，得到8篇相關(guān)文獻(xiàn)，經(jīng)過內(nèi)容分析增加文獻(xiàn)1篇，最后得到51篇待進(jìn)一步研究的相關(guān)文獻(xiàn)。

對51篇文獻(xiàn)進(jìn)行內(nèi)容分析，發(fā)現(xiàn)兩類比較常見的改進(jìn)方法：一類是“在干路中添加電流表”^［23］，另一類是“在干路中添加補償電阻”^［24］。兩類改進(jìn)方法所涉及到的文獻(xiàn)共27篇。分類匯總發(fā)現(xiàn)，“在干路中添加電流表”的高中物理教師的相關(guān)文獻(xiàn)共有18篇，“在干路中添加補償電阻”的高中物理教師的相關(guān)文獻(xiàn)共有6篇。此外，還分別獲得了4篇和3篇大學(xué)物理教師關(guān)于這兩類改進(jìn)方案的文獻(xiàn)。這些文獻(xiàn)將用于分析和對比高中物理教師與大學(xué)物理教師的科學(xué)論證能力，并對發(fā)現(xiàn)的問題的可解決性作出判斷。

在對選出的文獻(xiàn)進(jìn)行分類統(tǒng)計的過程中，為了驗證表1的科學(xué)論證能力診斷框架對文獻(xiàn)的評價是否具有一致性，先后進(jìn)行了兩次評價，兩次評價相隔數(shù)天時間并分別獨立做好記錄。對比發(fā)現(xiàn)，兩次評價結(jié)果完全相同。這說明表1的科學(xué)論證能力診斷框架具有較好的信度。另外，表1的科學(xué)論證能力診斷框架充分考慮和借鑒了前人的研究成果，包括了科學(xué)論證的要素、科學(xué)論證過程等，因此具有較好的效度。

3.2 研究結(jié)果

依據(jù)科學(xué)論證能力診斷框架對兩類文獻(xiàn)進(jìn)行逐一分析并統(tǒng)計，結(jié)果見表2、表3。

3.2.1 高中物理教師科學(xué)論證中出現(xiàn)的問題

依據(jù)馮雪媚等從任務(wù)本身建構(gòu)的物理科學(xué)論證能力水平框架^［13］24對兩類改進(jìn)方法進(jìn)行分析可知，“在干路中添加電流表”類改進(jìn)方案屬于“1a”水平，需要“線性簡單推理”，表示此類方案對應(yīng)的物理科學(xué)論證能力水平較低（后文將其稱為“簡單問題”）；在“干路中添加補償電阻”類改進(jìn)方案屬于“3a”水平，需要“非線性復(fù)雜推理”，表示此方案對應(yīng)的物理科學(xué)論證能力水平較高（后文將其稱為“復(fù)雜問題”）。

從表2中可以看出，在“簡單問題”的科學(xué)論證中，72.2%的文獻(xiàn)達(dá)到水平4及以上水平，這說明絕大部分物理教師在面對“簡單問題”時可以進(jìn)行正確的科學(xué)論證甚至可以擴(kuò)展并聯(lián)系其他觀點。但同時，也發(fā)現(xiàn)了兩個阻礙科學(xué)論證能力的瓶頸，一個是論證意識，有27.8%的文獻(xiàn)停留在了能夠提出觀點的水平1，完全沒有論證的意識，水平2與水平3的文獻(xiàn)數(shù)量都為0，這恰恰說明，有科學(xué)論證意識的教師，都進(jìn)行了正確的科學(xué)論證；另一個是擴(kuò)展意識，能夠進(jìn)行正確論證的文獻(xiàn)，只有很少一部分能夠達(dá)到水平5，也就是說，跳出該觀點的局限與其他觀點建立聯(lián)系的意識不強。

從表3可以看出，在“復(fù)雜問題”的科學(xué)論證中，其中5篇有論證意識（等于或高于水平2），3篇可以調(diào)用論證所需要的相關(guān)知識（等于或高于水平3）。6篇文獻(xiàn)沒有一篇可以完成科學(xué)論證。從水平1到水平3相關(guān)文獻(xiàn)數(shù)量遞增的特征可以看到，水平4成了“復(fù)雜問題”論證的一個瓶頸。認(rèn)真研讀從知網(wǎng)獲取的相關(guān)文獻(xiàn)可知，達(dá)到水平2和水平3的5篇文獻(xiàn)都存在論證邏輯的問題，尤其是達(dá)到水平3的3篇文獻(xiàn)，所調(diào)用的相關(guān)知識都是正確的，只是由于論證邏輯不正確，最后沒有得到正確的論證結(jié)果。這說明，在復(fù)雜的問題中，論證邏輯是阻礙科學(xué)論證的一個瓶頸。

論證意識的瓶頸問題在“復(fù)雜問題”的論證過程中雖不明顯，但也存在。論證意識瓶頸不明顯的原因是，能夠“想到并處理‘復(fù)雜問題’的高中物理教師”的論證能力較“想到并處理‘簡單問題’的高中物理教師”偏高。

至此，本研究解決了在“引言”中提到的第一個研究問題，任務(wù)解決者（高中物理教師）在進(jìn)行科學(xué)論證的過程中更容易出現(xiàn)的問題，也就是上面提到的3個瓶頸：論證意識、擴(kuò)展意識和論證邏輯，具體表現(xiàn)為論證意識和擴(kuò)展意識不強、論證邏輯混亂。

3.2.2 問題可否解決

下面著手解決“問題的提出”中提到的第2個研究問題：論證中出現(xiàn)的問題可否解決。

在文獻(xiàn)統(tǒng)計過程中，本研究也獲取了幾位大學(xué)物理教師針對同一問題發(fā)表的文章，數(shù)據(jù)統(tǒng)計與水平評定方法和高中物理教師相同，不再贅述，結(jié)果如表4和表5所示。

表4和表5中的文獻(xiàn)數(shù)量雖然非常有限，但也可以明顯看出，大學(xué)教師不存在論證意識瓶頸，但仍存在擴(kuò)展意識瓶頸。大學(xué)教師不存在論證意識瓶頸問題與兩個因素有關(guān)：其一，大學(xué)教師一般為碩士或博士，在校學(xué)習(xí)期間的話語體系中包含論證的情境較多，這就使他們產(chǎn)生了論證意識；其二，大學(xué)教師在學(xué)術(shù)論文寫作的教學(xué)工作過程中，也會給學(xué)生強調(diào)論證意識，在這個過程中也加強了自己的論證意識。對于擴(kuò)展意識，無論是大學(xué)教師還是高中物理教師，都缺乏相關(guān)的經(jīng)歷，也沒有經(jīng)過專門的訓(xùn)練，因此表現(xiàn)相似。論證意識和擴(kuò)展意識屬于相同的意識范疇，大學(xué)物理教師和中學(xué)物理教師的對比表明論證意識的問題可以解決。這意味著，采用相似的方式，擴(kuò)展意識的問題也是可以解決的。

在論證邏輯方面，大學(xué)教師并沒有比高中物理教師表現(xiàn)得更出色。這可能與我國高校邏輯學(xué)教育處于失范狀態(tài)、邏輯學(xué)通識教育沒有引起廣泛足夠的重視有關(guān)^［25］46。邏輯的問題已經(jīng)發(fā)展為一門課程——邏輯學(xué)，這門課程是可以學(xué)習(xí)的。因此本研究認(rèn)為，論證邏輯的問題也是可以解決的。

至此，本研究嘗試性地討論了“引言”中的問題2，認(rèn)為論證意識、擴(kuò)展意識、論證邏輯的問題是可以解決的。

3.2.3 問題如何解決

本研究討論“問題的提出”中的問題3，這些問題怎么解決？要弄清楚論證意識與擴(kuò)展意識的問題怎么解決，就需要先弄清楚它們是什么。從語義的角度看，高中物理教師缺少論證意識指的是缺少對論證的察覺，沒有發(fā)現(xiàn)提出的觀點還需要論證。原因可能是沒有對觀點與證據(jù)這兩個概念有一個正確的區(qū)分，也可能是有正確的區(qū)分但沒有養(yǎng)成尋找證據(jù)證明觀點的習(xí)慣。擴(kuò)展意識也有相似的特征。因此，解決論證意識與擴(kuò)展意識的問題，首先，需要區(qū)分和鑒定觀點與證據(jù)、本問題與擴(kuò)展問題的概念。其次，應(yīng)當(dāng)加強訓(xùn)練，養(yǎng)成習(xí)慣。邏輯是思維的規(guī)律、規(guī)則，解決論證邏輯的問題，首先，要區(qū)分或然推理與必然推理，區(qū)分因果關(guān)系中的因與果，區(qū)分充分條件與必要條件。其次，可以通過學(xué)習(xí)關(guān)于邏輯學(xué)的知識，理清正確的邏輯關(guān)系。此外，就是進(jìn)行必要的邏輯訓(xùn)練，使之真正可以在處理問題的過程中養(yǎng)成嚴(yán)格按邏輯關(guān)系分析問題的習(xí)慣。針對邏輯學(xué)專業(yè)教育和通識教育在我國高校處于失范狀態(tài)的現(xiàn)狀，可以通過界定邏輯學(xué)通識教育教學(xué)目標(biāo)、統(tǒng)一和完善邏輯學(xué)通識教育教學(xué)內(nèi)容體系等方法進(jìn)行改革^［25］48。

4 研究結(jié)論與討論

本研究依據(jù)圖爾敏論證模式（TAP）構(gòu)建了同時考慮論證要素和論證過程的“科學(xué)論證能力診斷框架”。研究發(fā)現(xiàn)，高中物理教師在科學(xué)論證過程中存在論證意識、擴(kuò)展意識、論證邏輯三個瓶頸問題。經(jīng)過初步分析，本研究認(rèn)為這三個瓶頸問題都是可以解決的，并給出了解決這三個瓶頸問題的建議。其中，論證意識和擴(kuò)展意識可以通過加強相關(guān)概念并進(jìn)行必要的訓(xùn)練來改善，“論證邏輯”可以通過學(xué)習(xí)補充相關(guān)邏輯學(xué)的知識和進(jìn)行必要的訓(xùn)練來改善。教師論證意識、擴(kuò)展意識與論證邏輯問題的可解決性，意味著科學(xué)論證能力是可以提高的，這與喬納森（Jonathan）等人的研究結(jié)論相一致^［9］1015。這也使得本研究的結(jié)論與喬納森（Jonathan）等的研究形成了相互佐證，使得本研究所得結(jié)論有了更好的有效性。研究結(jié)果表明：科學(xué)論證能力不能只關(guān)注科學(xué)論證的要素，還要關(guān)注科學(xué)論證的過程（尤其是論證過程中的論證邏輯）。任務(wù)解決者只有產(chǎn)生論證意識才有可能尋找證據(jù)，進(jìn)行邏輯推理；只有具有擴(kuò)展意識才能將此觀點與彼觀點建立聯(lián)系，才能從更高的視角審視所提出的觀點在知識體系中的位置和作用。

事實上，科學(xué)論證能力也用來解決人們在生產(chǎn)生活中遇到的問題。提出觀點的能力是一種創(chuàng)新性思維的表現(xiàn)；論證意識的存在是人們不迷信、不盲從的前提；論證邏輯是行事周密的保障；擴(kuò)展意識是發(fā)散性思維的表現(xiàn)?？傊徽撌菍τ趯W(xué)生還是對于教師，不論是在學(xué)習(xí)過程中還是在生產(chǎn)生活中，科學(xué)論證能力對每個人都具有重要的價值。近年來，論證教學(xué)在全球科學(xué)教育界引起了廣泛關(guān)注。論證教學(xué)旨在讓學(xué)生通過確立主張，運用多種證據(jù)進(jìn)行論證和相互說服，從而達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)的教學(xué)學(xué)方式^［26］。顯然，要在科學(xué)教育中實施論證教學(xué)，教師的科學(xué)論證能力也需要提高。本研究的結(jié)論指出了科學(xué)論證能力的可提高性，并嘗試給出了通過改善論證意識、擴(kuò)展意識和論證邏輯來提高高中物理教師科學(xué)論證能力的建議。這為提高高中物理教師科學(xué)論證能力，最終實現(xiàn)學(xué)生科學(xué)論證能力的提高、發(fā)展學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)提供了理論指導(dǎo)和行動建議?？茖W(xué)論證是高中物理學(xué)科的核心素養(yǎng)的重要組成部分，教師的科學(xué)論證能力提高為提高學(xué)生的科學(xué)論證能力提供了保障。

但遺憾的是，很多參加教師專業(yè)發(fā)展培訓(xùn)者表示接受最多的培訓(xùn)內(nèi)容是教育教學(xué)理論、學(xué)科教學(xué)、教學(xué)方法及策略^［27］，缺少關(guān)于科學(xué)論證方面的內(nèi)容，尤其是缺少科學(xué)論證中有關(guān)“邏輯”方面的內(nèi)容，這不利于其科學(xué)論證能力的提升，與當(dāng)前教師科學(xué)論證的能力普遍偏低的事實形成了鮮明的對比^{［6］111，［7］5}，也與教師在課堂教學(xué)中不能采用有效的策略引導(dǎo)學(xué)生展開論證活動的事實形成了鮮明的對比^［8］126。本研究為提高高中物理教師科學(xué)論證能力的可行性提供了理論支持和實踐方案。師范院校和教師培訓(xùn)部門在教學(xué)和培訓(xùn)的過程中，應(yīng)當(dāng)融入邏輯學(xué)的知識，以便提升師范生和在職物理教師的邏輯推理能力，進(jìn)而提高其科學(xué)論證能力。

此外，還需著重注意的是，傳統(tǒng)的科學(xué)論證能力水平框架只關(guān)注科學(xué)論證的要素，忽略論證的過程，在采用對話、問卷調(diào)查或紙筆測試對被試人員進(jìn)行科學(xué)論證能力測試時，無法發(fā)現(xiàn)任務(wù)解決者進(jìn)行科學(xué)論證過程中存在的論證意識和擴(kuò)展意識等問題。這是因為在進(jìn)行提問的過程中，已經(jīng)將論證意識與擴(kuò)展意識等問題遮蔽了。采用文獻(xiàn)研究法對高中物理教師的科學(xué)論證能力水平進(jìn)行研究既有優(yōu)點又有不足，優(yōu)點是研究具有客觀性，不足是只能對發(fā)表該類論文的高中物理教師進(jìn)行研究而不能對其他教師進(jìn)行研究?？墒?，能公開發(fā)表論文的高中物理教師是高中物理教師中的優(yōu)勢群體。他們的科學(xué)論證能力和表達(dá)能力均高于全國高中物理教師群體的平均值。他們在論證和表達(dá)的過程中，除了充分展示了他們的優(yōu)點外，也暴露了存在的問題。優(yōu)勢群體在科學(xué)論證過程中所體現(xiàn)出來的問題，對于其他教師群體同樣具有重要的參考價值。

本研究也存在一些不足，如所選的研究對象是能在期刊中發(fā)表文章的高中物理教師，使得本研究在解釋高中物理教師在科學(xué)論證中“提出觀點”能力研究有效性和普遍性上稍顯不足。另外，雖然進(jìn)行了盡可能多的相關(guān)搜索，但所能找到的選研究對象的數(shù)量還是偏少，這對本研究診斷并發(fā)現(xiàn)問題雖未產(chǎn)生根本的影響，但其數(shù)據(jù)比例卻不能理解為在大量數(shù)據(jù)下統(tǒng)計出的結(jié)果與此完全一致，這些統(tǒng)計數(shù)據(jù)只是表明存在相關(guān)問題。

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Research on the diagnosis of scientific argumentation ability of high school physics teachers

YU Yong-gang¹，ZHANG Kang-kang²，XING Hong-jun³

（1.School of Education，Capital Normal University，Beijing100048，China;

2.School of Physics and Electronics，Henan University，Kaifeng，Henan475004，China;

3.Teacher Education College，Capital Normal University，Beijing100048，China）

Abstract Based on the Turmin argumentation model，a diagnostic framework for scientific argumentation ability that considers both argumentation elements and argumentation process has been constructed，which is an advancement compared to the relevant framework in China that only considers argumentation elements and ignores the argumentation process.Further literature research methods were used to investigate the scientific reasoning ability of high school physics teachers.It was found that high school physics teachers have insufficient argumentation consciousness and expansion consciousness，as well as chaotic argumentation logic in the process of scientific argumentation，and attempts were made to provide solutions to the problems.In order to provide reference for improving the scientific reasoning ability of high school physics teachers，to provide reference for the cultivation of high school students’ scientific reasoning ability，and to provide useful inspiration for the curriculum design of high school physics teachers’ professional development.

Keywords scientific argumentation; high school physics teacher; literature research; core competencies

［責(zé)任編輯 馬曉寧］