第二章 论证教学的基本思想
第一节
论证是一种批判性思维过程
一、批判性思维
批判性思维由批判和思维两个概念组成。《现代汉语词典》对“批判”解释为“对错误的思想、言论或行为做系统的分析，加以否定；分析判别，评论好坏”，对思维解释为“在表象、概念的基础上进行分析、综合、判断、推理等认识活动的过程；进行思维活动”1 。因此，批判性思维可以理解为对他人或自己的思想、言论或行为作出系统地分析、综合、判断、推理的认识活动过程。
武宏志等认为批判性思维可分为批判性思维能力和倾向两个维度。批判性思维能力包括解释、分析、评估、推论、说明、自校准六种基本能力（见图 2-1）。批判性思维倾向一般表现为求真、思想开放、分析性、系统性、自信、好奇心、明智。2
图 2-1 批判性思维能力 美国教育资助委员会的大学学习评估工程（CLA）具体罗列了很多批判性思维的重要技能。这些技能为：判断信息是否恰当；区分理性的断言和情感的断言；区别事实和观点；识别证据的不足；洞察他人论证的陷阱和漏洞；独立分析数据或信息；识别论证的逻辑错误；发现数据和信息与其来源之间的联系；处理矛盾的、不充分的、模糊的信息；基于数据而不是观点建立令人信服的论证；选择支持力强的数据；避免言过其实的结论；识别证据的漏洞并建议收集其他信息；知道问题往往没有明确答案或唯一解决办法；提出替代方案并在决策时予以考虑；采取行动时考虑所有利益相关的主体；清楚地表达论证及其语境；精确地运用证据为论证辩护；符合逻辑且言辞一致地组织论证；展开论证时避免无关因素；有序地呈现增强说服力的证据。3
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中国社会科学院语言研究所词典编辑室.现代汉语词典［M］.7 版． 北京:商务印书馆，2016: 990,1237. 2
武宏志,周建武.批判性思维[M].北京:中国人民大学出版社,2010:3-8. 3
[美]布鲁克·诺埃尔·摩尔,理查德·帕克著；朱素梅译.批判性思维[M].北京:机械工业出版社,2014:4.
综上所述，批判性思维是对思维的思维，是为了考量他人或自己的思维是否符合逻辑。批判性思维的目标在于做出明智的决定、得出正确的结论。鲁莽地得出结论，或者不规范地、不假思索地任凭下意识做出决定，都不是批判性思维。批判性思维能力包含论证的要素，主张、证据和论证过程；体现了论证的结构，辨识和把握得出合理结论所需要的因素，形成猜想和假说，寻求证据，做出逻辑判断，得出结论；包括对论证的评估，评估主张、评估证据、评估论证。因此，论证是一种批判性思维的过程。从个体独白的角度思考论证，批判性思维是对自我认知过程的思考与评价。从对话框架中思考论证，批判性思维是群体对认知过程的思考与评价。根据思维的批判性，可以将人分为“有批判性的人”和“无批判性的人”。“无批判性的人”是指不去推敲某种事物与他人的主张、推理过程，而全盘接纳他人主张的人。论证是利用证据证明观点的过程，以检验思维是否符合逻辑。论证活动是要培养“有批判性的人”，能对他人或自己的主张、推理过程进行分析、评判的人。论证活动能促进人们的批判性思维能力发展。
二、科学发展中的批判性思维 科学以实证为基础，运用逻辑为手段，合理的质疑为出发点。批判与质疑的精神是一种重要的科学品质。科学的发展是论证与批判的有机融合过程。科学不是一成不变的，人类对科学的认识是一个不断继承、批判、发展的过程。下面以大地构造学说的发展为例，说明科学发展中的批判性思维。
案例 1：大地构造学说三部曲 4
1.大陆漂移说
1910 年的一天，魏格纳偶然翻阅世界地图时发现大西洋两岸轮廓线有惊人的相似性。次年秋天，他又在一本文献中看到有人根据古生物学的证据，提出巴西和非洲曾有过陆地连接的观点，这引起了他莫大的兴趣。他开始搜集资料，查找海陆漂移的证据。1912 年，魏格纳在法兰克福地质学会上做了题为“大陆与海洋的起源”的讲演，提出了大陆漂移的假说，并在 1915 年出版了《海陆的起源》一书，系统阐述了大陆漂移说。
魏格纳认为，在地质历史上距今 3 亿年的古生代，地球上只有一块大陆。大约在 2 亿年前，由于太阳和月亮的引潮力作用及地球自转产生的离心力作用，浮在大洋壳上的大陆壳便相对落后并分崩离析。
魏格纳从古生物学、地质学、古气候学三个方面收集了大量证据。古生物学方面，主要是大西洋两岸存在的许多生物有亲缘关系；在地质学方面，主要是大西洋两岸岩石、底层和皱褶构造的相似性和连续性；在古气候学方面，主要是指出两极地区曾有热带沙漠，而赤道地区有冰川的痕迹。
大陆漂移说一提出，向当时占统治地位的大陆固定论提出了挑战，在地质学界引起了轩然大波，很多地质学家认为他们正在经历一场地球科学革命。很多地质学家对大陆漂移说提
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吴国盛.科学的历程[M].长沙:湖南科学技术出版社,2013:609-615.
出质疑，地球自转的离心力和日月的引潮力太弱，根本不足以推动如此巨大的陆地做出长距离的漂移。同时，魏格纳本人不是专业的地质学家，也容易使人们对他的理论产生不信任感。1926 年，在美国召开的一次大陆漂移讨论会上，与会的 14 位著名地质学家只有 5 位支持漂移理论，2 人弃权，7 人反对，结果大陆漂移理论遭到了否定。
2.海底扩张说 古地磁学研究发现，北美和欧洲各有着一条形状相同但方向不同的磁极迁移曲线。由于地球只有一个磁场，这种双重曲线只能被解释成大陆漂移造成的。
海洋地质学的研究发现一个奇怪的现象，海底的岩石相当年轻，只有 1 亿多年，而海洋动物至少有 5 亿年历史，也就是说海底比海水年轻。这说明海底的岩石处在一个变动的过程中。
1961 年，美国地质学家赫斯等人提出了海底扩张理论。他们认为，在大洋的中脊有一条裂谷，地幔中炽热的熔岩从这个裂缝中溢出，达到顶部后向两侧分流。熔岩冷却后形成新的海底，并推动原来的海底向两边扩张，大陆和海底便一起随着地幔流体漂移。
海底扩张说进一步支持了大陆漂移说，解决了漂移的力量来源问题。
后来几年，关于横断大洋中脊转换断层的研究，以及深海钻探所获得的大量资料，进一步证实了海底扩张说。
3.板块构造学说 由于海底扩张，地壳在水平方向上发生了较大的位移，但大陆的整体形状并没有大的改变。这又是为什么呢？ 1965 年，加拿大地球物理学家威尔逊最早提出“板块”一词。板块构造学说在海底扩张说的基础上产生了。
板块构造理论认为，整个地球表面是由几个坚硬的板块构成的。由于地球内部温度和密度不均匀分布，地幔内的物质发生了热对流。在热对流的带动下，各大板块之间发生相对运动，有的被拉开，有的被挤压。所谓大陆漂移，其实是板块在地幔上的漂移，不仅大陆漂移，大陆所附着的海底板块也在漂移。板块构造学说是大陆漂移说和海底扩张说的新形式。
从大陆漂移说，发展到海底扩张说，直至形成板块构造说，科学家做出各种假说，区分观点与事实，对魏格纳的解释提出质疑和批判，并不断寻求各种强有力的证据支持，开展富有说服力的论证。这一过程中，科学论证与批判性思维相互结合，推进了科学理论的发展。
三、科学论证教学中的批判性思维
学生的论证活动是一个批判的过程。学生科学概念的构建过程中，存在着认知上的缺陷和逻辑上的错误，在论证活动中，合理的质疑与评判，有助于形成逻辑清晰、结构严谨的知识体系。
（一）观点是否清晰 在科学课的论证活动中，就论证的问题，必须有一个清晰的观点。清晰的观点，就是作者希望大家接受的信息。观点不清，论证活动就缺少明确的目标，就会弄不清楚作者到底在
说什么。遇到观点不清时，教师可以追问，“你的观点是什么”，或者问“所以呢？” 比如在《铁生锈了》这节课中有一个比较铁和铁锈的活动，为什么要比较铁和铁锈呢？比较是为了判断铁锈和铁是否是同一种物质。如果铁锈是一种不同于铁的物质，就证明铁生锈是一种化学变化，因为铁生锈产生了不同于铁的新物质——铁锈。因此，在科学教学中，教师首先要意识到明确观点的重要性，不能只见树木，不见森林。在提出问题“铁生锈是化学变化吗”这一问题后，需要设计明确观点的环节，将明确观点落到实处，并据此提出自己的研究方法。
在研究斜面坡度与省力关系时，学生根据自己的研究得出结论，做出的描述中经常会出现“斜面坡度越小越省力，坡度越大越费力”的错误结论。究其原因是多方面的，其中一条是学生在研究之前缺少观点的展示，学生研究中获取了数据，但并没有成为证明观点的证据，数据与观点之间是割裂的。
（二）概念是否明确 语言是论证的载体。自然语言丰富而生动，这一特点成为某些艺术功能的基础，比如相声、笑话、幽默等。由于自然语言的歧义和含混，成为扰乱论证的一个源泉。因此，在科学论证活动中，需要评估论证中每个阶段的语言是否存在歧义，评判关键性概念词意是否明确。
比如在《斜面的作用》一课中，对于斜面坡度与省力关系的实验，首先需要界定坡度的概念，坡度是指斜面与水平面之间的一个夹角，夹角大坡度大，夹角小斜面坡度小。在明确了坡度的词义以后，研究就会清晰。
（三）证据是否充分 在《谁选择了它们》一课中，教材选择了三种狐狸来说明动物的体型大小、形状与生长环境相关，并用不同大小和形状的烧瓶来模拟，以此来说明同一物种在越冷的地方个体体积越大，外形越接近球形。这就是伯格曼法则。这样的理由充分吗？搜索相关资料，发现北极狐的体型并不是最大的，显然这不是一个好证据。那么伯格曼提出这个法则是基于什么证据呢？北极熊比棕熊体积大，身体更接近圆形；北极狐比沙漠狐身体更接近圆形；西伯利亚的北极旅鼠比北极边缘地区的旅鼠身长长；同一种兔子，北极兔子的长度比苏格兰兔子长。但我们知道，简单枚举法并没有穷尽，归纳的结论具有或然性，因此可能是错误的。伯格曼做一个模拟实验来说明，因为在同等温度下，体积越大，散热就越慢，而相同体积中的球形的表面积最小，也最利于保暖。这样结论更具有说服力了。这时，还得思考，有没有反驳的意见呢？有的，生活在非洲炎热地区的黑人长得又高又大，显然这与伯格曼法则是相悖的。科学理论的表述是有一定条件的，这也反映了科学理论的普遍性和特殊性的统一。
在科学结论的描述时，采用“材料厚度越大，抗弯曲能力越强”的方式来说明两者之间的正相关性。这种“越……越……”的句式在科学结论的描述中要慎用，教师要引导学生多思考这样描述的理由充分吗？在研究有限的三组、四组的数据后就能推论出这样的结论吗？比如在研究电磁铁的磁力大小与铁芯粗细的关系时，将结论描述为“在其它条件相同时，铁芯越粗电磁铁的磁力越大”是值得商榷的。
因此，在论证教学中，教师要引导学生关注证据是什么，评估证据是否充分。
（四）数据是否真实 在科学论证活动中，十分注重证据的获取过程，证据有否支持结论。在现有的大班额情况下，分组研究是常用的方式，有助于提高学生的参与度。汇总全班各组数据，分析数据有否支持结论，已成为科学教师的共识。但在实际的教学中，面临着复杂的教学情况，时间不够，数据与预设不一致，学生出现篡改数据，教师选择性的呈现小组数据，这对科学本质的认识、科学态度的形成和科学概念的建立带来极大的破坏。
在汇总数据时，采用各小组按完成进度随机板书的方式能节省汇报的时间，但不足之处是会影响其他小组的研究。还有一种方法是小组将研究结果先写好，然后全班汇总。通过全班数据的汇总，有助于学生认识到科学具有可重复性，自己小组的研究结论得到其他小组的支持，提高了结论的可信度。不同数据将推动论证走向质疑与辩驳。
学生研究的数据是否真实？其关注点，并不是数据是否正确，是否与教师的预设一致，是否与科学研究的数据一致，而是反应孩子的真实研究状况。由于测量工具、实验材料的差异、周围环境、学生操作等多种原因，实验研究中出现各种“异常数据”。为了了解“异常数据”产生的原因，教师需要采用“下水”实验的方法进行预查排摸，同时在教学中真实地关注孩子的研究活动，了解“特殊数据”产生背景，避免学生篡改数据的现象发生。
汇总全班数据的好处是反应孩子研究的真实面貌，会出现各种“异常数据”，这些异常数据是教学的资源，反应了孩子认识中存在的问题。对“异常数据”的回避，将错失教学的良机，教学只能顺着教师的设计走下去，论证活动停留在表面，变得肤浅和单薄。对“异常数据”的真正关注，尊重了学生自身的“逻辑起点”，教室里的论证才能有声有色地开展起来。
因此，在论证教学中，教师要汇总全班数据，引导学生关注数据的真实性。
比如，绿豆种子发芽需要空气吗？将一组种子放在有水有空气的环境中，叫做实验组；把另一组种子放在有水没有空气的塑料袋里，叫做对照组。经过 2 天时间，看到实验组和对照组的绿豆种子都发芽了，因此学生得出结论，绿豆种子发芽不需要空气。
面对这样的特殊数据，显然与我们预设的结论相反，也与已有的科学知识不符。怎么办？教师基于已有的数据，认同了学生的论证过程和结论。不过也有几个学生提出这个实验的设计存在问题，在实验组中塑料袋内还有空气，水中也含有少量空气，这些空气会影响种子的发芽。但这只是分析，并没有得到证据的支持。怎么办？限于精力，课堂教学已经过去，以往的教学也许到此为止了，以后在执教这节课时，可能又重复着昨天的故事。
怎么才能保证盛放绿豆种子的容器中只含有极少量的空气，或者没有氧气呢？一种方法，用拔暑气的罐子来抽走罐内空气。另一种方法，在集气瓶中燃烧竹条，...