科學論證

論證(argumentation)不單指出現在科學社群中一群科學家在辯論科學知識，論 證運用的範圍十分廣泛，科學只是論證使用的其中一個領域範疇。我們將個體或 一群人在科學知識或與科學相關的議題上所進行的討論辯證過程稱之為科學論證 (scientific argumentation) (Driver, Newton & Osborn, 2000)。在本小節我們分別針對 論證的定義、論證的理論架構、論證在科學教育上所扮演的角色以及社會性科學 議題與論證來進行探討。

壹、論證的定義

論證的定義有幾個面向。第一、論證的架構:論證是發展建立論點的過程，個 體在過程中要尋求一個好的、合理的證據來支持自己的主張(claims)或是命題 (propositions)(Andrews, 2005；Toulmin, 1958)，強調前提(premise)與結論(conclusion) 中間關係的連結，必需提出有效的證據與理性符合邏輯的推論才能夠建立一個有 效的論點，我們也可以說論證是一種「解釋推理過程」的行為，是個體意圖向他 人來解釋自己推理的解決過程(Newton, Driver & Osborne, 1999)。第二、情境觀點，

論證是在特定社會情境下的一種人類活動(Driver et al., 2000)，其具有目的性的，

依據特定的情境需求下才會進行論證活動。第三、論證的互動關係，Willard & Arthur (1989)論證是當兩個或多個人持有互不相容的立場時的所進行的互動，是一種溝通 的方式。當團體在進行討論時比較偏好大家意見相同，若團體中有不一致的意見 出現時論證就扮演一個溝通的角色，使團體的對話才能繼續進行下去。並非所有 的論證都包含第三面向，要看當下的情境與使用目的來決定。

van Eemeren et al., (1996)將論證依照目的分為三種類型:一、分析性論證 (Analytical argument):以邏輯為基礎，從一連串的前提經由演譯(deductive)或歸納 (inductive)的方法推理到結論的部分。這種分析性的論證通常用在探討科學理論的 推導、科學理論的運用或是科學、數學符號推理…等，為一個形式推理(formal reasoning)過程。二、溝通性論證(dialectical argument):當團體在討論或者是爭論一 個問題必須要溝通達成共識，團體中的成員所提出來的論述仍需包含從前提推理 到結論的過程，但是此過程無法只靠著邏輯的推理達成，這中間還牽涉考慮多種 因素、判斷與下決定…等複雜的層面，是一個非形式推理(informal reasoning)的過 程。三、演說性的論證(Rhetorical argument):個體對他人進行單方面的演說，過程 中個體必須提出說服性的理由來說服聽眾。

而論證活動進行的方式可以是個體的活動，像是個體對某個事物的思考及寫 作行為，此種論證的目的主要是藉由寫作方式將自己推理的過程寫出來說服自 己；也可以是團體的社會活動，例如:在一個特定社群中進行的討論與協商產生共 識，個體為了傳達自己的觀點進行辯護，在過程中個體也可能被團體中其他的成 員說服而接受別人的看法(Driver et al., 2000)。

本研究目的是探討「個體的科學知識觀點與其進行論證的相關情形」，我們關 心的是個體獨立的論證行為，在此採取個人的論證活動，讓學生用寫作的方式來 表達自己的論證，本研究無法看到學生在團體中進行論證討論的互動關係與協商 的過程。

貳、論證的理論架構

上一小節我們提到論證是一種「解釋推理過程」的行為，論證的理論架構其 實就是在描述「推理的過程」(reasoning process)，而推理對於論證的建構過程以及 論證的評量具有重要的地位(Shaw, 1996)，在論證的內容當中重要的就是看論證者

的推理過程的敘述是否合理、並且是否具有可信賴的數據資料…等，Toulmin (1958) 在「論證的使用」(The use of argument)書中提出了一個論證的模式，此模式中除了 描述論證的組成與過程外，同時也呈現了論證中元素與元素之間的關係以及功能 性。此模式如圖2-1-1 所示，因 Toulmin 十分重視論證的合理性(soundness)，由資 料到知識宣稱中間的過程要符合邏輯的推理。此模式包含了六個元素，分別介紹 如下:

(一) 資料(data):可以支持個體建立知識宣稱的事實(fact)或是證據(evidence)。

(二) 宣稱(claim):個體最後所建立的結論或是主張。

(三) 理由(warrant):用來連接資料到宣稱的關係，個體在此需有合理的理由來 說明資料與結論間連結的關係，例如:使用原理、原則來解釋資料與主張 之間的關係。

(四) 支持(backing):當理由的強度薄弱，就會動搖資料與宣稱間的連結，此時 需要一些其他的事物來輔佐說明理由，支持理由的合理性，這是理由成 立的最基本的假設。

(五) 限制的條件(qualifiers):形成論證的過程中應該說明清楚在何種情況 (condition)下所提的論證為真，也就是在何種條件下資料與知識宣稱間的 關係才成立。

(六) 駁斥(rebuttals):通常駁斥的出現可能會撼動資料與知識宣稱間的關係，它 可以摧毀整個論證的架構，相反的也可以穩固論證的結構。若論證者要 穩固論證架構則可以將限定條件說明清楚後，自行提出駁斥，告訴其他 人如果在何種條件下，此知識宣稱則不成立，來強調我們所提出論證的 限定條件。

圖2-1-1: 論證模式圖(Toulmin, 1958)

Toulmin (1958)的論證架構十分嚴謹及繁瑣，架構劃分的太細微，若作為分析 中學生的論證情形則太過複雜。像是支持的出現是為了要支持理由的合理性，但 如果理由本身已經具有強大的合理性，或是理由非常的清楚明瞭，那麼支持的存 在與否就非如此重要，而且理由與支持有時並不容易區分。

本研究運用Patronis, Potari & Spiliotopoulous (1999)所簡化 Toulmin 的論證架 構(如圖 2-1-2)來分析學生的論證內容，其中仍保留資料、結論和理由三個主要元 素。支持、限定條件與反駁，這三個元素對於從未受過論證訓練的中學生可能不 會運用，在此分析學生論證時將此三個元素去除，不列入評量的範圍。

資料 結論

理由 因為

所以 由於

資料 限定條件

理由

支持

宣稱

駁斥

參、論證在科學教育上所扮演的角色

論證在科學上扮演何種角色?科學教育上論證對於學生的科學學習又有何重 要性值得我們去關注、研究這個主題?在此我們先檢視論證與科學的關係，然後進 一步探討論證對於科學教育所扮演的角色為何。

一、論證與科學

在科學發展史中過去認為科學知識形成是一個實證的過程，科學家經由觀察 所推論而得的宣稱即為真理(truth)，而因為當時的科學家認為觀察的行為是中立客 觀的，產生的結論是立基於觀察而來的，毫無疑問一定是對的。原先實證主義的 科學哲學觀點後來逐漸轉變成為建構主義的觀點，認為科學知識的形成是知識建 構的社會化過程，其中包含推測(conjecture)(Newton et al., 1999)，觀察無法完全客 觀中立，在解釋觀察的過程會因為研究者本身的信念和擁有的理論背景不同而產 生不同的解釋(theory laden)(Hanson 1958, Kuhn 1962)。以建構主義的觀點來看，每 個人的背景不同對於同一個事物的詮釋也就會不一樣，我們無法肯定的說經由觀 察所得到的宣稱就一定是真理。在此我們要先區分真實世界(natural world)與我們 知道的世界(our knowledge of that world)這兩者的不同。真實世界是存在的並且擁 有需多特質，我們不清楚真實世界的完整輪廓為何，科學家運用各種方式去追求 真實的世界，但是我們永遠無法直接的去獲得真實世界，所以我們才必須建構我 們所知道的世界的知識並且ㄧ步步逼近真實。所以科學知識並不是永久不變的，

會隨時空而有所演變(Driver et al., 2000)。既然「經由觀察所得到的宣稱一定是真 理。」此種實證主義的科學觀點被推翻，對於同一個自然現象由於每個人的觀察 結果不盡相同（由於觀察的方式不同）解釋的角度也不同，可能會有多種不同的 知識宣稱出現，那麼如何才能夠判斷知識宣稱的可信度？建立科學知識的宣稱需 立基於論證的過程，建立一個有功能且具有可信度的論証，科學家從有效的證據 中去做一個想像的猜測，從證據推理導向宣稱並說明理由。當我們面對一個科學

知識的宣稱時，我們必須評量此宣稱的可信度為何，去決定這個對於真實世界的 特殊現象的解釋是不是能夠說服我們(Newton et al., 1999)。

科學是社群底下的產物，一個新的科學宣稱能否成為公眾知識是需要經過科 學社群檢視，經由多種科學機構不斷的去驗證之後才能夠被接受，新的科學宣稱 若欲成為公眾知識首先必須發表在期刊上才能夠被廣泛的宣傳，在期刊刊登前需 經由專業的同儕詳細的檢查與批評。而被刊登出來的科學宣稱也要能夠接受其他 科學家重複的實驗驗證、提出另外的詮釋方式或是質疑(Newton et al., 1999)。在這 過程當中嚴謹仔細的論證就成為科學社群在討論科學時的一個重要的角色，論證 的強度成為科學家評斷對於競爭的知識宣稱是要接受或是拒絕(Driver et al., 2000)，同時也決定這個知識宣稱是否能被科學社群所接受而能夠有進一步的宣揚 與發展。

由上述可以了解到論證對於科學知識形成的重要性，現今若想讓自己的科學 成果在科學社群中能被採納，除了提出實驗的數據與結果之外還要有強而有利的 論證來說服科學社群中的成員，而科學社群的運作也是以論證的方式來進行，科 學家分別發表自己的看法再互相的辨證討論。

二、科學論證與科學教育

談論科學論證在科學教育的角色之前我們必須先提到現今科學教育的目的為 何。National Research Council (1996)在全國科學教育準則(National Science

Education Standards)書中提到科學教育的目的應使學生具備科學素養(science literacy)能夠體驗與理解豐富的自然世界、能適當的運用科學化的過程和原則作出 個人的決定、能理智參與公共討論且能針對科學和技術的議題加以辯論及學生在 職業中能運用所學的知識、理解力與技術來提高他們的經濟生產力。而Driver,

Education Standards)書中提到科學教育的目的應使學生具備科學素養(science literacy)能夠體驗與理解豐富的自然世界、能適當的運用科學化的過程和原則作出 個人的決定、能理智參與公共討論且能針對科學和技術的議題加以辯論及學生在 職業中能運用所學的知識、理解力與技術來提高他們的經濟生產力。而Driver,