第二節 第二節 論證與推理 論證與推理 論證與推理 論證與推理
本節就推理的定義、推理能力的重要性與分析標準、論證與推理的關係，及 運用論證教學加強推理能力四點作討論。
一 一 一
一、 、 、推理的定義 、 推理的定義 推理的定義 推理的定義
教育工作者（尤其是那些在科學教育領域中的），視學生的推理能力為檢視學 生學習的重點觀點 (Eylon & Linn, 1988)。推理可被定義為建構與評價論點的過程 (Shaw, 1996)。
根據 Galotti (1989)的說法，思考就是一種推理的歷程，其過程可以分為形式 推理(formal reasoning)以及非形式推理(informal reasoning)兩種類型。此二種歷程 在科學知識的建立過程中都扮演了相當重要的角色，而後者的推理形式較符合日 常生活中的思維型態。故 Sadler 和 Zeidler (2005b)提出：論證就是一種非形式推 理過程的外顯表徵，更是一種幫助研究者了解思考過程的重要方法。李松濤等人
（2010）也認為論證本身就屬於一種非形式的推理型態，且也已經成為表徵非形 式推理歷程的一項重要工具。
形式推理依思考過程的差異，可分為演繹推理(deductive reasoning)及歸納推 理(inductive reasoning)。演繹推理是指根據一個普遍公認的原則或定理為前提，
從而推論到特定事例的思維方式。歸納推理則指根據多數個別事例為前提，從而 推論到一個普遍原則的思維方式（張春興，1996）。
然而 Kuhn (1962)卻質疑以邏輯與數學為特徵的形式推理，他認為在常態科 學的階段，科學家有共同的語言與高度的共識，並共享一套完備的理論，或稱典 範(paradigm)，但有時實驗的結果與理論不合，或者理論的內部發生矛盾，這種 異常現象使典範面臨危機，這時科學家就要從頭開始，重新拼湊出一個新典範，
以解決先前無能為力的問題，這個階段就是科學革命。Kuhn 的理念指出雖然形 式推理也許對科學發現很有貢獻，但它並非發展過程中傳遞思想感覺唯一的媒 介。雖然科學也許以形式推理和邏輯的語言呈現，但結果本身是源自於非形式推 理。
Zohar 和 Nemet (2002)指出非形式推理是包含在一特定主題或二選一的情境 中有關原因和結果、優勢與劣勢、贊成與反對的推理。Evans (2002)將非形式推理 分為兩種不同的系統，一為隱含的聯想系統(Implicit or Associative System)，另一 為清楚的規則系統(Explicit or Rule-based System)。隱含的聯想系統有以下特點：
無意識、自動自發、早期發展、實用的、情境的、具高作用力，可同時進行、經 由學習和內在模組所引發，以及跟其他動物共通。清楚的規則系統的特點則與其 相對，為：有意識、可控制、晚期發展、邏輯和抽象的、被運作記憶所限制、連 續的、允許假設性思考，為人類所獨有。Sadler 和 Zeidler (2005a, 2005b)將學生的 非形式推理分為三個模式：理性(rationalistic) （認知的，使用理由）、感性(emotive)
（關心與移情）和直覺(intuitive)（立即的反應）的非形式推理，發現大學生的理 性推理頻率大於感情，直覺型則發生頻率最少(Sadler & Zeidler, 2005b)。Dawson 和 Venville (2009)在探討 12-17 歲澳洲學生在生物科技的的非形式推理與論證研 究中，則發現與理性推理相比，各年級的學生較常使用直覺及感性的非形式推 理，大部份的學生沒有使用資料或僅使用簡單的資料來證明他們的主張，而理性 的非形式推理連結了更多複雜的論點。
二 二 二
二、 、 、推理能力的重要性與 、 推理能力的重要性與 推理能力的重要性與分析標準 推理能力的重要性與 分析標準 分析標準 分析標準
推理能力是一種高層次的認知能力，它能協助個體清楚了解各事物間的因果 關係，是解決問題時重要的思考歷程。無論是在課業學習上或是日常生活中，推 理能力都是一項重要的能力。
線性推理能力源自 Kelly 和 Takao (2002)所提出的「認識層級」，該研究將認 識層級分為六級，由最基礎、最具體的第一級主張至最一般性、理論性的第六級 主張，此六級由低至高分別為資料描述、地形特徵的辨識、地質學構造的相關方 面、使用地質學理論或辨識地球資料的模組、一般地質學理論，以及一般且具獨 立特性的主張。而 Kelly 等人(2007)將此認識層級稍作修改如圖 1-4-1，不強調主 張需分為六級，然而，由於此認識層級著重於「主張」的認識層級與確認主張的 特徵，留下科學論證有關推論邏輯與推理等重要問題未解決，考量此主張認識層 級無法鑑定這些主張如何做連結，因此發展一套分析步驟以明確的指出寫作論證 的特徵如何用語言的線索來表示，此分析步驟在下面做一詳細說明。
該研究將學生寫作論證的質性資料中，依寫作論證的特徵抽出五大向度，做 一有順序結構的分析，其五大向度分別為論題、推理結構、觀察的證據、解釋的 證據及結論。分析過程再將五大向度細分 17 個問題（如表 2-2-1），而細分的問 題則建立在兩大類別─認識標準與修辭標準上。其中認識標準有五項：（一）提 出可解決的問題；（二）論點陳述；（三）線性推理要相互支援且聚焦；（四）線 性推理要充分；和（五）線性推理要正確且根據事實推斷。另外三項修辭標準為：
（六）將證據精緻、結構化；（七）線性推理要連貫；及（八）跨越不同的認識 層級對證據做協調統整。此八項標準與 17 個問題相呼應，問題 1、2 就是看學生 是否能提出可解決的問題或論點陳述；問題 5─線性推理是否聚焦；問題 3、4、
10─線性推理是否充分；問題 16─線性推理是否根據事實推斷；問題 6、7、8─
將證據精緻化；問題 12、13、14─線性推理要連貫；問題 9、11、15─跨越不同 的認識層級對證據做協調統整。
Wu 和 Tsai (2007)分析高中生在社會性科學議題的非形式推理一研究中，設 計一質量兼具的分析系統，以三個質性指標來評估學生推理的策略決定模式與立
表 2-2-1. Kelly 等人(2007)的寫作論證線性推理分析標準
分析的範圍 歸類
論證特徵 對學生論證提出的問題 兩大類別 八項標準
論題 1. 論題清楚的被陳述嗎？ 認識標準 (一)(二)
2. 所提出的論題能解決問題嗎？ 認識標準 (一)(二)
推理結構 3. 有多種推理的思路嗎？ 認識標準 (四)
4. 推理的路線是否在論題的範圍內？ 認識標準 (四)
5. 推理有歸納成一結論嗎？ 認識標準 (三)
觀察的證據 6. 適切的資料是否適當的被置入？是 否有適當的資料呈現？
修辭標準 (六)
7. 資料的呈現是可被辨識出的？ 修辭標準 (六)
8. 資料的呈現有無適當的描述、解釋？ 修辭標準 (六)
9. 資料是否有相關？ 修辭標準 (八)
10. 資料是充足的？ 認識標準 (四)
解釋的證據 11. 資料是否可以明確的被辨識出來？ 修辭標準 (八) 12. 所提供的資料是否可做為解釋的一
部份？
修辭標準 (七)
13. 資料被用來描述一種機制嗎？ 修辭標準 (七)
14. 提供的資料是否有支持你的解釋、
說明？
修辭標準 (七)
15. 資料的關聯性清楚的被辨識？ 修辭標準 (八)
16. 推論的結果是否有效？ 認識標準 (五)
結論 17. 這論題被支持嗎？
模式分為直覺和以證據為基礎的策略決定，以及維持或改變立場；推理模式是將 由不同觀點產生的論點量化，例如社會、經濟、生態、科學或科技等不同面向；
推理層次則計算學生支持論點、對立論點和反駁的數量來評斷學生的推理層級。
本研究的寫作論證參酌 Kelly 等人(2007)其分析標準再酌以修改，以探究學生 寫作論證的線性推理能力，同時，參考 Wu 和 Tsai (2007)的研究將反駁的數量納 為推理的要項，本研究在論證向度方面由原先的五大向度增加一項「反駁」（此 項反駁，是指對錯誤的證據或主張提出辯駁），並於寫作論證線性推理能力分析
加上「反駁的陳述是否詳細且清楚」、「反駁所持的理由是否充分」、「反駁是否合 理」三個問題。另外「解釋的證據」部份，考慮實際分析的狀況，刪除第 13 題
（資料被用來描述一種機制嗎？）。
三 三 三
三、 、 、論證與推理 、 論證與推理 論證與推理的關係 論證與推理 的關係 的關係 的關係
在做決定的過程中，論證與論證的技巧在非形式推理中扮演重要的角色 (Means & Voss, 1996 in Dawson & Venville, 2009)，且為非形式推理的外顯表現 (Sadler & Zeidler, 2005b)。Chang 和 Chiu (2008)區分形式推理與非形式推理的差 別，認為形式推理的所有前提都是固定且不易被增加或刪除的，而非形式推理包 含認知與感情的因素 (Sadler, 2004)，個體能基於他們個人的知識與信念來改變前 提，因而最後將論證界定為非形式推理。
Sampson 與 Clark (2006)於論證在科學教學與學習的應用國際工作坊中歸納 各科學教育中論證的相關文章，提出重要的科學認識論標準(epistemological criteria)包括：（一）提供證據以支持主張並驗證主張的合理性(Hogan & Malienti, 2001)；（二）將理論架構與所觀察到的自然現象做一連結(Passmore & Stewart, 2002)；（三）建立證據的可信度(Driver et al., 2000)；（四）斤斤計較(parsimony) (Sandoval & Reiser, 2004)；及（五）將論證建立於符合邏輯的推理上(Zeidler, 1997)。由上述第五點可知，從科學認識論的標準來看，推理是論證的基礎。
科學推理不應只是一連串推論的過程，也應要是一連串說服別人的過程 (Clark & Sampson, 2007)。藉由科學論證，學生能透過與科學社群分享自身想法，
比較與他人不同之意見，經由不斷的溝通對話，學著說服他人，習得推理的能力。
四 四 四
四、 、 、運用論證教學加強推理能力 、 運用論證教學加強推理能力 運用論證教學加強推理能力 運用論證教學加強推理能力
推理中的證據使用是科學探究中的重要目標，然而卻只有少數的研究聚焦在
「整合資料以形成論證」的困難上(Kelly et al., 2007)。大多數的論證都著重在口 頭談話的部份(spoken discourse) (Driver et al., 2000; Jimenez-Aleixandre et al., 2000;
Sadler, 2004)，對科學教育而言，寫作論證為另一項可能性與挑戰(Kelly et al., 2007)。寫作的產生是一特別的社會行為與口頭會話過程的結果(Kelly & Chen, 1999)，Kelly 等人(2007)重視寫作論證，認為寫作論證的教學挑戰在於：第一，
有別於大眾較為熟悉的口頭論證，寫作需使用不同的具體概念知識(conceptual knowledge)、修辭知識(rhetorical knowledge)和語言知識(linguistic knowledge)來進 行，而這方面的科學練習是不普遍的，且不同單元會面臨不同程度差別的困難。
第二，從事科學探究包含參與社群社會與文化的練習，進行公眾對談需要有高層 級的說服性，然而使證據具有說服力對作者而言是一項挑戰，尤其是寫作。
縱然大多數的學生論證研究都重在口頭交談，且寫作論證亦在教學上為一項 挑戰，但從不同的角度切入，寫作論證提供了不同的可能性及獨特的學習機會，
縱然大多數的學生論證研究都重在口頭交談，且寫作論證亦在教學上為一項 挑戰，但從不同的角度切入，寫作論證提供了不同的可能性及獨特的學習機會，