論證教學相關實證性研究之回顧與省思

論證教學相關實證性研究之回顧與省思

黃柏鴻

1

林樹聲

2

*

1_{嘉義縣立太保國民小學} 2 國立嘉義大學 科學教育研究所

摘

要

近 年 來 ， 學 生 的 論 證 能 力 逐 漸 受 到 國 內 外 科 學 教 育 界 的 重 視 ， 因 此 許 多 論 證 教 學 的 研 究 紛 紛 以 探 討 如 何 提 升 學 生 論 證 能 力 為 目 的 ， 發 展 教 學 策 略 與 活 動 。 本 文 針 對 論 證 的 意 涵 、 教 學 策 略 、 論 證 教 學 的 成 效 等 相 關 研 究 進 行 文 獻 探 討 和 分 析 。 結 果 發 現 ： 一 、 論 證 教 學 應 用 的 題 材 可 分 為 社 會 性 科 學 議 題 與 科 學 理 論 ， 其 中 採 用 社 會 性 科 學 議 題 之 論 證 教 學 常 使 用 角 色 扮 演 、 辯 論 、 論 證 寫 作 等 教 學 策 略 ， 而 針 對 科 學 理 論 之 論 證 教 學 則 較 常 使 用 實 驗 設 計 、 實 驗 操 作 與 公 開 說 明 等 教 學 策 略 ； 二 、 適 當 的 論 證 教 學 不 僅 可 提 升 學 生 的 論 證 能 力 ， 對 於 學 生 建 構 科 學 知 識 、 了 解 科 學 本 質 以 及 學 習 從 倫 理 和 道 德 層 面 考 量 問 題 皆 有 助 益 ； 三 、 教 學 者 若 能 先 藉 由 適 當 的 情 境 鋪 陳 及 提 供 蒐 集 證 據 的 活 動 ， 幫 助 學 生 建 構 先 備 的 知 識 ， 則 學 生 不 僅 能 做 出 充 分 的 討 論 ， 也 能 表 現 較 佳 的 論 證 ； 四 、 目 前 的 論 證 教 學 研 究 對 象 多 著 重 於 中 學 生 ， 忽 略 國 小 學 生 也 能 藉 助 適 當 的 策 略 ， 協 助 其 發 展 此 項 高 層 次 的 思 考 能 力 ； 五 、 論 證 教 學 研 究 因 實 驗 設 計 、 取 樣 的 方 法 與 數 量 、 樣 本 特 質 的 不 同 ， 而 導 致 教 學 成 效 的 分 歧 。 最 後 本 文 針 對 論 證 教 學 實 務 提 出 一 些 具 體 的 建 議 。 關 鍵 字 ： 論 證 能 力 、 論 證 教 學 、 社 會 性 科 學 議 題 、 科 學 教 育

壹、前言

在 科 學 發 展 的 歷 程 中 ， 科 學 家 用 證 據 檢 驗 科 學 的 推 測 ， 以 產 生 可 信 賴 且 被 接 受 的 知 識(Siegel, 1989)。 當 科學 家 面 對 不同 來 源 的 證 據 時 ， 經 由 論 證 確 認 證 據 是 否 值 得 採 信 ， 以 決 定 是 否 接 受 此 科 學 主 張 。

Driver, Newton 和 Osborne(2000) 指 出 科 學 家 提 出 的 假 設 或 推 論 需 經 歷 自 我 的 論 證 、 說 服 其 他 科 學 家 接 受 自 己 的 看 法 、 * 為本 文 通 訊 作者 於 公 開 領 域 發 表 研 究 成 果 、 呈 現 於 大 眾 面 前 等 四 個 論 證 層 次 ， 才 能 成 為 眾 人 接 受 的 科 學 知 識 。 換 言 之 ， 科 學 家 提 出 的 理 論 是 不 斷 的 受 到 挑 戰 或 反 駁 ， 而 科 學 的 進 步 是 科 學 家 之 間 不 斷 對 理 論 進 行 爭 論 所 促 成 (Niaz, Aguilera, Maza & Liendo, 2002)。 因 此 ， 論 證 是 科 學 發 展 的 重 要 基 礎 和 過 程 。 對 學 生 而 言 ， 論 證 是 一 項 亟 待 培 養 的 能 力 。 因 為 培 養 學 生 成 為 未 來 負 責 任 的 公 民 是 現 今 科 學 教 育 的 重 要 目 標 之 一 ， 而 未 來 公 民 常 需 運 用 溝 通 和 協 調 能 力 來 解 決 問

資 料 因 為 所 以 除 非 條 件 限 制 主 張 理 由 支 持 反 駁 題。Siegel(1995)主張 論 證 是人 們 解 決 問題 及 爭 論 的 一 種 方 法 ， 因 此 論 證 能 力 對 於 學 生 未 來 參 與 公 民 活 動 是 重 要 的(Nussbaum, 2002)。以九 年 一貫 課 程 而 言，論證 能 力是 「 表 達 、 溝 通 與 分 享 」 及 「 獨 立 思 考 與 解 決 問 題 」等 能 力 的 具 體 表 現(黃 翎 斐、胡 瑞 萍 ，2006)。 另 外 ， 在 科 學 教 育 中 論 證 教 學 的 實 施 ， 帶 來 的 價 值 不 僅 止 於 提 升 學 生 的 論 證 能 力。更 可 促 進 學 生 主 動 學 習、科 學 探 究、 推 理 和 批 判 思 考 等 能 力(Duschl & Osborne, 2002)。然而，教 師 欲於 教 學中 訓 練 學 生論 證 能 力 ， 必 須 先 了 解 和 熟 悉 論 證 的 本 質 及 其 在 教 學 上 的 應 用 。 本 文 的 重 點 在 闡 釋 論 證 的 意 涵 、 論 證 對 學 生 學 習 的 重 要 性 、 論 證 教 學 的 策 略 與 原 則 ， 並 藉 由 論 證 教 學 實 證 性 研 究 之 回 顧 ， 從 中 獲 得 有 關 教 師 規 劃 和 進 行 論 證 教 學 之 重 要 啟 示 。

貳、論證與科學教育

一、 論證的意涵和重要性

關 於 論 證 的 意 義 有 許 多 不 同 說 法 。 Binkley(1995) 認 為 論 證 是 一 種 推 理 的 行 為 ， 為 了 解 決 問 題 與 爭 論 而 發 展 出 的 方 法。另 外，Van Eemeren(1995)也主 張 論證 是 一 種 社 會 性 活 動 ， 論 證 者 在 爭 論 的 情 境 中 運 用 理 智 及 語 言 去 表 達 意 見 ， 最 後 採 取 群 體 認 同 的 主 張 以 解 決 問 題 。 Toulmin(1958) 也 認 為 論 證 與 情 境 息 息 相 關，在不同的人類活動中，因情境的差異而 有不同的論證產生。例如，人們面對墮胎的 爭議時，因「法律規範、宗教信仰」等條件 的不同，往往會有不同的論證內容產生。 不 同 學 者 曾 提 出 不 同 的 論 證 架 構 ， 其 中 以 Toulmin(1958)的論 證 結構(Toulmin’s

Argument Pattern, 簡 稱 TAP) 最 具 代 表 性，許 多 相 關 研 究 均 以 此 為 基 礎。Toulmin 認 為 一 個 明 確 的 論 證 可 由 資 料 推 論 而 產 生

資 料 哈 利 出 生 於 百 慕 達 因 為 所 以 除 非 條 件 限 制 哈利的父母為英國人 主 張 哈利是一個英國人 理 由 一 個 出 生 於 百 慕 達 的 人 即 為 英 國 人 反 駁 哈利的父母不是英國人 支 持 英 國 法 令 規 定 出 生 於 英 國 殖 民 地 的 人 民 即 賦 有 英 國 公 民 的 權 力 主 張，同 時 說 明 此 推 論 的 理 由，在 TAP 的 架 構 中 各 組 成 因 子 的 關 係 ， 如 圖 1 所 示。 Toulmin 的 論 證 架 構 圖 中 ， 各 因 子 代 表 的 意 涵 如 下 ： （ 一 ） 資 料 (data)：可 支 持 主張 的 事 實 。 （ 二 ） 主 張 (claim)：論 證 過程 中 形 成 的結 論 ， 論 證 者 根 據 一 些 資 料 ， 試 著 建 立 合 理 的 說 法 以 說 服 他 人 。 （ 三 ） 理 由 (warrant)：說 明資 料 如 何 推論 至 主 張 ， 提 供 所 需 的 規 則 及 證 據 。 （ 四 ） 支 持 (backings)： 眾 人 能 接 受 之 通 則 ， 用 以 證 明 提 出 的 理 由 。 （ 五 ） 條 件 限 制(qualifiers)：在特 定 限 制 下 ， 主 張 才 能 成 立 。 （ 六 ） 反 駁 (rebuttal)：在 某些 情 況 下，主 張 並 不 成 立 ， 因 為 反 例 存 在 。 由圖 2 可知，Toulmin 利用日常生活中的事 件來說明論證中每個因子的關係。例子中， Toulmin(1958)以「哈利出生於百慕達」為論 證架構的「資料」，並在「哈利的父母並非外 國人」的「條件限制」之下，運用推理能力 提出了「哈利是一個英國人」之「主張」，其 「理由」為「一個出生於百慕達的人即為英 國人」，而「支持」的通則為「英國法令規定 出生於英國殖民地之人民即賦有英國公民的 權力」，但是若出現「哈利的父母親不是英國 人」的狀況，則主張無法成立。

二、論證對學生學習的重要性

論 證 對 科 學 教 育 的 重 要 性 ， 基 本 上 包 含 了 幾 個 面 向 ： 首 先 ， 當 學 生 參 與 科 學 主 題 的 論 證 活 動 時 ， 針 對 問 題 情 境 設 計 適 當 的 研 究 方 法 ， 蒐 集 評 估 所 需 的 資 訊 ， 然 後 提 出 合 理 的 主 張 ， 並 與 同 儕 進 行 多 次 的 討 圖2. Toulmin 所 提 出 的 論證 架 構 實 例(引 自 Toulmin, 1958)

論 協 商 及 相 互 辯 駁 ， 可 從 中 發 展 科 學 探 究 的 能 力 (Mason, 2001 ； Solomon, 1992)。 再 者 ， 學 生 在 論 證 的 過 程 中 ， 需 運 用 推 理 、 組 織 等 思 考 能 力 ， 將 內 隱 的 想 法 精 緻 化 及 具 體 化 ， 形 成 外 顯 的 主 張 (Jiménez-aleixandre, Rodríguez & Duschl, 2000)。 學 生 在 面 對 各 種 不 同 的 主 張 、 理 由 和 證 據 時 ， 必 需 運 用 批 判 能 力 來 判 斷 主 張 是 否 合 理 、 理 由 能 否 支 持 主 張 、 證 據 能 否 支 持 理 由 、 證 據 來 源 是 否 可 靠 等(Giddens, 1990)。 所 以 ， 論 證 教 學 活 動 的 進 行 能 培 育 學 生 許 多 高 層 次 的 思 考 能 力 。

三、論證教學的策略和應注意的事項

實 施 論 證 教 學 時 ， 適 當 教 學 策 略 及 遵 循 一 些 注 意 事 項 是 相 當 重 要 的 。 一 些 相 關 研 究 提 出 各 種 教 學 策 略(Osborne,

Erduran & Simon, 2004; Simonneaux, 2001)，包 括 ： (一 )論 證 因 子 寫 作 學 生 針 對 論 證 主 題 填 寫 「 資 料 、 主 張 、 理 由 、 反 駁 、 理 由 再 加 強 、 證 據 」 等 因 子 。 教 師 可 提 供 引 導 性 的 文 字 來 進 行 說 明，例 如「 你 的 想 法 是 什 麼(主 張)？ 支 持 想 法 的 理 由 是 什 麼(理 由 )？ 可 能 出 現 什 麼 說 法 來 批 評 你 所 提 出 的 理 由(反

駁)？」 (Wray & Lewis, 1997)。

(二 )兩 難 情 境 呈 現 兩 難 的 情 境 ， 讓 學 生 形 成 自 己 的 想 法，並 進 行 討 論 或 辯 論 活 動。例 如， 可 問 學 生：「 當 父 母 知 道 自 己 患 有 膽 囊 纖 維 化 的 遺 傳 疾 病 ， 而 他 們 三 個 月 大 的 胎 兒 罹 患 此 疾 病 的 機 率 是25%，試問 他 們 是 否 可 以 採 取 墮 胎?」 此 一 問 題 涉 及 了 「 道 德 」 和 「 健 康 」 之 間 的 衝 突 ， 因 而 可 讓 學 生 討 論 基 因 療 法 是 否 可 運 用 於 實 際 醫 療 中(Zohar & Nemet, 2002)。

(三 )角 色 扮 演 學 生 跳 脫 自 己 ， 以 扮 演 的 角 色 及 其 立 場 為 立 足 點 ， 為 此 角 色 提 出 主 張 、 理 由 、 支 持 及 證 據 。 例 如 在 「 設 立 基 因 改 造 養 魚 場 」的 議 題 中，學 生 分 別 扮 演「 開 設 基 因 改 造 養 魚 場 的 養 魚 老 闆 、 環 境 保 育 協 會 的 領 導 人 ， 專 精 於 魚 生 理 學 方 面 的 研 究 人 員 、 當 地 的 市 長 」 等 角 色 ， 學 生 必 須 為 所 扮 演 的 角 色 發 聲 ， 說 出 他 們 支 持 或 反 對 設 立 基 因 改 造 養 魚 場 的 理 由 (Simonneaux, 2001)。 (四 )競 爭 理 論 教 師 選 擇 的 論 證 主 題 應 具 有 多 種 競 爭 的 解 釋 ， 以 激 發 學 生 不 同 的 想 法 ， 提 供 可 論 辯 的 素 材 。 例 如 教 師 先 呈 現 兩 個 解 釋 「 光 的 傳 遞 」 之 競 爭 理 論 「 光 是 由 我 們 的 眼 睛 傳 遞 到 物 體 ， 所 以 我 們 可 以 看 到 物 體 ； 光 是 由 光 源 所 產 生 ， 經 由 物 體 反 射 到 我 們 的 眼 睛 ， 所 以 我 們 可 以 看 到 物 體 」，之 後 教 師 可 提 供 幾 個 證 據，讓 學 生 經 由 討 論 來 選 擇 哪 些 證 據 可 支 持 理

論 一 或 理 論 二 (Osborne, Erduran &

(五 )辯 論 教 師 呈 現 學 生 一 個 具 爭 議 性 的 議 題 ， 並 將 學 生 分 為 對 立 兩 方 ， 學 生 必 須 以 自 己 原 本 的 觀 點 或 被 指 派 的 立 場 出 發 ， 提 出 想 法 、 反 駁 對 方 的 理 由 、 為 自 己 的 主 張 辯 護 。 例 如 教 師 將 辯 論 的 情 境 模 擬 為 法 國 的 市 民 會 議 ， 說 明 辯 論 的 主 題 為 基 因 改 造 食 品 所 涉 及 的 政 治 、 經 濟 、 生 態 及 人 類 健 康 面 向 之 爭 議 。 辯 論 的 過 程 中 教 師 維 持 中 立 ， 讓 學 生 自 發 性 的 提 出 不 同 觀 點 ， 例 如 ： 增 加 家 畜 生 產 力 ， 改 造 科 技 去 解 決 饑 荒 、 瓦 解 生 態 平 衡 等 。 如 果 其 中 可 討 論 的 觀 點 被 學 生 所 遺 忘 ， 則 教 師 再 行 提 示 ， 引 導 學 生 辯 論 (Simonneaux, 2001)。 (六 )科 學 探 究 與 發 表 除 了 上 述 的 教 學 策 略 外 ， 學 生 在 進 行 論 證 時 需 要 應 用 許 多 資 料 ， 蒐 集 的 資 料 可 以 經 由 網 路 、 書 本 或 報 章 雜 誌 而 取 得 ， 有 些 部 份 也 可 經 由 學 生 親 自 進 行 實 驗 設 計 、 實 驗 操 作 等 方 法 蒐 集 直 接 的 證 據 。 接 著 ， 教 師 可 要 求 學 生 把 蒐 集 得 到 的 資 料 進 行 整 理 ， 撰 寫 研 究 報 告 ， 或 者 公 開 說 明 他 們 的 立 場 。 另 外 ， 一 些 論 證 教 學 研 究 建 議 教 師 必 須 注 意 的 事 項 有 下 列 三 項 ：(一 )故 事 情 境 應 具 備 新 穎 及 有 趣 的 特 性 ， 若 學 生 對 於 課 程 主 題 感 到 好 奇 及 興 趣 ， 則 會 更

樂 意 參 與 論 證 活 動 (Petit & Soto,

2002)；(二)對 學生 而 言 論 證確 實 存 在 著 一 定 難 度 ， 教 師 應 多 給 予 學 生 鼓 勵 ， 同 時 也 給 予 學 生 足 夠 的 時 間 去 思 考 與 討 論 ， 讓 學 生 能 形 塑 心 中 的 想 法 。 若 時 間 過 於 緊 迫 ， 必 定 減 少 學 生 論 證 的 意 願 (Lawson, 2003)；(三)學 生 往往 會 對 於 不 同 主 張 的 證 據 顯 現 刻 意 忽 視 的 情 況 ， 或 者 學 生 常 無 法 舉 出 適 當 的 證 據 及 提 出 合 理 的 推 理(Brem & Rips, 2000；Lawson, 2002)， 這 表 示 論 證 的 學 習 並 非 一 蹴 可 幾 ， 必 須 藉 由 教 師 循 序 漸 進 的 指 導 和 協 助 ， 並 透 過 不 斷 的 練 習 才 能 駕 輕 就 熟 。 綜 合 來 說，論 證 教 學 的 策 略 各 有 不 同 的 進 行 方 式 與 特 性，教 師 應 針 對 不 同 的 教 學 對 象、目 的 或 情 境 來 彈 性 運 用。而 上 述 的 教 學 原 則 適 合 於 普 遍 的 論 證 教 學，教 師 在 設 計 教 學 或 實 際 教 學 時，應 將 這 些 原 則 納 入 考 量 ， 以 獲 得 更 好 的 教 學 成 效 。

參、論證教學之實證性研究回顧

研 究 者 利 用 關 鍵 字 「argument 、

argumentation 、 instruction 、 science education 」 等 ， 以 ERIC 電 子 資 料 庫 (http://search.ebscohost.com)進 行 搜 尋 ( 年 份1999~2006)，共 獲得 十 篇 有關 論 證 教 學 的 實 證 性 研 究。透 過 文 獻 回 顧，以 清 楚 論 證 教 學 的 研 究 對 實 務 的 貢 獻，並 從 中 省 思 其 研 究 結 果 對 教 學 的 啟 示。依 論 證 的 題 材 來 分，可 將 論 證 教 學 的 實 證 性 研 究 分 為 應 用 「 社 會 性 科 學 議 題 」(socio-scientific issues，簡稱「SSI」) 與 應 用「 科學 理 論」 (scientific theory

)

兩 類。茲 分 段 敘 述 如 下：

一 、 應 用 社 會 性 科 學 議 題 於 論 證

教學之實證性研究

Patronis、 Potari 與 Spiliotopoulou (1999)探 討 學 生 在 面 對 社 區 道 路 設 計 議 題 時 進 行 決 策 所 使 用 的 論 點 ， 對 象 為 希 臘14 歲 中 學 生(未說 明 學 生 的人 數)。教 學 第 一 階 段，教 師 要 求 學 生 寫 下 有 關「 拓 寬 通 往 學 校 的 道 路 」之 看 法。第 二 階 段， 將 學 生 分 成 數 小 組 ， 而 小 組 的 成 員 合 作 扮 演 委 員 會 中 的 居 民 或 專 家 。 他 們 需 思 考 「 如 何 建 造 這 條 道 路 」 的 問 題 ， 之 後 讓 每 一 組 繪 製 出 地 圖 ， 展 現 小 組 的 構 想 ， 並 討 論 所 有 的 意 見 。 研 究 以 教 室 觀 察 和 訪 談 等 方 法 進 行 資 料 蒐 集 ， 結 果 發 現 學 生 面 對 真 實 情 境 時 ， 會 進 行 論 證 及 做 決 定 。 同 時 ， 學 生 的 論 證 常 以 個 人 經 驗 做 出 發 ， 並 考 量 經 濟 及 生 態 等 觀 點 ， 作 為 主 張 的 基 礎 。 Simonneaux(2001)採 用 「 基 因 改 造 鮭 魚 養 殖 場 的 設 立 」 議 題 於 論 證 教 學 ， 探 討 「 角 色 扮 演 及 辯 論 」 對 此 學 習 的 影 響。研 究 對 象 為 法 國 中 學 生35 人。學 生 首 先 面 對 一 虛 構 情 境 ─ ─ 「 設 立 巨 型 基 因 改 造 鮭 魚 養 殖 場 」，學 生 藉 由 論 證 過 程 決 定 是 否 興 建 養 殖 場 。 過 程 中 ， 學 生 需 收 集 相 關 訊 息 ， 並 推 測 自 己 的 決 定 對 社 區 的 影 響 。 研 究 以 教 室 觀 察 及 問 卷 調 查 等 方 法 蒐 集 資 料 。 結 果 發 現 學 生 經 過 角 色 扮 演 及 辯 論 活 動 後 ， 其 論 點 變 得 更 精 緻 且 具 說 服 力 ， 表 示 角 色 扮 演 與 辯 論 有 助 學 生 發 展 論 證 能 力 。 Zohar 與 Nemet(2002)運 用「 基 因 療 法 」 之 兩 難 情 境 提 升 學 生 論 證 技 巧 。 研 究 對 象 為 以 色 列 九 年 級 學 生 (186 人)， 學 生 參 與 研 究 之 前 皆 學 過 遺 傳 學 的 基 本 概 念 。 實 驗 組 透 過 「 當 一 對 夫 妻 發 現 其 三 個 月 大 的 胎 兒 罹 患 膽 囊 纖 維 化 ， 可 採 取 墮 胎 嗎 」 的 兩 難 情 境 進 行 論 證 教 學 ， 對 照 組 採 傳 統 方 法 學 習 遺 傳 學 概 念 。 研 究 以 討 論 過 程 之 觀 察 記 錄 及 論 證 技 能 之 問 卷 調 查 等 方 法 蒐 集 資 料 。 研 究 結 果 為 ： 接 受 兩 難 情 境 教 學 之 學 生 在 概 念 測 驗 及 論 證 表 現 上 優 於 接 受 一 般 教 學 之 學 生 ， 且 學 生 在 討 論 及 發 表 時 ， 提 出 證 明 的 次 數 增 加 了 ， 學 生 對 事 物 的 考 量 也 變 得 更 多 元 。 另 外 ， 學 生 在 教 學 前 已 有 一 定 程 度 的 論 證 能 力 ， 而 論 證 教 學 能 進 一 步 加 強 學 生 既 有 能 力 。 Jiménez-Aleixandr(2002)採 用「 環境 保 護 」 議 題 探 討 學 生 進 行 論 證 及 決 策 所 需 的 知 識 及 技 能 。 研 究 對 象 為 西 班 牙11 年 級 中 學 生38位 。首 先 ， 學 生分 組 評 估 下 水 道 對 沼 澤 的 影 響 ， 例 如 ， 對 動 植 物 的 影 響 等 ； 然 後 ， 各 組 報 告 前 一 階 段 討 論 的 內 容 ； 最 後 ， 學 生 針 對 「 在 濕 地 設 立 下 水 道 」進 行 論 證。研 究 以 田 野 札 記、 學 習 檔 案 及 訪 談 等 方 法 蒐 集 資 料 。 發 現 學 生 在 論 證 過 程 中 ， 需 使 用 高 層 次 的 知 識 ， 並 比 較 不 同 理 由 與 主 張 之 間 的 關 係 ； 同 時 ， 學 生 對 議 題 的 態 度 及 價 值 判 斷 將 影 響 其 決 策 。 Osborne 等 人(2004)藉 由「 動 物 園 設 立 」 議 題 促 進 學 生 論 證 能 力 ， 對 象 為 倫 敦 12~13 歲 中 學生 及 12 名 中學 科 學 教 師 。 首 先 ， 科 學 老 師 組 成 的 小 組 進 行 教 學 研 究 ， 發 展 提 升 論 證 的 教 材 與 策 略 ；

然 後 ， 教 師 將SSI 加 入 課 程中 ， 做 為 論 證 的 主 題 。 研 究 以 訪 談 及 教 室 觀 察 等 方 法 進 行 資 料 蒐 集 。 結 果 發 現 教 師 提 供 正 確 的 引 導 與 訓 練 可 提 升 學 生 的 論 證 能 力 。 另 外 ， 發 展 學 生 高 層 次 思 考 能 力 需 較 長 時 間 才 能 獲 得 顯 著 的 成 效 。

二 、 應 用 科 學 理 論 於 論 證 教 學 之

實證性研究

Bell 與 Linn(2000)利用 知 識整 合 環 境(Knowledge Integration Environment) 課 程 促 進 學 生 知 識 的 理 解 ， 並 評 估 學 生 學 習 「 光 的 傳 播 」 所 建 構 的 論 證 。 研 究 對 象 為 172 位 中學 生 ， 進 行此 計 畫 前 ， 學 生 需 設 計 實 驗 ， 並 蒐 集 證 據 ， 探 討 光 的 來 源 、 視 覺 、 反 射 等 現 象 。 此 外 ， 學 生 需 檢 視 證 據 和 建 構 論 點 ， 並 向 同 學 報 告 。 研 究 以 學 生 論 證 的 錄 音 為 分 析 資 料。教 學 後 發 現(1)學 生 論 證的 內 容 包 含 更 多 的 證 據 ， 且 學 生 會 使 用 教 材 外 的 資 料 當 證 據 。(2) 學 生 對 證 據 產 生 更 多 解 釋 ， 且 學 生 使 用 的 證 據 與 既 有 經 驗 產 生 連 結 。(3) 學 生 對 科 學 本 質 的 認 識 轉 為 動 態 觀 點 ， 能 了 解 科 學 理 論 或 知 識 並 非 固 定 不 變 ， 它 們 是 科 學 家 們 藉 由 論 證 過 程 ， 對 彼 此 主 張 展 開 論 辯 ， 相 互 檢 視 論 證 強 弱 等 過 程 所 產 生 ， 進 而 促 進 科 學 的 發 展 。 Bloom(2001) 藉 由 學 生 學 習 密 度 概 念 的 過 程 ， 檢 視 學 生 的 論 證 表 現 。 研 究 對 象 為 加 拿 大 一 所 中 學 之 混 齡 班 級 ， 共 10 位 學 生。教 學為 期 九 週，首 先，師 生 共 同 討 論 科 學 家 如 何 進 行 研 究 ， 過 程 包 含 了「 討 論、解 釋、證 明、預 測、試 驗 、 確 認 」 等 。 接 著 教 師 引 導 學 生 運 用 這 些 方 法 探 討 密 度 與 浮 力 ， 並 針 對 自 己 提 出 的 主 張 進 行 論 證 。 研 究 以 教 室 觀 察 、 田 野 札 記 、 學 生 訪 談 等 方 法 蒐 集 資 料 。 結 果 指 出 開 放 與 鼓 勵 的 氣 氛 有 利 於 學 生 論 證 。 教 師 應 營 造 可 促 進 學 生 進 行 論 證 的 情 境 ， 讓 學 生 從 論 證 過 程 中 了 解 科 學 知 識 需 經 過 科 學 家 們 的 論 辯 之 科 學 本 質 ， 將 有 助 於 論 證 活 動 的 進 行 。 並 且 學 生 在 論 證 時 提 出 的 論 點 與 學 生 的 先 備 知 識 、 既 有 經 驗 有 關。另 外，學 生 進 行 論 證 時， 可 產 生 新 的 思 考 途 徑 ， 促 進 更 多 元 的 思 考 面 向 。 Lawson(2002)藉 由 「 假 說 － 預 測 」 (hypothetico-predictive)教 學 模 式 ， 提 供 職 前 教 師 使 用 論 證 及 證 據 檢 測 每 個 假 說 ， 以 提 升 教 師 使 用 此 教 學 模 式 的 技 能 。 研 究 對 象 為 22 位 中 學生 物 職 前 教 師，他 們首 先 面 對 一 自 然 現 象 － －「 將 一 玻 璃 瓶 子 翻 轉 並 蓋 住 附 著 於 水 盆 的 蠟 燭，當 火 熄 滅 時，水 會 上 升 」，然 後 針 對 Lawson 提 供 的 六個 假 說 進 行試 驗，以 回 答 「 火 焰 為 什 麼 會 熄 滅 ？ 水 為 什 麼 上 升 ？ 」 等 問 題 。 職 前 教 師 使 用 假 說 － 預 測 過 程 檢 測 每 個 假 說 ， 最 後 以 實 驗 報 告 描 述 此 過 程 。研 究以 Likerts 量 表 及 實 驗 報 告 等 方 法 蒐 集 資 料 ， 結 果 發 現 職 前 教 師 進 行「 假 說 － 測 試 」的 論 證 過 程 時， 常 無 法 分 辨 假 說 、 預 測 、 結 果 與 結 論 的 差 異 。 並 且 ， 職 前 教 師 論 證 時 常 出 現 三

種 缺 失 ：(1)遺 漏 或 混 淆 論 證 因 子 ， (2) 提 出 的 預 測 與 原 假 說 不 符，(3)提 出 的 預 測 無 法 顧 及 多 個 假 說 。 另 外 ， 教 師 若 運 用 探 究 方 式 進 行 教 學 ， 則 需 發 展 足 夠 的 假 說 － 測 試 技 能 及 具 備 正 確 的 科 學 本 質 觀 。 Niaz 等人(2002)將歷 史 及 哲 學的 科 學 觀 加 入 化 學 課 程 中，探 討 論 證 與 反 駁 過 程 對 學 生 認 識 原 子 結 構 之 影 響。研 究 對 象 為 160 位化 學 課 程大 學 生 ， 學習 主 題 是 原子 內 部 結 構。學 生 實 際 操 作 湯 木 生、拉 塞 福 與 波 爾 所 發 展 之 原 子 模 型，使 用 這 些 科 學 家 的 方 法 進 行 實 驗，然 後 針 對3 種 原 子模 型 進 行 討 論 及 論 證，並 將 自 己 的 想 法 以 書 面 呈 現，再 重 新 選 擇 自 己 認 同 的 模 型。研 究 以 問 卷 蒐 集 資 料，結 果 發 現 原 子 結 構 的 歷 史、認 識 論 與 哲 學 觀 有 助 於 學 生 的 概 念 學 習。另 外，融 入 科 學 家 論 證 及 辯 論 的 歷 程 於 實 驗 中 ， 可 使 學 生 更 了 解 科 學 的 進 展 。 Yerrick(2000)藉 由 生 活 中 科 學 現 象 的 引 導 與 教 學，檢 視 低 學 業 成 就 中 學 生 進 行 探 究 式 論 證 教 學 後 之 學 習 成 效。研 究 對 象 為 密 西 根 州 某 中 學 普 通 科 學 班 級 學 生 5 位，這 些 學 生 學 業 上 長 期 表 現 不 佳。研 究 者 藉 由 生 活 中 的 自 然 現 象（ 例 如，燈 泡 外 層 玻 璃 破 裂 時，什 麼 讓 燈 泡 燒 壞 ），引 導 學 生 進 行 探 究，提 出 假 說，蒐 集 證 據，然 後 設 計 並 試 驗 他 們 的 主 張。實 驗 後，各 組 輪 流 發 表 與 論 證 提 出 的 理 論 與 主 張。研 究 以 上 課 錄 音、學 生 訪 談 及 學 生 記 錄 的 文 字 圖 像 蒐 集 資 料，結 果 發 現 低 成 就 學 生 經 過 論 證 教 學 後 ， 科 學 本 質 觀 獲 得 改 善 。 同 時，知 道 使 用 反 例、證 據 及 科 學 方 法 來 檢 驗 主 張 。

肆、實證性研究的討論與啟示

本 節 進 一 步 將 十 篇 論 證 教 學 實 證 性 研 究 的 內 容 做 綜 合 性 的 探 討，重 點 聚 焦 於 各 篇 研 究 的 目 的 和 使 用 之 論 證 題 材、研 究 對 象 、 教 學 策 略 及 研 究 結 果(如 表 1)。

一、綜合分析

(一 ) 論 證 題 材 此十 篇研 究 的目 的皆 藉 由論 證教 學 促 進學生 對知 識的建 構、 論證能 力的 培養、 科學本 質的 了解等 。所 應用的 論證 題材可 分 為 兩 類 ， 其 中 五 篇 為 SSI，其中三篇以 學生生 活周 遭所發 生的 特殊社 會爭 議當成 教 學 主 題 ， 如 下 水 道 工 程 對 濕 地 的 影 響 (Jiménez-Aleixandr, 2002)、社區道路設計 (Patronis, Potari & Spiliotopoulou, 1999)及 巨 型 基 因 改 造 鮭 魚 養 殖 場 之 設 立 (Simonneaux, 2001)；另二篇研究的議題則 非 專 屬 於 特 殊 情 境 ， 如 動 物 園 的 設 立 (Osborne, Erduran & Simon, 2004)及基因 療法(Zohar & Nemet, 2002)。應用科學理論 為題材 的五 篇研究 中有 四篇分 別探 討密度

與 浮 力(Bloom, 2001)、 光 的 傳 遞 (Bell &

Linn, 2000) 、 原 子 的 內 部 結 構 (Niaz, Aguilera, Maza & Liendo, 2002)及燃燒與 空氣壓力(Lawson, 2002)。而 Yerrick(2000) 的研究 並非 針對單 一主 題，主 要是 教師引 導學生 對日 常生活 中的 科學現 象做 較廣泛 的探討 ，例 如：燈 泡發 光的原 理、 電池提 供電器運作能量的原理、雲的組成成分等。

論 證 題 材 研 究 對 象 使 用 的 論 證 教 學 策 略 顯 著 提 升 之 成 效 類 別 作 者 科 學 議 題 社 會 性 科 學 理 論 中 學 生 大 學 生 教 師 角 色 扮 演 辯 論 論 證 寫 作 實 地 觀 察 小 組 討 論 實 驗 設 計 實 驗 操 作 公 開 說 明 科 學 本 質 科 學 知 識 論 證 能 力 Jiménez- Aleixandr (2002) ˇ -ˇ 18 歲 - - - - - ˇ ˇ - - - -- ↑ ↑ Osborne 等 人 (2004) ˇ -ˇ 12 ~ 13 歲 - ˇ 在 職 - - ˇ - ˇ - - - -- ↑ ↑ Patronis 等 人 (1999) ˇ -ˇ 14 歲 - - ˇ - ˇ - ˇ - - - -- ↑ ↑ Simonneaux (2001) ˇ -ˇ 17 歲 - - ˇ ˇ - - - - - - -- ↑ ↑ Zohar & Nemet (2002) ˇ -ˇ 16 歲 - - - - - - ˇ - - - -- ↑ ↑

Bell & Linn

(2000) - ˇ ˇ 14 歲 - - - - - - ˇ ˇ ˇ ˇ ↑ ↑ ↑ Bloom (2001) - ˇ ˇ 12 ~ 14 歲 - - - - - - ˇ ˇ ˇ - ↑ ↑ ↑ Lawson (2002) - ˇ - - ˇ 職 前 - - - ˇ ˇ ˇ ↑ -- ↑ Niaz等人 (2002) - ˇ - ˇ 19 歲 - - - - - ˇ - ↑ ↑ ↑ Yerrick (2000) - ˇ ˇ 16 歲 - - - - - - ˇ ˇ ˇ - ↑ ↑ ↑

(二 ) 研 究 對 象

此 類 研 究 的 對 象 主 要 以 中 學 生 為 主，其 次 為 大 學 生(Niaz, Aguilera, Maza & Liendo, 2002) 及 職 前 與 在 職 中 學 教 師 (Lawson, 2002；Osborne, Erduran & Simon, 2004)。 (三 )研 究 收 集 的 資 料 這 些 研 究 所 蒐 集 的 資 料 包 含 了 教 室 錄 音 逐 字 稿 、 田 野 札 記 、 學 生 訪 談 錄 音 逐 字 稿 、 學 生 問 卷 、 學 習 檔 案 、 研 究 報 告 等 質 性 資 料 。 另 外 ， 也 使 用 Likerts 量 表 (Lawson, 2002)， 或 針 對 特 定 主 題 (例 如 遺 傳 學) 設 計 概 念 測 驗 收 集 量 化 的 資 料

(Zohar & Nemet, 2002)。

(四 ) 教 學 策 略

這 十 篇 研 究 所 採 用 的 教 學 策 略 因 應 用

的論證題材不同而有所差異。以SSI 為題材

的研究較常採用辯論(Simonneaux, 2001)、 角色扮演(Patronis, Potari & Spiliotopoulou, 1999；Simonneaux, 2001)、論證寫作(Osborne, Erduran & Simon, 2004；Patronis, Potari & Spiliotopoulou, 1999) 與 實 地 觀 察 記 錄 (Jiménez-Aleixandr, 2002)等策略。而應用科 學 理 論 之 研 究 所 採 用 之 教 學 策 略 則 偏 重 於 實驗設計(Bell & Linn, 2000；Bloom, 2001； Lawson, 2002； Yerrick, 2000)和 實 驗 操 作 (Bell & Linn, 2000；Bloom, 2001；Lawson, 2002 ； Niaz, Aguilera, Maza & Liendo, 2002；Yerrick, 2000)與公開說明(Bell & Linn, 2000；Lawson, 2002)。 (五 ) 研 究 結 果 這 些 研 究 皆 發 現 學 生 在 論 證 教 學 後 ， 其 論 證 能 力 普 遍 獲 得 提 升 。 同 時 ， 促 進 了 學生科學知識的學習，唯有 Lawson (2002) 未 針 對 受 試 者 的 科 學 知 識 做 探 討 。 此 外 ， 應 用 科 學 理 論 之 研 究 皆 發 現 論 證 教 學 有 助

於 學 生 對 科 學 本 質 的 了 解(Bell & Linn,

2000；Bloom, 2001；Lawson, 2002；Niaz, Aguilera, Maza & Liendo, 2002；Yerrick, 2000)。而部份研究指出學生在進行論證活 動 時 ， 既 有 的 知 識 與 經 驗 會 影 響 到 論 證 的

表 現(Bell & Linn, 2000； Bloom, 2001；

Patronis, Potari & Spiliotopoulou, 1999)，亦 有 研 究 指 出 學 生 在 進 行 論 證 活 動 時 ， 對 論 證 主 題 的 態 度 及 價 值 觀 扮 演 著 重 要 的 角 色 (Bloom, 2001；Jiménez-Aleixandr, 2002； Patronis, Potari & Spiliotopoulou, 1999)。另 外 ， 有 些 研 究 則 指 出 論 證 能 力 的 提 升 需 要 長 時 間 的 培 養 ， 且 教 師 適 當 的 引 導 將 可 促

進 學 生 參 與 論 證 活 動 的 討 論(Bloom,

2001；Osborne, Erduran & Simon, 2004)。

二、討論

(一 ) 論 證 題 材 與 教 學 策 略 綜 合 上 述 研 究 ， 當 論 證 教 學 以 SSI 為 論 證 題 材 時 ， 因 SSI 常 牽 涉到 不 同 面 向， 例 如 科 技 、 經 濟 、 政 治 、 宗 教 、 倫 理 與 道 德 等 ， 需 要 人 們 對 這 些 面 向 做 權 衡 與 判 斷 (Barrow & Germann, 1987)，所以 教 學 者可 採 用 角 色 扮 演 及 辯 論 的 教 學 策 略 訓 練 學 生 多 元 思 考 、 價 值 判 斷 、 反 省 批 判 的 能 力 ，

resoning)能 力 及論 證 能 力(Zohar & Nemet, 2002)。同時，教 學 者亦 可 藉論 證 寫 作 的策 略 形 塑 學 生 對SSI 的 想 法 ，及 對 論 證 架構 的 認 識 。 若 SSI 取 材 自 學 生周 遭 環 境 中， 可 藉 由 實 地 觀 察 來 蒐 集 資 料 ， 提 高 學 生 對 此 議 題 的 興 趣。另 外，Zohar 與 Nemet(2002) 強 調 倫 理 與 道 德 面 向 的 討 論 ， 此 一 主 張 呼

應 了 Sadler 與 Donnelly(2006)指出 SSI 本

身 含 有 多 元 的 價 值 觀 點 ， 其 中 倫 理 與 道 德 方 面 的 考 量 應 予 以 重 視 的 說 法 。 同 時 ， 加 強 思 索 科 技 應 用 之 於 「 人 類 自 己 、 整 體 社 會、自 然 生 態 與 環 境 」的 影 響，回 歸「 真 、 善 、 美 」 的 層 面 反 省 人 類 行 為 的 適 切 性 ， 這 些 理 念 正 是 討 論 爭 議 性 的 SSI 議 題 時， 學 生 應 學 習 的 面 向 （ 林 樹 聲 ，2004）。 當 以 科 學 理 論 為 論 證 題 材 ， 則 偏 重 解 釋 此 一 現 象 之 理 論(theory)，及為 理 論 找尋 合 理 支 持 的 證 據 。 教 師 提 供 學 生 理 論 ， 或 由 學 生 自 己 提 出 假 說 ， 進 行 科 學 實 驗 的 探 究 活 動 找 尋 證 據 ， 並 透 過 小 組 公 開 的 發 表 及 同 儕 間 的 辯 駁 以 發 展 論 證 的 能 力 。 因 此，此 類 教 學 多 採 行 實 驗 設 計、實 驗 操 作、 公 開 說 明 等 教 學 策 略 ， 讓 學 生 的 論 證 能 力 在 找 證 據 的 過 程 中 獲 得 提 升 。 此外，此兩類的論證題材皆可採用小組 討論的教學策略，藉由組員彼此的互動與協 商，以激發學生產生新的想法，促使主張更 為精緻(Alexopoulou & Driver, 1996)。

(二 ) 論 證 教 學 與 對 象

本 文 回 顧 之 論 證 教 學 研 究 對 象 以 中 學 生 為 主 ， 可 能 因 為 中 學 生 具 有 較 為 豐 富

之 科 學 知 識 ， 所 以 他 們 在 進 行 論 證 活 動

時 ， 能 做 出 更 充 分 的 討 論(Lewis & Leach,

2006)。儘管 小 學 生 的 論 證 能 力 普 遍 不 足 ， 但 是 論 證 能 力 的 發 展 並 非 一 蹴 可 幾 ， 而 是 需 要 循 序 漸 進 的 訓 練 才 能 獲 得 提 升 (Erduran, Ardac & Yakmaci-Guzel, 2006)。 只要論證教學的題材配合小學生的程度，為 學 生 鋪 陳 適 當 的 論 證 情 境 及 補 充 其 所 需 的 知 識 ， 小 學 生 也 能 展 現 論 證 的 能 力 （ 林 樹 聲 ，2008 ； 黃 柏 鴻 ， 2007 ）。 Zohar 與 Nemet(2002)即指出學生在教學前已具有一 定程度的論證能力，論證教學則可進一步加 強學生既有的能力。因此，若從小學開始培 養，則學生的論證能力應可逐步的發展。 (三 ) 論 證 的 教 學 成 效 教 學 成 效 反 映 在 學 生 的 論 證 能 力 、 科 學 知 識 及 科 學 本 質 的 改 變 。 論 證 能 力 方 面 ， 這 些 研 究 結 果 皆 顯 示 學 生 經 歷 不 同 的 論 證 教 學 ， 論 證 能 力 皆 獲 得 提 升 ， 但 隨 著 研 究 進 行 的 論 證 活 動 之 不 同 ， 提 升 學 生 的 論 證 能 力 也 有 差 異，例 如Bell 與 Linn(2000) 及 Yerrick(2000)的研 究 中 ，學 生 需 藉 由科 學 探 究 的 過 程 蒐 集 所 需 的 證 據 ， 所 以 ， 學 生 在 證 據 的 使 用 上 有 大 幅 度 的 進 步 。 另 外，Jiménez-Aleixandr(2002)的研 究 中，學 生 需 確 認 他 們 的 理 由 、 所 使 用 的 知 識 與 做 出 的 決 定 之 關 聯 ， 所 以 ， 學 生 更 加 了 解 理 由 與 主 張 之 間 的 關 係 ， 因 而 提 出 更 正 確 的 理 由 支 持 自 己 的 主 張 。 科 學 知 識 方 面 ， 學 生 進 行 論 證 活 動 時 ， 科 學 知 識 將 影 響 到 學 生 的 推 理 及 評 估

(Lewis & Leach, 2006)，因 此教 學 者 必 須補 充 學 生 論 證 所 需 的 背 景 知 識 。 同 時 ， 學 生 為 了 提 出 合 理 的 主 張 及 理 由 ， 常 需 進 一 步 蒐 集 證 據 及 資 料 ， 而 在 此 過 程 中 ， 學 生 無 形 中 學 習 到 相 關 的 科 學 知 識 。 至 於 科 學 本 質 方 面 ， 應 用 科 學 理 論 之 論 證 教 學 中 ， 學 生 需 設 計 實 驗 及 找 尋 證 據 ， 所 得 到 的 學 習 歷 程 如 同 科 學 家 從 事 的 科 學 探 究 ， 學 生 可 體 驗 到 科 學 知 識 如 何 經 過 論 證 而 產 生(Driver, Newton & Osborne, 2000)，因 此 學 生在 科 學 知 識和 方 法 的 本質 上，皆 能 有 更 深 入 的 了 解。然 而，應 用SSI 為 論 證 題 材 之 研 究 雖 未 探 討 學 生 的 科 學 本 質 ， 但 學 生 亦 可 藉 由 SSI 的 討論 ， 進 一步 了 解 「 科 學 、 科 技 與 社 會 」 三 者 的 關 係 、 了 解 科 學 社 群 找 尋 證 據 或 依 據 證 據 相 互 辯 駁 的 運 作 ， 甚 至 科 技 進 步 與 社 會 福 祉 之 間 的 關 係 等 屬 於 科 學 的 社 會 本 質 之 面 向 。 雖 然 這 十 篇 研 究 提 出 學 生 在 經 過 論 證 教 學 後 ， 於 學 習 成 效 上 皆 有 正 向 的 成 長 ， 但 也 有 其 他 的 研 究 顯 示 沒 有 明 顯 的 效 果 。 根 據 Sadler(2004)針 對 13 篇 SSI 相 關 研 究 之 分 析 結 果 ， 其 中 Zohar 與 Nemet(2002)主 張 應 用 SSI 之 論 證 教 學 有 助 於 提 升 論 證 能 力 ； 而 Kortland(1996)則 提 出 應 用 SSI 之 論證 教 學 無助 於 提 升 學生 論 證 能 力 的 結 果 ， 而 此 二 篇 研 究 的 結 果 有 如 此 分 歧 的 主 要 原 因 可 能 為 研 究 對 象 有 對 育 程 度 之 差 異 ， 因 此 面 對 SSI 進 行 非 形式 推 理 時 有 不 同 的 表 現 。 另 外 ，Zeidle 、 Walker、Ackett 與 Simmons(2002)指 出學 生 對 科 學 本 質 的 理 解 會 影 響 其 非 形 式 的 推 理 ， 而 Bell 與 Ledeman(2003)的研 究 正 好 相 反 ， 他 們 發 現 學 生 對 科 學 本 質 的 理 解 不 會 影 響 其 非 形 式 推 理 ， 導 致 此 差 異 的 主 要 原 因 可 能 為 研 究 採 用 不 同 的 分 析 方 法 。 另 外 使 此 些 研 究 產 生 不 同 結 果 的 原 因 尚 有 四 者 ： 其 一 ， 各 研 究 採 用 不 同 實 驗 設 計 或 評 量 方 法 ， 蒐 集 到 不 同 的 資 料 ， 因 而 可 能 導 致 不 同 的 研 究 結 果 ； 其 二 ， 研 究 的 對 象 皆 非 大 樣 本 或 隨 機 選 取 ， 因 此 影 響 到 結 果 能 否 外 推 ， 所 以 無 法 進 一 步 判 斷 研 究 樣 本 以 外 的 學 生 是 否 具 有 成 效 ； 其 三 ， 各 研 究 的 對 象 之 教 育 程 度 有 相 當 大 的 差 異 ， 對 於 非 形 式 推 理 的 表 現 有 所 不 同 ； 第 四 ， 各 研 究 對 於 非 形 式 推 理 之 評 量 方 式 亦 不 相 同 ， 可 能 影 響 到 研 究 的 結 果 。 也 因 此 ， 未 來 有 待 更 多 的 研 究 投 入 以 SSI 或 科學 理 論 為 題材 之 論 證 教 學 研 究，才 能 獲 得 更 普 遍 的 發 現。 至 於 論 證 教 學 是 否 需 顧 及 學 生 的 特 殊 性 ？ 上 述 研 究 的 樣 本 除 了 Yerrick(2000) 選 擇 低 學 業 成 就 之 中 學 生 、Osborne 等 人 (2004)選擇 在 職教 師 以 及 Niaz 等 人(2002) 選 擇 職 前 教 師 外 ， 其 他 皆 針 對 一 般 中 學 生 ， 並 未 選 擇 特 別 的 樣 本 ， 因 此 並 沒 有 限 定 於 特 定 的 學 生 才 可 實 施 論 證 教 學 。

伍、教學實務的啟示與建議

綜 合 回 顧 論 證 教 學 之 實 證 性 研 究 後 ， 研究者針對論證教學提出下列幾點建議：

一、彈性應用論證題材和教學策略

不 同 論 證 題 材 具 有 不 同 的 問 題 情 境 與 考 量 面向，教學者需針對應用的題材，彈性選擇

適合的教學策略，讓學生可以在論證活動中 對SSI 和科學理論做充份的討論與探究。

二、重視小組討論於論證教學的運用

在 論 證 的 過 程 中 ， 教 學 者 可 利 用 小 組 討 論 的 方 式 ， 讓 學 生 藉 由 小 組 內 的 合 作 學 習 ， 提 升 組 內 成 員 對 論 證 的 了 解 ， 降 低 論 證 活 動 的 困 難 度 。 同 時 ， 藉 由 小 組 之 間 對 彼 此 主 張 和 理 由 的 質 疑 與 批 判 ， 可 促 進 學 生 為 自 己 的 論 點 做 出 更 多 的 辯 護 或 提 出 更 有 力 的 證 據 。

三、安排國小學生進行論證活動

林樹聲（2008）表示國小階段之學生可 進行論證教學，雖然心智能力或背景知識較 為不足，但仍具有基本的論證能力，只是所 能論證的內容較為淺顯，因此教學者可在論 證教學中針對學生的程度，鋪陳適當的論證 情境及建立相關的背景知識，或者藉由查資 料的過程充實學生對議題的了解，接著再進 行論證活動。另外，黃柏鴻（2007）強調教 師可提供學生多次類似的論證活動，如學習 單的填寫或辯論，並與學生討論論證過程中 所出現的缺失，以尋求改進的方法，如此一 來學生的論證能力將可獲得更充足的發展。

四、注重倫理與道德的考量

以 SSI 為 論 證 題材 時 ， 教 學者 應 針 對 SSI 的 內 容 引 導 學 生 對 倫 理 與 道 德 的 問 題 進 行 討 論 ， 藉 此 刺 激 學 生 思 考 議 題 所 引 發 的 社 會 衝 突 ， 以 及 科 技 發 展 對 人 或 其 他 生 物 與 環 境 的 影 響 ， 以 促 進 大 家 能 更 審 慎 評 估 任 何 科 技 的 運 用 。

陸、結語

現今的九年一貫課程中，知識的獲得已 不再是課程的主要目標，取而代之的是「帶 得走的能力」的培養。而學生在進行論證活 動時，需運用到多種心智能力，例如推理、 批判或溝通等，因此頗符合九年一貫課程倡 導的理念。同時，就科學教育的目標而言， 擁 有 論 證 能 力 正 是 培 養 學 生 具 備 科 學 素 養 的重要指標之一，因此，論證能力對於具備 科學素養的公民是不可或缺的一項能力。然 而，學生論證能力的提升仰賴成效良好的論 證教學，所以本研究的分析可提供未來有志 進行論證教學之教師做參考。

參考文獻

林 樹 聲(2004)： 通 識 素 養 的 培 育 與 爭 議 性 科 技 議 題 的 教 學 。 南 華 通 識 教 育 研 究—科 學教 育 專題 ，1(2)，25-37。 林 樹 聲(2008)：應用社會性科學議題教學模 組 的 設 計 與 實 踐 促 進 科 學 教 師 專 業 成 長 及 學 生 論 證 能 力 之 研 究 。 行 政 院 國 家 科 學 委 員 會 計 畫 成 果 報 告 (NSC95-2522-S-415-001-MY3(2/3))。 黃 柏 鴻（2007）：提 升 國 小 六 年 級 學 生 論 證 能 力 之 行 動 研 究 － 以 社 會 性 科 學 議 題 為 例 。 未 出 版 之 碩 士 論 文 ， 國 立 嘉 義 大 學 科 學 教 育 研 究 所 ， 嘉 義 。 黃 翎 斐 、 胡 瑞 萍(2006)： 論 證 與 科 學 教 育 的 理 論 和 實 務 。 科 學 教 育 ，292， 15-28。

Alexopoulou, E., & Driver, R. (1996). Small-group discussion in physics: Peer interaction model in pairs and fours. Journal of Research Science Teaching, 33(10), 1099-1114.

Barrow

, L. H. &

Germann

, Paul. (1987).

Acid Rain Education and Its Implications for Curricular Development: A Teacher Survey.

Science Education, 71(1),

15-20.

Bell, P., & Linn, M. C. (2000). Scientific arguments as learning artifacts: designing for learning from the web with KIE, International Journal of Science Education, 22(8), 797-817. Bell, R. L., & Lederman, N. G.

Understandings of the nature of science and decision making on science and technology based issues. Science Education, 87(3), 352-377. Billig, M. (1987). Arguing and thinking: A

rhetorical approach to social psychology. Cambridge: Cambridge University Press.

Binkley, R. W. (1995). Argumentation, education and reasoning. Informal Logic, 17(2), 127-143.

Bloom, J. W. (2001). Discourse, Cognition, and Chaotic Systems: An Examination of Students’ Argument About Density. Journal of the Learning Sciences, 10(4), 447-492. Brem, S. K., & Rips, L. J. (2000).

Explanation and Evidence in Informal Argument. Cognitive Science, 24(4), 573-604.

Driver, R., Newton, P., & Osborne, J. (2000). Establishing the norms of scientific argumentation in

classrooms. Science Education,

84(33), 287-312.

Duschl, R. A., & Osborne, J. (2002). Supporting and promoting argumentation discourse in science

education. Studies in Science

Education, 38, 39-72.

Erduran, S., Ardac, D., & Yakmaci-Guzel, B. (2006). Learning to teach argumentation: case studies of preservice secondary science

teachers. Eurasia Journal of

Mathematics, Science and Technology Education, 2(2), 1-14.

Giddens, A. (1990). The consequences of modernity. Cambridge: Polity Press.

Jiménez

-

Aleixandre

, M. P. (2002).

Knowledge producers or

knowledge consumers?

Argumentation and decision

making about environmental

management.

International

Journal of Science Education,

24(11), 1171-1190.

Jiménez-Aleixandre, M. P., Rodríguez, A. B., & Duschl, R. A. (2000). “Doing the lesson” or “doing science”: Argument in high school genetics. Science Education, 84(6), 757-792. Kortland, K. (1996). An STS case study

about students' decision making on the waste issue. Science Education, 80(6), 673-689.

Lawson, A. E. (2002). Sound and Faulty Arguments Generated by Preservice Biology Teachers When Testing Hypotheses Involving Unobservable Entities. Journal of Research in Science Teaching, 39(33), 237-252. Lawson, A. E. (2003). The nature and

development of hypothetico- predictive argumentation with im- plications for science teaching. International Journal of Science Education, 25(11), 1387-1408. Lewis, J., & Leach, J. (2006). Discussion of

socio-scientific issues: The role of science knowledge. International

Journal of Science Education,

28(11), 1267-1288.

Mason, L. (2001). Responses to anomalous data on controversial topics and theory change. Journal of Learning and Instruction, 11(6), 453-483. Niaz, M., Aguilera, D., Maza, A., & Liendo,

G. (2002). Arguments, Contradic- tions, Resistances, and Conceptual Change in Students’ Understanding of Atomic Structure. Science Education, 86(4), 505-525.

Nussbaum, EM. (2002). Scaffolding Argumentation in the Social Studies Classroom. Social Studies, 93(3), 79-85.

Osborne, J. F., Erduran, S., & Simon, S. (2004). Enhancing the quality of argumentation in school science. Journal of Research in Science Teaching, 41(10), 994-1020.

Patronis, T., Potari, D., & Spiliotopoulou, V. (1999). Students’ argumentation

in decision-making on a socio-scientific issue: Implications for teaching. International Journal of Science Education, 21(7), 745-754.

Petit, A., & Soto, E. (2002). Already Experts: Showing students how much they know about writing and reading arguments. Journal of Adolescent & Adult Literacy, 45(8), 674-682.

Sadler, T. D. (2004). Informal Reasoning Regarding Socioscientific Issues: A Critical Review of Research. Journal of research in science teaching, 41(5), 513-536.

Sadler, T. D., & Donnelly, L. A. (2006). Socioscientific Argumentation: The effects of content knowledge and morality. International Journal of Science Education, 28(12), 1463-1488.

Siegel, H. (1989). The rationality of science, critical thinking and science education. Synthese, 80(1), 9-42. Siegel, H. (1995). Why should educators

care about argumentation. Informal Logic, 17(2), 159-176.

Simonneaux, L. (2001). Role-play or debate to promote students’ argumentation and justification on an issue in animal transgenesis. International Journal of Science Education, 23(9), 903-927.

Solomon, J. (1992). The classroom discussion of science-based social

issues presented on television: knowledge, attitudes and values. International Journal of Science Education, 14(4), 431-444.

Toulmin, S. E. (1958). The uses of argument. Cambridge: Cambridge University Press.

Van Eemeren, F. H. (1995). A world of difference: The rich state of argumentation theory. Informal Logic, 17(2), 144-158.

Wray, R. & Lewis, M. (1997). Extending literacy: children reading and writing non-fiction. London: Routledge.

Yerrick, R. K. (2000). Lower track science students' argumentation and open inquiry instruction. Journal of Research in Science Teaching, 37(8), 807-838.

Zeidler, D. L., Walker, K. A., Ackett, W. A., & Simmons, M. L. (2002). Tangled up in. views: beliefs in the nature of science and responses to socioscientific dilemmas. Science Education, 86(3), 343-367.

Zohar, A., & Nemet, F. (2002). Fostering students’ knowledge and argumentation skills through dilemmas in human genetics. Journal of Research in Science Teaching, 39(1), 35-62.

投 稿 日 期 ：96 年 06 月 01 日

Literature Review and Reflection on the Research

about Argumentation Instruction

Po-Huang Huang

1

Shu-Sheng Lin

2

1_{Taipao Primary School in Chiayi County}

2_{Graduate Institute of Science Education, National Chiayi University}

Abstract

The students’ argumentation skills are placed importance on science education in a decade. Therefore, many studies are to explore the argumentation instruction in order to improve the students’ argumentation skills. In this paper, we reviewed and analyzed the papers about the meaning of argumentation, the teaching strategies of argumentation instruction, and the empirical studies on argumentation instruction in science education. The results showed that: (1) the researchers usually adopted the teaching strategies, such as role play, debate, argument writing in the instruction of socioscientific argumentation. On the other hand, they asked students to design an experiment and collect evidence to justify a theory when they learned scientific argumentation. (2) A good argumentation instruction could not only improve students’ argumentation skills and understanding of nature of science, but also fostered their knowledge construction and thinking over socioscientific issues from ethical and moral aspects. (3)Most studies pointed out a suitable context or an evidence-collecting activity can help students to build their prior knowledge and discuss thoughtfully before they make an argument. (4) Most studies chose high school students as their sample instead of elementary school students. It is worth of exploring teaching strategies to help elementary school students to improve their argumentation skills. (5) Due to different experimental design and sampling, the results of most studies on argumentation instruction are divergent. Some showed the learning results of the students became better after they experienced the argumentation instruction, and some still remained unchangeable. The implications for classroom practice are discussed in the end of this article.