「科學論證的教學應用」演講紀錄,論證在教學、探究與閱讀的應用

前一篇提到上週去生物學科中心演講關於Imagej的使用,但其實當天是講兩個主題。另一個主題就是科學論證的教學應用。

演講中,一開始是用一個實際案例分析來談科學論證,也就是學生到底有沒有作弊?用什麼證據來找出答案?


案例實作
這個案例是這樣的:
有一回老師改完考卷發給學生,但過沒多久學生拿著考卷給老師,說老師改錯了。這題的正確答案是B,而他拿回的考卷上也是寫B,但是老師卻用紅筆劃過算他錯。

老師懷疑這學生是不是有偷改過答案,把原本寫的D硬是改成了B,於是老師必須找出證據並且推理出學生有沒有改過?

這個實作我給了老師兩枚玻片和手機顯微鏡,老師們需要用顯微鏡下的微物跡證來找出答案。左邊的玻片是確認沒有被修改過的「B」,所以可以當作對照組,而右邊的「B」就是被懷疑可能更改過的。

是否有作弊


1.從放大的影像中,你觀察到什麼現象?請記錄下來,不要加上任何的意見,純粹就是客觀的紀錄。

2.接下來你「認為」這些現象可能是什麼原因造成的?因為要寫的東西是你認為的事情,所以這包含了主觀的成份,你也必須用到其他的理論來推測。

3.最後,根據你的推測之後,你認為這個學生到底有沒有改過答案?

4.如果學生堅稱他沒有改,那麼你可以用什麼證據來反駁他的說法?


以上這四個階段,就是CER論證模式的四個元素。C是 claim,就是「主張」,對應的就是上述第三點;E是Evidence,就是證據,也就是第一點;而 R是 Reasoning-推理,對應的是第二項。而最後一項則是反駁。

科學論證的細節的細節和教學運用,我在下面這一篇文章都已經詳列,有興趣的可以看看。
科學論證與批判性思考的教學運用



演講當天我將上述那篇文章的內容精簡為幾個教學策略,整理成講義如下


在課堂上的應用策略
  • 從文章找主張和證據
  • 比較證據的強度
  • 找出支持主張的證據
  • 寫出推理
  • 證據的分類
  • 表達支持的主張
  • 從論證到探究報告

其實如同科學探究,在課堂上若要完整操作從證據、推理到主張,往往會遇到時間問題。因此可以將這些元素分開呈現與訓練,分析教科書教材應用這些策略,就不太會有時間與進度的問題。如果有更充裕的時間,就可以做完整的CER模式和反駁。

或是已經有在作科學探究的,更可以將CER論證融入其中。因為論證本來就是探究的一部分,而它的重點是在於有系統的思考方式。


論證與科學探究
舉一個例子來說明論證與探究之間的關係,在寫探究報告時(或專題報告、科展報告)時,寫到的「結果」,其實就是CER所稱的「證據」,是以圖或表等客觀描述的現象或資料,然後你會以文字描述這些圖表的意義,但尚未涉及推論。

而論證裡的推理則是位於報告裡的「討論」一節中,你會透過其他的理論或實驗結果,或是科學原理去解釋證據。

例如你在證據裡頭描述了「A果汁加上本氏液後隔水加熱三分鐘,液體呈現橙色。」這就是客觀的現象,任何人看了都同意這樣的現象描述,沒有任何的加油添醋,或是情感描述或推測。

而在討論裡就會進行推理,你會說明本氏液的變色原理是什麼,本氏液會和哪些化學物質發生反應,它們有什麼共同的特性。因為這些理由,所以你會推測A果汁裡含有什麼特性的化學物質。你基於科學原理作了推理,提出了主張:A果汁裡含有什麼特性的化學物質,這也就是你的結論。

缺少論證的科學探究,實在不夠完整。就像是你純粹在動手做,卻不動腦想。

論證與科學閱讀
而如果你有在做科學閱讀,那麼科學論證也一 定會出現在你的課堂中,只是它是用另一種形式出現,那就是批判思考。

我在之前文章有提到,科學論證就是蓋一棟房子,在一個合理的問題上,用許多有效證據當作磚頭,再用有力的推理當作水泥,蓋出一個合理主張的屋頂。

而批判思考就是拆解房子的元素,看到一棟房子,看看它蓋在什麼樣的基礎上(想探討什麼問題),看它的屋頂是什麼(主張是什麼),怎麼把屋頂架上去的(如何推理),裡頭用了哪些磚頭,它們夠不夠多、夠不夠好(證據的合理性與有效性)


我相信很多老師其實都早已經運用了這些思考技能在課堂上,只是自己可能也沒有察覺吧。當你知道自己就已經在用了之後,我想你更能用更多有效的方式來發揮。

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