论证是一种批判性思维过程

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

浙江省余姚市实验学校 朱潮海

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

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，消耗瓶中氧气，然后将浸涨的绿豆放在里面，观察绿豆种子的发芽情况。

（五）是否询问异议

学生在生活经历、认知水平、性别、年龄等方面的差异，造成了论证和推理水平的差异。即使面对相同的实验现象和数据，学生也会存在不同的观点和解释。这为科学课中的论证活动提供了认知基础。在科学教学中，教师要尊重学生的差异，引导学生关注其他意见，常用的句式是“对于我的发言，大家有补充吗？大家有不同意见吗？”

在《液体之间的溶解现象》一课中，教学中很有意思的是有近一半学生认为胶水没有溶解于水，这是一个很好的教学生发点，让学生根据观察到的现象作为证据来论证，所谓“不辨不明”，最终在质疑中建立起液体溶解的概念。

因此，在论证活动中，教师要客观面对教学生成，不回避，同时鼓励学生表述不同意见，寻求证据的支持。

（6）推理是否合理

教师在《斜面的作用》一课中，一个学生在实验后提出“斜面坡度越小越省力，斜面坡度越大越费力”，教师马上启发式的谈话，“斜面的坡度越大时是费力吗？它还是省力的，只是越不省力”。在教学中，教师为了赶进度、赶时间，对学生中出现的错误观点采取回避的做法，这是要不得的。学生对斜面费力的说法，实际上是学生推理上的错误，是学生认知的难点。教师在教学中应该抓住这个契机，做好文章，鼓励学生做出论证活动，找到这个观点的证据，最终纠正认知上的错误，这显然要比教师单纯的说教要好得多，因为概念的建构是发生在个体头脑中的。

还比如《白醋和小苏打的变化》一课中，学生知道二氧化碳是一种无色、无味、不支持燃烧、比空气重的气体。通过实验的方法发现白醋和小苏打混合后产生的气体符合上述特点，于是推理认为这种气体就是二氧化碳。这在推理上就犯了肯定后件的逻辑错误。这时教师提出质疑，符合这些特征的气体除了二氧化碳，还有其他气体吗？通过阅读资料，发现还有很多气体符合这些特征。因此，学生意识到判断这种气体是否是二氧化碳还需要得到证据的支持。

案例2：光是直线传播的吗

教师：通过刚才的实验，你们看到了什么现象？现在你认为光是直线传播的吗？你这样说的证据是什么？

一个小组上台交流。

生1：放置好光盘，使3张光盘的小孔在同一直线上，在纸屏上有一个光斑。将一张光盘向左移动后，在纸屏上就看不到光斑了，但在这张移动的光盘上留下了光斑。

生2：因此我们认为光是直线传播的。

生3：我们这样说的证据是光盘的三个小孔在一条直线上时，在纸屏可以看到光，光盘不在一条直线上时，纸屏上看不到光斑。

生4：大家有不同意见吗？

其他学生认同发言小组的意见，没有提出异议。

教师第一次质疑：光真得穿过小孔了吗？我们没有看到光留下的痕迹。

由于中间的小孔是空心的，光照射过去后，学生看不见光射过去后留下的痕迹，因此难于取得证据证明光是直线传播的。为了让学生真真切切地看到光确实从光盘小孔中通过这一现象，教师为学生提供小孔蒙上一层薄纱布的光盘，使得红外光线通过时在纱布上留下光斑。

学生分组活动后再次交流：用激光笔照射第一个小孔，即可在3张光盘纱布上和最后的屏上看到光斑，将这四个光斑连接起来便是一段直线。然后，将第2张或第3张光盘向左或向右移动，再用激光笔照射第一个小孔，此时不能在最后的屏上看到光斑，光斑被移动后的光盘挡住了。 因此我们认为光是直线传播的。我的证据是：如果光不沿直线传播，那么光盘就挡不住光，最后的屏上应该也有光斑才对。

师问：其他小组的想法呢？

教师第二次质疑：我们将几个光斑连起来看确实是一条直线，但是光盘与光盘之间的光又是怎样传播的呢？我们没有看到，能说一定是直线吗？

学生思考后提出，在两光盘之间再增加几张相同的光盘，看看光盘孔的纱布上有没有光斑，如果有光斑，且所有光斑能连成一条直线，就说明光传播方向没有改变，一直是直线传播的。

教师肯定学生的想法，并提供材料，鼓励学生实际操作来验证自己的想法。

实验后交流，生1：每张光盘孔的纱布上都留下了光斑，且所有光斑能连成一条直线。所以我们认为光是直线传播的。

教师：大家同意他的说法吗？

生2提出质疑：更多光斑连起来看也是一条直线，但是光斑与光斑之间还是存在空隙，这些空隙处的光路又怎样，我们还是没有看到，能说一定是直线吗？

生3提出解决方案：在所有空隙的地方都放上光盘，把光盘孔纱布上所有光斑连起来，是一条直线的话就可以证明了。

教师：你说的是一个好办法，也就是说我们要想办法看到密密麻麻连接在一起且不间断的光斑，也就是一条笔直光路才能证明光是直线传播的。

教师提供支持：我这里有一个装置，往一方形透明玻璃容器中点燃一段蚊香，待瓶内充满烟雾后，打开激光笔，让红色激光束透过该容器。

师问：你看到了什么？这一现象说明什么？

学生：我看到一条笔直的光路，可以证明光真是直线传播的。

教师第三次质疑：笔直的光路只存在于玻璃容器内，容器外却没看到，那我是不是可以认为光只在这个玻璃容器内是直线传播的呢？

学生：如果这个容器大一点，有我们教室那么大，或者更大，就能看到更长的光路了。

教师：你的想法真不错！我这里还真有这么一个法宝，就是它——指星笔。打开指星笔，让光束照在教室墙壁上，教室内一条笔直光路呈现在学生眼前。将指星笔光束射向更远的室外，更长的一条笔直光束射向远方。

看到这里，学生不约而同地鼓掌惊叹：这下终于可以证明光是直线传播了吧！

教师：同学们，我们看到同一直线上间断的光斑提出质疑，看到容器中一段笔直的光路提出质疑，直到我们看到指星笔发出的长长的笔直光束，才说光确实是直线传播的，我们经历这样一个不断质疑与求证的过程后，你想说些什么呢？

生1：每一个科学结论的得出都需要不断地质疑、求证。

生2：科学需要严谨的态度。

在上述案例中，教师和学生不断地对证据提出质疑，改进实验方法，采用新的实验材料，获得新的证据支持，将抽象的光传播转化为具体的物，在表象的基础上建构概念，同时认识科学本质。因此，科学结论的形成是不断质疑、求证的过程。