國(guó)際科學(xué)教學(xué)心理研究領(lǐng)域的主要成果 研究領(lǐng)域 成果 心理 科學(xué) 教學(xué)

國(guó)際科學(xué)教學(xué)心理研究領(lǐng)域的主要成果研究領(lǐng)域成果心理科學(xué)教學(xué)國(guó)際科學(xué)教學(xué)心理研究領(lǐng)域的主要成果本文關(guān)鍵詞：研究領(lǐng)域，成果，心理，科學(xué)，教學(xué)

國(guó)際科學(xué)教學(xué)心理研究領(lǐng)域的主要成果本文簡(jiǎn)介：2022年，我們系統(tǒng)總結(jié)了20世紀(jì)50年代以來(lái)國(guó)際科學(xué)教育的研究趨勢(shì)，提出了科學(xué)教育研究的將來(lái)展望，發(fā)表在?華東師范大學(xué)學(xué)報(bào)〔教育科學(xué)版〕?2022年第4期。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，學(xué)習(xí)理論、學(xué)習(xí)科學(xué)的進(jìn)展，科學(xué)教育研究有了快速的開(kāi)展。本研究系統(tǒng)分析了國(guó)際科學(xué)教育領(lǐng)域四種著名的?科學(xué)教育?〔美國(guó)〕、

國(guó)際科學(xué)教學(xué)心理研究領(lǐng)域的主要成果本文內(nèi)容：

2022年，我們系統(tǒng)總結(jié)了20世紀(jì)50年代以來(lái)國(guó)際科學(xué)教育的研究趨勢(shì)，提出了科學(xué)教育研究的將來(lái)展望，發(fā)表在?華東師范大學(xué)學(xué)報(bào)〔教育科學(xué)版〕?2022年第4期。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，學(xué)習(xí)理論、學(xué)習(xí)科學(xué)的進(jìn)展，科學(xué)教育研究有了快速的開(kāi)展。本研究系統(tǒng)分析了國(guó)際科學(xué)教育領(lǐng)域四種著名的?科學(xué)教育?〔美國(guó)〕、?國(guó)際科學(xué)教育雜志?〔英國(guó)〕、?科學(xué)教育研究?〔美國(guó)〕和?科學(xué)教育研究雜志?〔澳大利亞〕2022-2022年發(fā)表的文章，結(jié)果說(shuō)明：國(guó)際科學(xué)教學(xué)心理研究領(lǐng)域主要集中在概念學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)環(huán)境、探究教學(xué)、教師研究等方面，占到總論文的70%以上。下面就這些方面的研究進(jìn)展作一綜述，并分析研究趨勢(shì)。

一、概念學(xué)習(xí)注重核心概念和學(xué)習(xí)進(jìn)階

科學(xué)教育研究者普遍認(rèn)為，概念學(xué)習(xí)是科學(xué)教育的主要目的，以往的研究主要集中在概念開(kāi)展、概念轉(zhuǎn)變和概念圖三個(gè)方面，研究主題幾乎涉及到科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，隨著學(xué)習(xí)理論和學(xué)習(xí)科學(xué)研究的不斷深化，核心概念和學(xué)習(xí)進(jìn)階的研究得到重視。

科學(xué)教育的目的不是去獲得一大堆由事實(shí)和理論堆砌的知識(shí)，而應(yīng)是實(shí)現(xiàn)一個(gè)趨向于核心概念的進(jìn)展過(guò)程。核心概念是某個(gè)知識(shí)領(lǐng)域的中心，是一種教師希望學(xué)生理解并能得以應(yīng)用的概念性知識(shí)，這些知識(shí)必須清楚地呈現(xiàn)給學(xué)生，以便學(xué)生理解與他們生活相關(guān)的事件和現(xiàn)象。2022年7月，美國(guó)公布了?K-12年級(jí)科學(xué)教育框架：理論、跨領(lǐng)域概念和核心概念?〔AFrameworkForK-12ScienceEducation-Practices,CrosscuttingConcepts,andCoreIdeas,以下簡(jiǎn)稱?框架?〕.?框架?主要的特色之一就是強(qiáng)調(diào)K-12的科學(xué)和工程教育應(yīng)把重點(diǎn)放在跨學(xué)科的一些重要概念和各學(xué)科有限數(shù)量的核心概念。隨著科學(xué)教育研究的不斷深化，研究者也在不斷賦予核心概念新的內(nèi)涵，并開(kāi)展對(duì)各領(lǐng)域中核心概念的研究和分析，如物質(zhì)構(gòu)造和性質(zhì)的核心概念〔Cooper,Corley,Underwood,2022〕、納米科學(xué)的核心概念〔Ste-vens,Sutherland,Schank,Krajcik,2022;Stevens,Sutherland,Krajcik,2022〕、天文學(xué)的核心概念〔LelliottRollnick,2022〕以及核心概念的呈現(xiàn)方式〔Brooks,2022〕等。

科學(xué)教育領(lǐng)域第一次正式提出學(xué)習(xí)進(jìn)階〔LearningProgressions〕是在2022年。美國(guó)國(guó)家研究委員會(huì)〔NationalResearchCouncil,2022〕指出："學(xué)習(xí)進(jìn)階〔LearningProgressions〕是對(duì)學(xué)生連接且逐漸深化的思維方式的描繪。在較大時(shí)間跨度內(nèi)〔6-8年〕,學(xué)生學(xué)習(xí)和研究某一概念或主題時(shí)，這些思維方式是依次進(jìn)階的。"?框架?指出：科學(xué)學(xué)習(xí)是一種將科學(xué)解釋概念化〔conceptualize〕的過(guò)程，這一過(guò)程可以通過(guò)學(xué)習(xí)進(jìn)階的形式表現(xiàn)出來(lái)。學(xué)習(xí)進(jìn)階本質(zhì)上就是對(duì)核心概念的理解的逐級(jí)深化和持續(xù)開(kāi)展〔AlonzoSteedle,2022〕.通過(guò)學(xué)習(xí)進(jìn)階，開(kāi)展學(xué)生對(duì)核心概念的理解，幫助學(xué)生形成良好的知識(shí)構(gòu)造、深度理解科學(xué)概念、進(jìn)步解決問(wèn)題的才能，已經(jīng)成為當(dāng)代根底教育科學(xué)課程改革的核心理念〔DuncanRivet,2022〕.

自從學(xué)習(xí)進(jìn)階提出之后，相關(guān)的研究主要有以下幾個(gè)方面：第一，基于核心概念構(gòu)建和呈現(xiàn)學(xué)習(xí)進(jìn)階。學(xué)習(xí)不僅僅是為了要知道一系列的科學(xué)事實(shí)，更重要的是要圍繞核心概念構(gòu)建知識(shí)體系和模型，并廣泛運(yùn)用科學(xué)概念解釋自然現(xiàn)象。構(gòu)建學(xué)習(xí)進(jìn)階的方法可以分為逐級(jí)進(jìn)展法〔escalatedapproach〕和全景圖法〔landscapeapproach〕兩種類型。第二，考察學(xué)生理解核心概念的真實(shí)途徑。學(xué)習(xí)進(jìn)階的起點(diǎn)〔thelowestlevel〕是"學(xué)生入學(xué)時(shí)的〔前〕概念和推理",終點(diǎn)〔thehighestlevel〕是"學(xué)習(xí)目的",同時(shí)存在多個(gè)互相關(guān)聯(lián)的中間程度〔intermediatelevels〕.

學(xué)習(xí)進(jìn)階描繪學(xué)生對(duì)核心概念的認(rèn)識(shí)是如何不斷開(kāi)展的，這些程度反映了學(xué)生的思維開(kāi)展過(guò)程〔Neumann,Viering,Boone,Fischer,2022〕.Mohan〔2022〕構(gòu)建了小學(xué)4年級(jí)至高中"生態(tài)系統(tǒng)中碳循環(huán)"的學(xué)習(xí)進(jìn)階，給不同年級(jí)的學(xué)生呈現(xiàn)不同的學(xué)習(xí)主題，以幫助學(xué)生在原有理解的根底上不斷深化對(duì)該知識(shí)的理解。Jin〔2022;2022〕又分別構(gòu)建了小學(xué)4年級(jí)至高中"生態(tài)系統(tǒng)中能量傳遞"和"物質(zhì)-能量"的學(xué)習(xí)進(jìn)階框架。第三，開(kāi)發(fā)學(xué)習(xí)進(jìn)階的評(píng)價(jià)工具。學(xué)習(xí)進(jìn)階通常含有一套從開(kāi)發(fā)、驗(yàn)證到使用的完好評(píng)估方法，研究者已經(jīng)開(kāi)發(fā)出各種評(píng)測(cè)工具，用以探查學(xué)生在一定時(shí)間跨度內(nèi)的概念理解過(guò)程，并描繪出學(xué)生學(xué)習(xí)的多個(gè)成就程度。Neumann〔2022〕建構(gòu)了"能量"的學(xué)習(xí)進(jìn)階，并用能量概念評(píng)價(jià)工具〔TheEnergyConceptAssessment〕評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)能量的理解程度。教師基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的測(cè)評(píng)手段實(shí)現(xiàn)對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)程度的充分理解，以此為根據(jù)選擇適宜的教學(xué)方式和策略。

二、學(xué)習(xí)環(huán)境重視技術(shù)支撐和模型建構(gòu)

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，技術(shù)支持的學(xué)習(xí)環(huán)境得到了不斷更新和開(kāi)展，越來(lái)越多的此類產(chǎn)品用于支持學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)以及相關(guān)才能的培養(yǎng)，一般而言，根據(jù)學(xué)習(xí)者使用技術(shù)的方式可以將學(xué)習(xí)環(huán)境分為三種，一是以多種信息〔如文本、圖表、圖形、聲音、視頻等〕方式呈現(xiàn)的多媒體學(xué)習(xí)環(huán)境；二是允許學(xué)習(xí)者直接操作和使用的多媒體學(xué)習(xí)環(huán)境；三是允許學(xué)習(xí)者對(duì)這些表征直接操作的計(jì)算機(jī)仿真學(xué)習(xí)環(huán)境。

近幾年來(lái)，各種技術(shù)支持的基于模型的教學(xué)環(huán)境〔Technology-EnhancedModeling-BasedInstruction,TMBI〕的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用得到研究者的高度重視，通過(guò)模擬一系列科學(xué)現(xiàn)象〔特別是那些肉眼無(wú)法觀察到的、抽象的、難以理解的、特別危險(xiǎn)的科學(xué)現(xiàn)象〕,幫助學(xué)生以合作學(xué)習(xí)的方式，到達(dá)對(duì)科學(xué)現(xiàn)象的感知和科學(xué)本質(zhì)的理解〔Shen,Lei,Chang,Namdar,2022〕.SMALLLab可以幫助高中學(xué)生在模擬環(huán)境中學(xué)習(xí)地質(zhì)演變〔BirchfieldMegowan-Romanowicz,2022〕;Mr.Vetro模擬技術(shù)用于高中生學(xué)習(xí)人體生理學(xué)〔Ioannidouetal.,2022〕;ToonTalk視頻游戲工具可以幫助學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力學(xué)，學(xué)生們?cè)谝粋€(gè)小組中建構(gòu)視頻游戲、編程和模擬運(yùn)動(dòng)過(guò)程〔Simpson,Hoyles,Noss,2022〕;WISE科學(xué)探究環(huán)境體系幫助學(xué)生科學(xué)探究，促進(jìn)同伴互助合作，建立交互作用模型，學(xué)習(xí)核心科學(xué)概念，到達(dá)知識(shí)深度交融〔ShenLinn,2022〕;大氣污染模型環(huán)境〔AirPollutionModelingEnvironment,APoME〕是一個(gè)技術(shù)支持的科學(xué)學(xué)習(xí)環(huán)境，利用新手-專家分析方法討論在該環(huán)境下高中生建?；顒?dòng)的開(kāi)展〔Wu,2022〕;歐洲五所大學(xué)結(jié)合設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了基于網(wǎng)絡(luò)的合作式學(xué)習(xí)環(huán)境Co-Lab〔CollaborativeLaboratoriesforEurope〕.模擬實(shí)驗(yàn)軟件的可控性用于考察和培養(yǎng)學(xué)生的分析、推理才能，聊天工具和過(guò)程監(jiān)控工具的設(shè)計(jì)便利了為學(xué)生的合作探究和教師的評(píng)價(jià)以及指導(dǎo)，而建模工作區(qū)的設(shè)置又促進(jìn)了學(xué)生的概念應(yīng)用。它表達(dá)了通過(guò)多種要素設(shè)計(jì)，為學(xué)生合作、觀察、操作以及理解和應(yīng)用科學(xué)探究所學(xué)知識(shí)提供更為全面的支持觀點(diǎn)。

大量研究顯示，基于模型的科學(xué)學(xué)習(xí)環(huán)境有效促進(jìn)了教學(xué)質(zhì)量的進(jìn)步。

第一，深化概念理解。隨著學(xué)習(xí)科學(xué)和科學(xué)教育研究的不斷深化，人們?cè)絹?lái)越認(rèn)識(shí)到，需要圍繞核心概念進(jìn)展教學(xué)，加強(qiáng)對(duì)科學(xué)知識(shí)的深度理解。創(chuàng)設(shè)基于模型的科學(xué)學(xué)習(xí)環(huán)境，讓學(xué)生在計(jì)算機(jī)支持的環(huán)境中開(kāi)展科學(xué)理論活動(dòng)，有利于學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)概念，理解科學(xué)知識(shí)〔KangLundeberg,2022〕.Yen,Tuan,Liao〔2022〕研究了學(xué)生在基于網(wǎng)絡(luò)和基于教室的學(xué)習(xí)環(huán)境中概念學(xué)習(xí)的成績(jī)，結(jié)果說(shuō)明：基于網(wǎng)絡(luò)的雙重情景教學(xué)形式更利于學(xué)生的認(rèn)知開(kāi)展、動(dòng)機(jī)激發(fā)和概念轉(zhuǎn)變。SunLooi〔2022〕開(kāi)發(fā)了基于網(wǎng)絡(luò)的科學(xué)學(xué)習(xí)環(huán)境，有效支持了學(xué)生基于建模的合作探究，為學(xué)生提供了知識(shí)建構(gòu)的多種途徑，幫助學(xué)生建立了系統(tǒng)的科學(xué)概念構(gòu)造，促進(jìn)了學(xué)生批判性思維才能的開(kāi)展。Plassetal.〔2022〕研究了化學(xué)學(xué)習(xí)中計(jì)算機(jī)模擬的有效性，結(jié)果說(shuō)明：計(jì)算機(jī)模擬的方法可以有效地幫助學(xué)生理解科學(xué)現(xiàn)象和理解科學(xué)概念。

第二，促進(jìn)科學(xué)探究。科學(xué)探究是科學(xué)家探究和理解自然、獲得科學(xué)知識(shí)的主要方法?？茖W(xué)教學(xué)倡導(dǎo)探究式學(xué)習(xí)，為學(xué)生提供充分的探究式學(xué)習(xí)時(shí)機(jī)，逐步培養(yǎng)學(xué)生搜集和處理科學(xué)信息的才能、獲取新知識(shí)的才能、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的才能，以及交流與合作的才能等，形成尊重事實(shí)、擅長(zhǎng)質(zhì)疑的科學(xué)態(tài)度，突出學(xué)習(xí)才能、創(chuàng)新精神、理論才能，以及批判性思維和創(chuàng)造性思維才能的培養(yǎng)?；谀Ｐ偷目茖W(xué)學(xué)習(xí)環(huán)境有利于促進(jìn)學(xué)生進(jìn)展科學(xué)探究，進(jìn)步學(xué)生的探究才能?？屏_拉多大學(xué)博爾德分校研制了交互式模擬軟件PhET,該軟件涉及數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物和地理等學(xué)科，幫助學(xué)生建立可視化的科學(xué)模型，促進(jìn)學(xué)生的科學(xué)探究〔Wieman,Adams,Loeblein,Perkins,2022〕.ChrisDede和哈佛大學(xué)的同事們共同開(kāi)展了一項(xiàng)為期十年的基于多用戶虛擬環(huán)境〔Multi-UserVirtualEnvironment,MUVE〕的中學(xué)科學(xué)教育工程RiverCity,該工程是一個(gè)17個(gè)小時(shí)的基于團(tuán)隊(duì)協(xié)作的探究性課程，學(xué)生在RiverCity中可以親身體驗(yàn)科學(xué)家的探究過(guò)程，體驗(yàn)科學(xué)家群體通過(guò)觀察、推理、協(xié)作及對(duì)問(wèn)題進(jìn)展識(shí)別的過(guò)程，體驗(yàn)科學(xué)家形成和驗(yàn)證假設(shè)的過(guò)程，以及基于證據(jù)導(dǎo)出結(jié)論的過(guò)程。研究說(shuō)明：RiverCity工程與傳統(tǒng)的課堂講授式教學(xué)或其他類型的游戲化學(xué)習(xí)相比，學(xué)生在這種沉浸式的模擬情境中能深度參與，增強(qiáng)自信，進(jìn)步發(fā)現(xiàn)和識(shí)別問(wèn)題的才能，以及科學(xué)探究的才能〔Dede,2022〕.

第三，開(kāi)展模型思維。理想模型是根據(jù)研究的問(wèn)題和內(nèi)容，在一定條件下對(duì)研究客體的抽象，是從多維的詳細(xì)圖像中，抓住最具有本質(zhì)特征的圖像，建立一個(gè)易于研究的、能從主要方面反映研究客體的新圖像。為了描繪客觀事物的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，科學(xué)家往往把研究對(duì)象抽象為理想模型，建模方法是科學(xué)研究的常用方法，模型思維是一種重要的科學(xué)思維，創(chuàng)設(shè)基于建模的科學(xué)學(xué)習(xí)環(huán)境，有利于學(xué)生建模思維的開(kāi)展。Model-It是一款用于小學(xué)科學(xué)教育的可視化建模和模擬仿真學(xué)習(xí)軟件，它可以幫助教師和學(xué)生整合科學(xué)課程內(nèi)容，整理學(xué)生的考慮過(guò)程。學(xué)生可以利用Model-It對(duì)課堂上學(xué)習(xí)的科學(xué)現(xiàn)象建立模型，并通過(guò)模擬仿真來(lái)測(cè)試所建的模型。這個(gè)模型可以檢測(cè)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，反映學(xué)生的考慮過(guò)程和理解程度，進(jìn)步學(xué)生的建模才能〔Zhang,Liu,Krajcik,2022〕.MolecularWorkbench〔MW〕是一款交互式科學(xué)模擬軟件，能為科學(xué)學(xué)習(xí)提供可視化的、交互式的分子和原子實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，幫助學(xué)生形成分子和原子的動(dòng)態(tài)圖景〔XieTinker,2022〕.多主體建模軟件NetLogo可以創(chuàng)設(shè)一個(gè)虛擬的學(xué)習(xí)環(huán)境，每個(gè)學(xué)習(xí)者既能獨(dú)立考慮，又能基于一定的法那么實(shí)現(xiàn)多向互動(dòng)，開(kāi)展學(xué)生的模型思維〔LevyWilensky,2022〕.

三、探究教學(xué)強(qiáng)調(diào)合作學(xué)習(xí)與科學(xué)論證

杜威認(rèn)為科學(xué)知識(shí)是探究的產(chǎn)物，要支持學(xué)生通過(guò)探究去解決真實(shí)問(wèn)題。美國(guó)芝加哥大學(xué)教授施瓦布于1961年在哈佛大學(xué)所作的報(bào)告?作為探究的科學(xué)教學(xué)?〔TeachingofScienceofEnquiry〕中首次提出探究教學(xué)的概念，自此以后，它成為科學(xué)教學(xué)的主導(dǎo)形式。皮亞杰指出了社會(huì)互動(dòng)對(duì)認(rèn)知沖突出現(xiàn)的重要性，維果斯基強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)中的合作與互動(dòng)?；谶@些思想，斯萊文在20世紀(jì)70年提出合作學(xué)習(xí)〔cooperativelearning〕的概念，并在70年代中期至80年代中期獲得本質(zhì)性進(jìn)展。由于它在改善課堂氣氛、進(jìn)步學(xué)生的認(rèn)知程度、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)等方面實(shí)效顯著，很快引起了世界各國(guó)的關(guān)注。人們將探究教學(xué)和合作學(xué)習(xí)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，形成了合作探究學(xué)習(xí)，這已成為最近幾年科學(xué)教學(xué)的研究熱點(diǎn)。

合作探究學(xué)習(xí)是一個(gè)混合術(shù)語(yǔ)，它的意義來(lái)自科學(xué)教學(xué)理論對(duì)探究的要求，是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)方式，可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的動(dòng)機(jī)，并能學(xué)會(huì)類似于科學(xué)家的合作探究過(guò)程，理解科學(xué)的本質(zhì)和科學(xué)內(nèi)容。RozenszaynAssaraf〔2022〕在生態(tài)學(xué)工程中，讓學(xué)生通過(guò)合作探究的方式進(jìn)展學(xué)習(xí)，12年級(jí)的學(xué)生參加了戶外和教室中的合作探究學(xué)習(xí)，結(jié)果說(shuō)明：在戶外學(xué)習(xí)中學(xué)生集中于討論測(cè)量和觀察的方法，以及知識(shí)的建構(gòu)；當(dāng)學(xué)生的學(xué)習(xí)才能一樣或相似時(shí)知識(shí)建構(gòu)會(huì)發(fā)生。為了使學(xué)習(xí)更有意義，教師的作用非常重要，他們必須排除錯(cuò)誤概念，消除低才能和高才能學(xué)生的差距；在一個(gè)小組中開(kāi)展合作探究學(xué)習(xí)，學(xué)生可以交流和分享他們的觀點(diǎn)和方法，引起認(rèn)知沖突，通過(guò)認(rèn)知和社會(huì)過(guò)程更利于認(rèn)知轉(zhuǎn)變。很多研究說(shuō)明：合作探究學(xué)習(xí)有效促進(jìn)了學(xué)生對(duì)科學(xué)概念的理解和轉(zhuǎn)變，進(jìn)步了學(xué)生提出問(wèn)題和解決問(wèn)題的才能〔ScherrHammer,2022〕.

有關(guān)科學(xué)教學(xué)中合作學(xué)習(xí)的研究，主要有三種觀點(diǎn)：第一種，采用社會(huì)認(rèn)知學(xué)習(xí)理論的觀點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)個(gè)體、行為和環(huán)境之間的互相作用。這種學(xué)習(xí)持一種去情景化的觀點(diǎn)，主要依靠元認(rèn)知、信息加工深度，強(qiáng)調(diào)個(gè)體的學(xué)習(xí)和認(rèn)知，不考慮法規(guī)、政治和文化等社會(huì)文化因素；第二，以社會(huì)文化理論為主要的理論框架，聚焦于合作學(xué)習(xí)過(guò)程中的社會(huì)加工，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)是任務(wù)、情境和文化的互相作用；第三，將社會(huì)認(rèn)知和社會(huì)文化觀點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，理解合作學(xué)習(xí)〔包括認(rèn)知和社會(huì)加工〕中知識(shí)的增長(zhǎng)。Jrvel，S.,Volet,S.,Jrvenoja,H.〔2022〕檢驗(yàn)了動(dòng)機(jī)對(duì)合作學(xué)習(xí)的重要性，討論了動(dòng)機(jī)在概念化過(guò)程中社會(huì)因素發(fā)生作用的兩大特點(diǎn)，即社會(huì)影響和社會(huì)建構(gòu)，概括了研究案例，超越了認(rèn)識(shí)-情境的別離，將個(gè)體加工和社會(huì)加工結(jié)合起來(lái)研究動(dòng)機(jī)，強(qiáng)調(diào)了動(dòng)機(jī)在合作探究學(xué)習(xí)中的重要作用。

隨著科學(xué)教育研究的不斷深化和科學(xué)教學(xué)改革的不斷深化，科學(xué)論證得到科學(xué)界和教育界的高度重視，成為科學(xué)教育的研究熱點(diǎn)和有效教學(xué)策略。Kuhn〔1992〕提出論證是指利用一些證據(jù)來(lái)支持自己或反對(duì)別人意見(jiàn)、主張或結(jié)論的過(guò)程。Toulmin〔1958〕提出了著名的Toulmin論證模型，這個(gè)模型描繪了論證的根本組成局部，包括：主張〔表示經(jīng)由推論而得出的個(gè)人立場(chǎng)〕、數(shù)據(jù)和資料〔表示從外在現(xiàn)象中所搜集到的證據(jù)〕、證據(jù)〔作為推論時(shí)的根據(jù)〕、支持理論〔通過(guò)答復(fù)對(duì)證據(jù)的質(zhì)疑而提供附加的支持〕、反駁〔是通過(guò)削弱論證效果的證據(jù)和理由阻止從理由得出主張的因素〕和限定詞〔有些情形那么必須附加一定的條件或限制才能成立〕.Osborne,Erduran,Simon〔2022〕根據(jù)Toulmin的論證形式將論證的品質(zhì)區(qū)分為五個(gè)層次〔level〕:第一層次，論證過(guò)程只包含簡(jiǎn)短的主張；第二層次，論證過(guò)程由帶有數(shù)據(jù)、證據(jù)、或支持的主張所組成，但不包含任何反駁；第三層次，論證過(guò)程呈現(xiàn)一系列帶有數(shù)據(jù)、證據(jù)或支持的主張，有時(shí)也呈現(xiàn)較為薄弱的反證；第四層次，論證過(guò)程呈現(xiàn)一個(gè)主張及一個(gè)明確的反證，也可能同時(shí)具有一些主張或?qū)α⒅鲝垺驳@并非是必要的〕;第五層次，論證過(guò)程呈現(xiàn)超過(guò)一個(gè)反駁的延伸性論證。

21世紀(jì)以來(lái)，科學(xué)論證已經(jīng)逐漸成為科學(xué)探究最重要的特征。研究說(shuō)明：科學(xué)論證可以幫助學(xué)生開(kāi)展科學(xué)探究才能〔Lawson,2022〕、建構(gòu)科學(xué)知識(shí)并促進(jìn)科學(xué)概念的轉(zhuǎn)變與理解〔Kuhn,2022〕、提升科學(xué)認(rèn)識(shí)論程度〔Khishfe,2022〕、提升推理才能、批判思維才能和交流才能〔NussbaumEdwards,2022〕.

正如科學(xué)探究一般，科學(xué)論證既是一種學(xué)習(xí)方式，也是一個(gè)重要的科學(xué)才能。幫助學(xué)生提升科學(xué)論證才能是科學(xué)教育的重要目的。英國(guó)將"想法和證據(jù)"〔ideasandevidence〕設(shè)定為教育目的〔TheNa-tionalCurriculumforEngland,2022〕;西班牙將"論證才能"〔skillofargumentation〕擬定為學(xué)生必須具備的根本才能；學(xué)生才能?chē)?guó)際評(píng)價(jià)工程〔ProgrammeforInternationalStudentAssessment,PISA,2022〕對(duì)科學(xué)才能的評(píng)價(jià)包括認(rèn)識(shí)科學(xué)問(wèn)題、運(yùn)用知識(shí)科學(xué)地解釋現(xiàn)象、運(yùn)用科學(xué)證據(jù)做決策并與別人交流。

科學(xué)論證也是教學(xué)策略，可以分為以下三種類型〔Cavagnetto,2022〕;第一，浸入式教學(xué)策略。該教學(xué)策略將論證活動(dòng)整合到學(xué)生科學(xué)理論中促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)和理解科學(xué)論證。如科學(xué)寫(xiě)作啟發(fā)式方法〔ScienceWritingHeuristic,SWH〕提供應(yīng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)０?，分別利用7個(gè)問(wèn)題來(lái)指導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建論證：我的問(wèn)題是什么？我怎樣才能答復(fù)我的問(wèn)題？我觀察到了什么？我的主張是什么？我的證據(jù)是什么？我的主張和別人的相比方何？我的主張是如何變化的？這些問(wèn)題幫助學(xué)生對(duì)現(xiàn)象做出解釋并決定怎樣進(jìn)展研究〔Choi,Notebaert,Diaz,Hand,2022〕.

論證探究模型〔Argument-driveninquiry,ADI〕將科學(xué)論證與探究過(guò)程結(jié)合，而且在教學(xué)過(guò)程中增加了撰寫(xiě)研究報(bào)告和學(xué)生互評(píng)階段，讓學(xué)生參與到真實(shí)的理論活動(dòng)中，有效地促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)和理解科學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維才能，進(jìn)步學(xué)生的科學(xué)論證才能〔Samp-sonWalker,2022〕.第二，構(gòu)造式教學(xué)策略。該策略主要講授論證的構(gòu)造并要求學(xué)生將論證應(yīng)用于各種科學(xué)理論活動(dòng)。第三，社會(huì)科學(xué)式教學(xué)策略。該教學(xué)策略利用社會(huì)科學(xué)性的議題〔socio-scientificissues〕,讓學(xué)生理解社會(huì)和科學(xué)的互相作用來(lái)學(xué)習(xí)科學(xué)論證〔FoongDaniel,2022〕.在科學(xué)教學(xué)中把學(xué)生分成小組，合作討論可以有效地進(jìn)步學(xué)生的論證才能〔SampsonClark,2022〕.傳統(tǒng)的科學(xué)論證教學(xué)是在課堂教學(xué)中進(jìn)展的，教師主要關(guān)注高學(xué)業(yè)成就的學(xué)生而無(wú)視低學(xué)業(yè)成就的學(xué)生。鑒于近年來(lái)網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)展，以計(jì)算機(jī)為媒介來(lái)輔助學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)情境下參與論證活動(dòng)，學(xué)生將會(huì)有更多的時(shí)機(jī)支持、評(píng)價(jià)和批評(píng)對(duì)方學(xué)生的觀點(diǎn)。Lin,Hong,Lawrenz〔2022〕的研究發(fā)現(xiàn)：異步討論的學(xué)生的論證程度明顯高于參與紙筆測(cè)驗(yàn)的學(xué)生的論證程度，此外，網(wǎng)絡(luò)同伴評(píng)價(jià)〔onlinepeerassessment〕過(guò)程中學(xué)生的論證才能和概念理解有了很大進(jìn)步。

四、教師心理側(cè)重開(kāi)展模型、專業(yè)知識(shí)和專業(yè)信念

21世紀(jì)以來(lái)，科學(xué)教師心理的研究強(qiáng)調(diào)專業(yè)開(kāi)展模型的建構(gòu)，主要有兩種建構(gòu)方式：一是理論模型的建構(gòu)，包括基于文化分析的理論模型和基于課程分析的理論模型。文化理論研究者Johnson認(rèn)為，在建構(gòu)教師專業(yè)開(kāi)展模型時(shí)需要將文化要素考慮在內(nèi)，通過(guò)文化分析建構(gòu)教師的專業(yè)開(kāi)展模型〔Johnson,2022〕.教師專業(yè)開(kāi)展理論研究者Roth等人建構(gòu)了"基于課程分析"〔ScienceTeachersLearningfromLessonAnalysis,STeLLA〕的工程模型〔Roth,Ritchie,Hudson,Mergard,2022〕.二是理論模型的建構(gòu)。該模型主要是給教師建構(gòu)一個(gè)專業(yè)開(kāi)展"生態(tài)環(huán)境"---教師專業(yè)學(xué)習(xí)社區(qū)〔ProfessionalLearningmunities,PLC〕,并在理論中建構(gòu)教師專業(yè)開(kāi)展模型〔RichmondManokore,2022〕.PLC是教師專業(yè)開(kāi)展的一種形式，便于教師之間的探究和互動(dòng)，但在通過(guò)PLC建構(gòu)教師的專業(yè)開(kāi)展理論模型時(shí)，需要充分考慮教師的各方面因素，深化研究PLC是如何影響教師的專業(yè)開(kāi)展的。

自Shulman〔1986〕提出PCK這一概念后，國(guó)外研究者便圍繞科學(xué)教師的知識(shí)進(jìn)階以及各類知識(shí)之間的轉(zhuǎn)換進(jìn)展研究。尤其是科學(xué)技術(shù)對(duì)教育領(lǐng)域的沖擊，科技技術(shù)知識(shí)〔TK〕與學(xué)科教學(xué)法知識(shí)〔PCK〕之間的轉(zhuǎn)換和整合，科學(xué)教師的知識(shí)便逐漸由PCK開(kāi)展為T(mén)PACK.信息技術(shù)的更新?lián)Q代引起了教育領(lǐng)域的深化變革，其中最突出的變革便是教師知識(shí)的變革。教師的知識(shí)已經(jīng)不能僅僅局限于學(xué)科內(nèi)容知識(shí)〔CK〕、一般教學(xué)法知識(shí)〔PK〕、學(xué)科教學(xué)法知識(shí)〔PCK〕,教師還應(yīng)該擁有科技知識(shí)〔TK〕、科技學(xué)科知識(shí)〔TCK〕、科技教學(xué)法知識(shí)〔TPK〕和科技學(xué)科教學(xué)法知識(shí)〔TPACK〕〔Saka,Southerland,Brooks,2022〕.TPACK是教師的CK、PK、PCK、TK、TCK、TPK等知識(shí)的集合，是科學(xué)技術(shù)和學(xué)科教學(xué)相結(jié)合的完美呈現(xiàn)，也是科技教學(xué)中教師知識(shí)的走向。

教師的專業(yè)信念影響教師的教學(xué)行為，指導(dǎo)教師的教學(xué)理論，促進(jìn)教師的專業(yè)開(kāi)展。關(guān)于科學(xué)教師信念的研究主要集中在教師信念和理論關(guān)系的研究，有兩種范式：一種是在簡(jiǎn)單的線性模型的根底上討論的信念和理論的關(guān)系，主要是基于行為主義的框架，其前提假設(shè)是信念會(huì)直接引發(fā)相應(yīng)的理論；另一種是建立在復(fù)雜模型的根底上，綜合考慮多種變量對(duì)理論的影響，其前提假設(shè)是教師的理論是受多種變量共同影響的，信念只是其中的一種變量。為了描繪復(fù)雜情境中信念與理論的多變量之間的關(guān)系，在社會(huì)心理學(xué)理論模型的支撐下，"扎根信念系統(tǒng)的社會(huì)文化模型"〔SocialculturalModelofEmbeddedBeliefSystem〕作為教師信念與理論關(guān)系的另一研究范式應(yīng)運(yùn)而生。該形式為科學(xué)教師的信念的開(kāi)展提供了分析的框架，將教師的信念根植于社會(huì)文化情境之中，認(rèn)為文化和社會(huì)也會(huì)影響教師的信念〔Saka,Southerland,Kittleson,Hutner,2022〕.

縱觀近幾年的科學(xué)教學(xué)心理的研究，研究思路的系統(tǒng)化、研究方法的綜合化和研