小学科学课堂中教师提问的角色与作用

——作为框架促进学生在论证过程中的认知思维复杂性

原文作者：Ying-Chih Chen1 amp; Brian Hand2 amp; Lori Norton-Meier3

单位：Arizona State University；University of Iowa；University of Louisville

摘要：本研究旨在探讨教师在提问时所扮演的不同角色，建构对话互动与学生在讨论时的认知反应的关系。教师提问是决定教师在课堂讨论实践中促进对话互动作用的关键因素，不同的角色对促进学生概念理解的作用不同。大多案例的研究是在四年的专业发展计划中，用基于论证的探究方法，作为后续研究设计的。数据来源包括30节课，集中在三个早期的小学教师班级的课堂。数据分析采用两种方法：:(1)常数比较法 (2)枚举法。本研究从观念与活动的主体性出发，提出教师问题传播者、调解者、辅导者、参与者四大关键角色的概念。研究结果显示，在教师使用的问题及教师提问和学生的认知反应间的关系中出现了两个显著的变化：(1)教师在建立讨论的过程中越来越多地充当多个角色,因为他们坚持采用基于讨论的探究方法。 (2)教师使用多个角色建立的质疑和框架的课堂互动模式,使学生的高水平认知反应得到提升。本研究认为，教师专业发展的一个重要组成部分应包括教师在讨论过程中对建立对话互动提出问题时所能发挥的各种作用，这种发展应包括持续的培训和系统的支持。

关键词：对话互动；教师提问的角色；全班讨论；专业发展及论证

介绍

科学教育中对论证的强调转移了科学课堂的焦点，从记忆事实转变到让学生参与真正的科学实践，通过寻找数据以形成支持科学主张的证据，并对其进行辩论，在其中找出他们论点的弱点 (Cavagnetto 2010;Duschl 2008;Manz 2015;Sampson et al. 2011)。美国改革最近的两个文件明确地支持论证的重要性,即《共同核心州立标准》(全国州长协会中心的最佳实践和全美州首席教育官理事会(CCSSO)2010)和《中小学科学教育的框架》(2012年国家研究委员会(NRC))，这是运用在科学教室为促进学生概念理解和认知思维的一个关键方法。

论证可以看作是一种社会协商过程，它涉及构建主张和证据以及对其进行批判之间的相互作用，并且发生在特定的区域中(Driver et al. 2000; Mercier and Sperber 2011)。在论证课堂上，学生们以个人或群体的形式，以相关的、充分的、连贯的证据，试探地建构他们的主张。然后，他们公开提出这些主张和证据，寻求批评和面对替代论点，以改善自己的论点(Ford, 2012)。从这个意义上说，在科学课堂上进行论证的最终目的是促进学生的论证，并通过发现论证中的不足和错误来寻求共识。

然而，中小学科学教育的框架(NRC 2012)提高了临界点,在科学教育的背景下，论证往往被低估（p. 44, NRC 2012)。以往的研究表明，在这种对话丰富的环境中，教师往往难以与学生进行互动。McNeill和Pimentel(2010)发现，高中教师在实施基于论证的课程时，会使用更多的封闭式和事实性回忆问题。他们认为，这类问题与学生的想法脱节，往往会中断讨论的方向。在美国由Banilower et al. (2013) 主持的观察调查发现，90%以上的提问模式在科学课程中包括低级填鸭式问题，要求以快速的方式获得正确答案，实际上阻碍学生认知的思考。Scott et al. (2006)称之为权威的话语。这种情况下,老师的目的是将学生的全部精力集中在一个特定的观点。这与对话互动(Bakhtin, 1981)相反，在对话互动中，教师承认、探索、比较和综合呈现的不同观点，并检查这些观点如何与科学核心思想相关联。

Chin(2006, 2007)认为，在论证实践中，教师提问的角色是对话互动的关键因素，不同的提问角色对于促进学生对科学知识的概念理解和学习自主性有着不同的作用。也就是说，教师在提出不同问题时所扮演的角色是不同的，这些角色对学生的学习有着显著的影响。例如，当教师提出更开放的问题，可以鼓励学生表达自己的想法，并对他们的学习负责，教师可以发挥激励因素的作用，刺激新想法的产生(Crawford 2000)。当教师提出诊断性问题，他们可能扮演评估师的角色，以辨别学生的理解(Ruiz-Primo and Furtak 2007)。然而，教师在提出一系列高质量的问题以建立论证、培养学生的概念理解和认知思维方面时，却很难发挥出合适和多样化的作用(Oliveira 2010)。

在建立用于论证的对话互动过程中，发展提问的适当和多重角色是具有挑战性和需要时间的(Martin and Hand 2009;Davis et al. 2006)。应对这一挑战需要考察教师提问在建立对话互动中的作用，以及教师和学生之间能够影响学生认知反应的动态互动模式(Oliveira 2010)。这一课题的许多研究都将教师提问的类型划分为开放性和封闭性问题(如Lee and Kinzie 2012)，这可能会过度简化教师提问在辩论性对话复杂性中的作用。这种二分法也阻碍了教师发展论证的多重角色。教师提问在促进学生认知反应中的作用发展，仍有许多需要学习的地方。

此外，小学生(1-3年级)参与科学论证的机会很少，因为年幼的儿童往往被认为具有有限的科学推理能力、过程技能和从事科学实践所必需的概念知识(Lehrer and Schauble 2006; Metz 2011)。以往的研究多集中在高年级(如Chen et al. 2013;Benus 2011)，中学(如Chin 2007; Kawalkar and Vijapurkar 2013)，高中(如McNeill and Pimentel 2010; Osborne et al. 2013; Scott et al. 2006)和大学生(如Kelly and Takao 2002; Tsai and Tsai 2014).)。因此，目前关于小学早期课堂的信息很少，尽管研究表明，小学早期科学实践是在多个领域发展认知思维和脚手架准备能力的基础(Jordan and McDaniel 2014; Lee and Kinzie 2012)。

多元个案研究旨在探讨与概念化问题相关的角色，这些问题是在小学早期教师连续四年尝试实施以论证为基础的探究方法时发展起来的，以及这些教师角色的改变与学生在论证中的认知参与有关。本研究主要围绕以下几个研究问题展开：

(1)小学早期教师在4年多的教学过程中，以提问作为促使学生进行认知反应的工具，尤其是在课堂讨论中教师扮演了什么样的角色?

(2)教师所扮演的角色与学生的认知反应之间存在怎样的关系?

中心概念结构

教师在论证中的角色

论证可以被看作是一种社会协商活动，在这种活动中，社区成员通过提供、批评、评估、挑战和通过对话为论证进行辩护，从而理解正在研究的现象。(Berland and Reiser 2011; Chin and Osborne 2010)

在科学课堂上进行论证的根本目的不仅仅是通过对话来交流观点，更重要的是要建立一种共识，让教师和学生作为一个团体共同努力，通过解决认知冲突来寻找他们论证中的不足(Ford, 2012; Walton 1998)。在这方面，科学课堂上的论证是一种超越互动的对话形式，因为它包括合作，并利用主张和证据来论证和争辩相互对立的观点，朝着相互接受的立场前进。将实践转化为科学课堂，意味着课堂话语模式必须转变(Chen 2011;mcneil and Pimentel 2010)。传统的教学主要集中在由教师负责发言，决定讨论的内容和知识。通常，课堂讨论遵循主动性、反应性、评估性(IRE)模式，在这种模式中，教师通常通过提问扮演领导角色，学生对问题做出回应，教师评估学生的反应(Sinclair and Coulthard 1975)。这种传统的模式专注于将正确的答案传递给学生，并确保他们能够重现这些答案(Henderson et al. 2015)。Oliveira(2010)认为这种模式的普遍性可能会限制学生的反应时间，从而阻碍他们较高层次的认知思维。此外，波尔曼(2004)的结论是，这种类型的结构似乎最常与教师的权威角色一致。在IRE模式中，教师只扮演一个中心角色，即控制整个课堂讨论，检查学生是否背诵答案。这种讨论模式是一种独白，缺乏让学生进行辩论和批评的机会，学生对自己的学习只能拥有有限的自主权。

在好辩的课堂上，教师不能只扮演一个角色;他们必须倾听和引出学生的想法，以澄清这些想法，并帮助学生根据他人的想法构建可接受的科学知识(Oliveira 2010)。此外，他们需要采用建模的角色，如何通过他们期望学生应用的标准来证明主张和证据(McNeill and Pimentel 2010)。在某些情况下，教师也可以在比较和结合学生论点的多样性中发挥作用，从而在辩论中达成共识(Chin 2007)。因此，转换课堂话语需要教师转换传统角色，使其不再是控制课堂讨论的唯一权威声音，而是在实践中采用多重角色来培养学生建构和批判知识的能力。

教师提问在建立对话互动中的作用

研究表明，教师提问是促进对话互动和学生学习自主性作用的主要因素(Banilower et al. 2013; Chin 2007; Kawalkar and Vijapurkar 2013; Roth 1996; Zhai and Tan 2015)。Engle 和Conant (2002)建议教师的提问应该鼓励学生成为知识的作者和生产者，拥有知识的所有权，而不仅仅是知识的消费者。而Duschl (2008)主张当课堂对话的权力从教师转移到学生时，随之而来会有学习的积极成果。为了促进学生的想法所有权与对话互动之间的关系，Scott等人(2006)从两个维度(对话权威与互动非互动)的组合中提出了一个由四种交际方法构成的多层次框架。虽然对话教学法承认需要讨论的观点不同，但权威教学法只关注与教师目标一致的一种观点。交互式方法邀请不止一个人参与，但是非交互式方法排除了其他人的参与。这两个维度导致了四种交际方式的组合。在对话/互动教学法中，教师调查学生的想法，并平等地考虑他们。相反，在对话/非互动教学法中，教师通过列举、比较或对比异同来复习和综合思想。在权威/互动教学法中，教师关注一个特定的观点，通过一系列的问题引导学生建构和巩固该观点。在权威的/非互动的方法中，老师单独提出一个特定的观点，没有学生的互动。

Scott等研究人员虽然指出了教师提问对于学生在讨论中对想法所有权的发展的重要性，但一些课堂活动即使讨论的想法所有权属于学生，仍然由教师控制(Chin 2007)。例如，在一些课堂讨论活动中，教师保持着一种所有权的地位，但他们的问题旨在引出学生对特定概念的先验知识，并在没有评价性回应的情况下，构建各种各样的学生观点以达成共识(Roth 1996)。在这种情况下，虽然教师控制着讨论活动，但是讨论中的想法是由学生决定和产生的。在本案例中，教师的提问方式是为了激活学生的想法，比较不同的想法，确定学生的缺点或优点，并加以修正，引导学生达成共识，而不仅仅是评价学生想法的准确性。与此相反，在有些情况下，活动是由学生维持的，但教师可能扮演教练的角色，以推动学生理解规范的科学知识。在这些情况下，思想的所有权是由教师控制的，但是教师提问的目的是为了挑战和支撑学生发展基本概念。

这些情况表明，对话的互动比简单的想法所有权更复杂;承认活动的所有权也很重要。因此，教师问题的作用应该基于所有权和所有权的概念进行概念化。我们重新概念化了Scott等人的多层次框架，包括对观点和活动的所有权，以更好地反映教师提问在论证中的特点和作用。出现了以下四种对话方式：

a.教师对思想的掌握/教师对活动的掌握涉及到教师引导学生，引导学生形成观点和策略进行论证。教师在对话中控制思想和活动。

b.学生对想法的所有权/教师对活动的所有权包括通过教师主导的对话鼓励学生发展自己的想法。教师只介入学生思想的识别、比较和整合，以达成共识。教师控制着活动，但对话的方向是跟随学生的想法。

c.教师对思想的掌握/学生对活动的掌握，是指教师允许学生进行活动，但要挑战学生的思想，通过提问来解决学生的困难。教师在学生活动中指导学生的思想。

d.学生对想法的所有权/学生对活动的所有权，是指教师与学生通过学生主导的谈判，进行思想交流，共同开展活动。学生控制自己的想法和活动，老师乐于学习新概念。

通过对各种提问方式和师生话语的分析，从这四个方面阐述了教师在论证中的关键作用，揭示了教师提问在建立对话模式和学生学习自主权方面的局限性和作用。

教师的问题和学生的认知反应

以往关于建立对话互动的研究强调，教师提问服务于多种认知条件(Graesser and Person 1994; Lee and Kinzie 2012;Walshaw and Anthony 2008)。例如，Yip(2004)报告了10种主要类型的教师问题，旨在评估学生的更高的认知技能，如分析，评价，和综合。这些问题为学生提供了有意义的学习的认知条件，以解决不同的观点，将先入为主的观念与新观念联系起来，并将新观念应用于新的和现实的情况。Chin(2007)确定了科学教师在课堂讨论中使用的四种提问方法。这些包括苏格拉底式的提问、语义框架、语言拼图和建立框架；在建立学生的对话互动和理解方面，每一种方法都有不同的目的。Chin提出的在不同的条件下使用不同的提问方式来促进学生概念理解和认知思维的理念与Kawalkar 和Vijapurkar (2013)的建议是一

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