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从科学推理到证据推理：内涵的探讨发表时间：2020-01-31 16:27 从科学推理到证据推理：内涵的探讨. 罗玛 (宁波大学教师教育学院，浙江宁波315211) 摘要：“证据推理”是高中化学学科核心素养的关键概念，但在科学教育和心理学研究中，“科学推理”更为常见，前者则缺 乏研究、概念不明,需深入探讨。从明确“科学推理'的内涵出发，以此为基础参照，结合构词分析，梳理、辨析“证据”的概念，探 讨“证据推理”的内涵本质。它强调识别、获取和利用科学相关的证据，并体现科学推理的思维要求。据此，为后续研究奠定 基础。 关键词：证据推理；科学推理；内涵 文章编号:1005 - 6629(2019)9 - 0003 - 04 中图分类号：G633. 8 文献标识码：B
然而,在科学教育和心理学研究中，常见的话 题是“科学推理”，从概念本质来说，同样以“推 理”为中心词的“证据推理”会具有怎样的内涵表 达？它与“科学推理”又有何关联和区别？这些 问题尚缺乏讨论，笔者在明确科学推理的内涵基 础之上，梳理有关概念，探讨“证据推理”的内涵 本质，并对二者的关系进行了讨论。 1 “推理'‘与“科学推理” “科学推理'与“推理”的内涵本质、发生发展 有着密不可分的联系。作为高阶思维形式，“推 理”是逻辑学的重要研究对象，是指思维的基本 形式之一。推理是根据已知的判断推导出未知判 断的思维形态⑶。逻辑学对“思维内容”不予讨 论，其研究对象是“思维形式”，例如“前提一结 论”是一种经典推理形式。从信息加工理论来 看，“推理”是以已有经验为前提，可能是头脑中 已经存在、需提取的,也可能是材料中提供、需识 别确认的信息，进行加工、转换之后，形成新的认 知图式，进而做出决策判断。 “科学推理"(Scientific Reasoning)是个体思 维和认知发展到一定高度之后具有的推理类型, 是智力水平和认知水平发展的重要体现⑷。在某 种程度上，“科学推理”能力可以说是深化、具体 化、高层级的“推理”能力，有时会混用，以“推理” 简称“科学推理”。 这个术语最早是在皮亚杰的研究论述中提 及，后来逐渐被心理、教育研究者广泛应用和关 注。按照皮亚杰的认知发展阶段理论，科学推理 也指“形式推理”(formal reasoning)，儿童到11 - 12岁左右，其认知发展到形式运算阶段(formal operational stage)方才具有科学思维(scientific thinking)而进行“形式推理”。皮亚杰及其合作者 开展了多项研究，为其观点提供了实证支持⑸。 文献研究发现，“科学推理”的内涵可从多方 面进行界定。Moshman将科学推理描述为一种基 于规则的推理形式,或是一种审慎地应用规则的思维⑹。有研究者指出，科学推理是认知技能，用 以理解、评价科学信息，渉及对理论的、统计的及 因果的假设的理解与评价⑺。而从科学研究(或 探究)的视角来看，一种广为接受的定义是，科学 推理代表了在科学探究(science inquiry)过程中 所涉及的普适性的思维和推理技能，包含实验开 展、证据评价、推断和论辩等环节，由此形成、修正关于自然和社会的概念和理论[旳。科学推理涉及 到特定领域的专业知识和一般的策略性知识两方 面⑼，能力要求包括分离并控制变量，选择合适的 实验设计或进行总结性测验，数据记录，形成新理 论的演绎推理能力，利用证据(不论是证伪还是 证实)对已有观点进行调整的能力等"°〕。 由此可见，“科学推理”这一术语一般表达了 两种内涵。其一，广义而言,科学推理是指认知过 程，儿童和成人对世界规律、模式、因果关系结构 的推论、论证;其二，是指“理想化模型"(idealized model)，科学家们提出对立的假设，再开展实验进 行评价或检验，可以说是科学研究或探究的视 角'⑴。不论哪一种,都是对“推理”概念的发展和 深化。 化学学科核心素养中所强调的“通过分析推 理加以证实或证伪”“通过分析、推理等方法认识 研究对象的本质特征、构成要素及其相互关系” 等“推理”思维或能力的运用，以及在此基础上建 立认知模型、运用模型等，都与“科学推理”的内 涵表达一致，关乎科学学习、研究过程中的认知、 探究、检验等。然而，“证据意识”，“基于证 据……提出假设……建立观点、结论和证据之间 的逻辑关系……” s这些与“证据”相关的阐述， 在以上“科学推理”内涵中也有提及，但并未突 出。以下将从构词出发，辨析“证据”的概念，以 此来探讨“证据推理”的内涵。 2 “证据推理”中的“证据" 从构词结构上来看,“证据推理”是合成词， 包含两个词，分别含有两个语素，化学学科核心素 养中以这两个词、四个字合成复合式的词语，前偏 后正,“证据”修饰“推理”，即前一词对后一词起 修饰、限制的作用。我们可以表达为“收集证据 进行推理”“利用证据进行推理”等，如果将“证 据”的获取和应用过程概括起来，也可以说是“基 于证据进行推理”，这种表达也更突出了“证据” 的基础性作用。 2.1证据的词源分析 “证据”多用于司法领域，是“分析和确定案 情、辨明是非、区分真伪的根据”，可以作不同的 分类，如直接证据和间接证据等，强调“证据”必 须是客观存在的事物，与案件密切相关,经法定程 序搜集和査证属实而得'成，是“能够证明某事物 的真实性的有关事实或材料，“证据”英文表达为“evidence” ,在法律学上, 指的是某事物的征兆、迹象，在法律侦查中来自于 人证、文件或物体对象的信息等，被允许在法庭上 出示；通常我们所说的“证据”是名词，指“ 一系列 可用的事实(fact)或信息(information )，表明某个 信念或主张是真实的或有效的” [15] “ evidence"中“ e-”表示“出自，摘自，(完全 地)离”等含义,相当于“ ex- ”前缀；“ vid ”表示 “看，参见”等，与“ video” "visit”等词的词源相同; “ence”是表示名词或性质，是名词性后缀。在13 世纪，古法语中的“evidence”指的是“可以得出推 论的外像(appearance )”；后期拉丁语中以 "evidentia"表示证据(proof),在古典拉丁语中，则 又出现了“区别，生动表现，清晰”等修辞补充，并 来源于拉丁语词干“evidens”，表示了“明显的、显 而易见的”。在14世纪后期/-evidence”指的是 “信念的基础”，17世纪60年代,开始出现了与 “evident”(明显的)密切相关联的“显而易见”之 意「'evidence”的法律意义出现于15世纪,起源于 推翻证据(oust witness)、证人的证词 2.2 “证据”与“信息” 从认知心理学的信息加工理论来看，“信息” (information)的概念与“证据"有很多的共同之 处，例如都是前提基础，都是过程进行的必备要 素。实则，在进行推理时所需要的“证据”就是 “信息”,即“信息”的含义更广，包含着“证据”，但 不是所有的“信息”都能够成为“证据” 。 从前面的词源分析中可知，“证据”是有客观 性、真实性要求的，而且其获得程序是严格的、经 查证的，并非所有的客观事物、事实都能成为“证 据”，具有与一般信息相区别的特征。但我们仍 可以从“信息”的定义侧面地理解“证据”的内涵， 以及“证据推理”的心智操作过程。 信息是有关某人某事某物的事实，或者说是 被告知的一切，某问题的答案等，都可以认为是信 息。它常常与数据(data)和知识(knowledge)相 关联，数据代表的是参数的值,而知识意味着对真 实事物或抽象概念的理解"刀。具体说来,数据是 来源于观察(观测)的，比如化学实验的现象，或 是社会调查的问卷结果等;信息是将相关数据归 纳收集之后的结果;知识是建立在一定抽象水平之上的，从化学实验中探寻到一定的规律,调査发 现了潜在的因果关系等，即信息转化为知识的过 程'⑻，由此可见，数据、信息和知识是逐步抽象、 组织化的一组概念，同时，三者也经常在不同的情 境下混用。也有学者将信息定义为一种“代码” （code），是独立于物质和能量之外的自然的第三 属性，用来精确地、科学地描述事物，如生物遗传 信息、语言信息等⑶，这种描述与计算机网络和 信息技术发展的背景契合,也带有信息加工理论 的意味。 由此可见，证据是一种信息。它可能是以数 据的形式呈现，从各种现象或事件中观察、收集获 得。一般来说，数据需要经过处理和整合，才能更 为他人理解、传播等,此时的数据已经具有信息的 形态。同时，证据也可能是某种确定的、抽象意义 的知识，是在数据、信息理解基础之上形成的，具 有可利用的形式〔如，可以被储存在个体头脑的长 时记忆系统之中,在需要时,如进行推理时，被提 取出来。 本文尝试从“科学推理”的概念岀发，阐述 “证据推理”的内涵，以此为起点，将为后续的深 入研究和教学实践奠定基础。无论是逻辑学中的 “前提一结论”的经典推理形式，还是认知心理学 的信息加工程序，都强调了 “前提”、“信息”的重 要作用。与“证据推理”相关的关键概念主要有 推理、科学推理，它们之间关系密切、各有侧重。 确定科学教育研究中“证据推理”能力的概念内 涌，须以不同领域的学理为基础。结合信息加工理论，证据可能是情境中直接 提供的知识或处理后的信息，也可能需要个体头 脑中的感受器（receptor）对纷繁的数据进行转换、 处理，由此具备了可供利用的形式,其后经推理的 心智操作，即信息加工过程，最终由反应器 （effector）作出相应的反应，如作答、操作、得出新 的判断等。 3 “证据推理”的内涵：突出“证据”的“科 学推理” 根据有关“证据”的概念分析，结合“科学推 理”的内涵，我们明确了“证据”的客观性、真实性 要求,其获取过程与科学探究的要求类似,这遵循 的是提出假设、检验假设、收集证据、作出评价的 基本程序。证据有可能来源于情境中直接获取的 信息，也有可能是需要提取转换的原有经验，而不 需经历探究和实验获得。可以说，我们关注的是 科学探究中的一个关键性环节，即利用证据进行 评判,还会涉及证据的整理、转换（数据分析）。 结合前面科学推理的分析讨论,在这个阶段中，需 要利用收集的数据（事实、现象、理论等），加以整 合分析，获得“可利用”的证据形式，再运用推理 思维，作出推断、决策。 “推理”是由一个或一组命题（前提）推出另 一命题（结论）的思维形式。“证据推理”即由某 个或某组证据进行推导,获得结论的思维形式,这 个结论可能是新的知识、概念，也可能是对某理论 的证实或证伪，因不同情境而变。从逻辑学角度 来说,为使推理的结论是真实的,必须满足两个条 件：前提真实;推理的形式正确⑵］。即提取的证 据真实有效，而且建立正确的推理关系,由此才能 实现有效的推理。我们所涉及的是在科学学习过 程中，遇到相关问题时应用的推理思维、技能，相 比于一般的逻辑推理，侧重于“证据”的情境，即 问题的情境，正如前面所指出的，相对地更关注推 理思维的内容。 总之，“证据推理”是属于“科学推理”的范 畴，“科学推理”的本质内涵是界定“证据推理”能 力的基础参照，必然围绕普适的科学推理技能和 科学探究过程的要求进行论述。但相比于“科学 推理”，“证据推理”更突出强调了 “证据”，重视证 据意识,识别、转换、形成证据的过程,必须以此为 重要基础。 结合以上分析可知，我们认为,“证据推理” （evidence-based reasoning）是在科学学习①这个特 定的领域情境下，或是在科学探究过程中,从已有 经验、问题情境中识别、转换、形成证据，利用证据 进行推理,从而获得结论，解决问题的综合能力表 现，强调的是利用科学相关的证据,体现科学推理 的思维要求。 4结语
在科学教育研究中，我们往往不对基本的思 维形式进行探查，但必然对“推理”思维的内容 （涉及科学概念、原理等内容），以及内容背后的 思维要求、复杂性等感兴趣。文献研究发现，直接 与“证据推理”关联的研究并不多，例如在心理学 领域,重点关注推理思维的心理机制，所采用的实 验方法为教育研究开拓了思路;在教育研究领域, 则主要是推理能力的评价、发展等相关工作，能够 为后续构建结构框架、研制测评工具、开展测评研 究所借鉴。 参考文献： [1 ]■中华人民共和国教育部.关于全面深化课程改革 落实立德树人根本任务的意见[Z]. 2014-3-30. [2]核心素养研究课题组.中国学生发展核心素养 [J].中国教育学刊，2016, （10）： 1 -3. [3 ]黄士平.简明逻辑学[M].武汉：湖北教育出版 社，2005： 2, 201. [4]周建武.科学推理：逻辑与科学思维方法[M]. 北京：化学工业出版社，2017： 6-10. [5 ] Inhelder B, Piaget J, Parsons A, et al. The growth of logical thinking： From childhood to adolescence [M]. New York： Basic, 1958(Original book was published in 1955). [6 ] Moshman D. Cognitive Development beyond Childhood [ M]// In W. Damon (Series ed. ) , D. Kuhn & R. Siegler (Vol. , eds. ) , Handbook of child psychology: Vol. 2, Cognition, language, and perception (5th ed. ) , New York： Wiley, 1998： 947 -978. [7 ] Giere R N. Understanding scientific reasoning [J]. Teaching Philosophy, 2005 , 6(2): 364. [8 ] Zimmerman C. The development o£ scientific reasoning skills [J]. Developmental Review, 2000 , 20(1): 99 - 149. [9 ] Bao L, Wu N. Learning and scientific reasoning [J]. Science, 2009 , 323(5914): 227 - 237. [10 ] Zimmennan C. The development of scientific thinking skills in elementary and middle school [ J ]. Developmental Review, 2007, 27(2) ：172 ~223. [11 ] Deloache J S, Miller K F, Pierroutsakos S L. Reasoning and problem solving [M]〃 In W. Damon (Series ed. ), D. Kuhn & R. Siegler (Vol. , eds. ) , Handbook of child psychology: Vol. 2, Cognition, language, and perception (5th ed. ) [M], New York： Wiley, 1998： 947 -978. [12] 中华人民共和国教育部制定.普通高中化学课程 标准[S].北京：人民教育出版社，2018： 6. [13] [21]夏征农等.辞海(第6版)[M],上海：上海 辞书出版社，2009 ： 2923, 2301. [14] 中国社会科学院语言研究所词典室.现代汉语词 典(第6版)[Z].北京：商务卽书馆，2012:1663. - [15] Oxford dictionaries. Evidence [ EB/OL] . (2017 - 7 ~ 26). Retrieved from https://en. oxforddictionaries, com/ definition/evidence. [16 ] Online etymology dictionary Evidence [EB/OL]. (2017 - 7 - 26) . Retrieved from http://www. etymonline, com/ index, php? allowed_in_frame = O&search = evidence. [17] Merriam-webster dictionary. Information [ EB/OL]. (2017 - 7 - 26 ). Retrieved from https：//www. merriam- webster. com/dictionary/information. [18] 约翰•加斯泰格尔，托马斯•恩格尔.化学信息 学教程[M].北京：化学工业出版社，2005 ： 7-8. [19] 缪强.化学信息学导论[M].北京：高等教育出 版社，2001： 1. 傅德荣.教育信息处理(第2版)[M].北京：北 京师范大学出版社，2011： 12-13. |
