中学实验课 资料图片
根据教育有效性研究学会正在进行的若干项研究，引导学生像真正的科学家一样辩论、提问和交流，可以帮助学生更加深入地理解科学概念。
科学辩论和调查技巧不同于基础科学概念知识，在科学课上得到了更高的关注，学校将这种教学方法与其他教学内容的标准保持一致。
阅读和数学的最新政策要求提高对各个科目内相关技巧的关注，诸如创建与评估辩论、复杂交流、学科话语以及批判性思维。伊利诺斯大学芝加哥分校科学学习研究所的联合主任詹姆斯·佩莱格里诺指出，尽管有人认为这些属于一般认知能力，但推理和论证应该是以学科为基础的，文学中的推理和论证与历史科目中的不同，与科学科目中的也不一样。
弗罗里达大学的实验学校和盖恩斯维尔地区的中学正在试验一种能够直接教授推理和论证的新方法。运用这种“以辩论为导向的调查”方法，每个实验任务都包含八个步骤。首先，老师抛出一个问题，每个小组的学生选择自己的方法和实验工具研究这个问题。学生搜集、分析他们的数据，得出论点并在课堂上向其他学生介绍自己的结论。在讨论的基础上，学生可能会搜集更多的数据，仔细考虑他们的研究结果，详细书写一篇“调查报告”。仿效专业期刊筛选科学论文使用的同行评审委员会，学生的“调查报告”需要通过双盲同行评审程序。
在一项由265个来自实验学校和普通社区学校16个班的八年级学生参加的试点比较研究中，佛罗里达大学数学、工程和科学教育研究中心的研究者发现，学生会在更有组织的实验室任务中使用传统实验模式，但在以辩论为导向的实验室中，对实验任务会研究得更深。在这样的实验室，学生们会设计实验，从证据中展开辩论，并作为每个实验任务的一部分进行口头报告。
通过比较，在传统实验室的学生花17%或更少的时间用于设计自己的实验，为7%到20%的实验任务展开证据辩论，仅为7%到10%的实验任务做口头报告。
一年后，两种实验室模式的学生在获得科学概念知识方面都有很大进步，但是只有在以辩论为导向的调查实验室的学生在科学写作、理解科学知识的本质和发展方面取得进步。另外，在试点实验室学习的学生，在使用和发起科学解释和科学辩论方面的能力发展几乎是传统实验室学生相关能力的两倍。数学、工程和科学教育研究中心的高级研究科学家、实验的共同组织者乔纳森·格鲁斯认为，“以辩论为导向的调查”证明有一种能够加强学生精通科学的潜能的希望。
转向以辩论为导向的实验室模式可能意味着要改变学生如何体验科学的模式。真实的实验室工作是凌乱的。理论在实验中支离破碎，在解释实验结果时团队意见不统一，数据有时并不能回答问题。比较而言，在传统实验室的学生可以避免这种混乱，根据匹兹堡卡耐基·梅隆大学和马萨诸塞州伍斯特理工学院的肯尼斯·柯廷格以及贾妮思·高博特和茱莉亚·瑞休汀等研究者的另一项研究，初中和高中低年级学生经常避免设定一种会被反驳的假设，他们会试图设计和实施能够印证已持见解的实验，并排斥实验中产生的与他们认为应该得出结论相反的证据。
研究者使用一个在线科学家庭作业平台调整148个八年级学生记录一个科学实验的方法。例如，在27%的实验记录中，学生准确地搜集数据并能够准确地、科学地输入这些数据的定义。但是，如果要求他们解释自己的发现时，他们会显示出对实验的误解。这些学生中绝大部分的成绩显示，他们私下里、不正确地解释了自己的实验结果以迎合最初的假设。
科学、技术、工程和数学专业因容易就业而广受欢迎。但无论是否对相关职业感兴趣，学生都要发展对科学过程和科学论证的理解力。正如美国国家教育委员会科学委员会副主任海蒂·施韦因格鲁伯所说：“我们不需要每个人都成为科学博士或工程师。我们想要的是真正崇尚‘科学化学习’的公民……他们理解并能够使用这样的方法去作抉择。”
（编译自近期美国《教育周刊》）
