科学写作：一个亟待重视的科学教育领域

摘要：科学写作是科学教育的重要组成部分，具有极其重要的作用和功能。科学写作在国外已引起人们的高度重视，但国内有关科学写作的研究和实践还不被人们所关注。科学写作是指通过文字或图表等载体将人们对科学的理解和思维具体地呈现出来，它不仅是一种语言技能的表现，更是学习者对科学内容的理解和再现的反映，将学习者的内在认知活动具体化为外在表征。科学写作有助于学生将不同的概念进行连结，从而促进科学概念的发展；增进学生的认知策略和科学推理能力；促进师生之间的双向交流和沟通。

关键词：科学写作；科学概念；科学推理；认知策略；交流和沟通

我们生活在一个极其依赖科学技术的社会里。随着时代发展以及科学技术的日新月异，我们迫切需要给学生提供适切的科学教育。写作作为一种基本的语言技能，它能将我们头脑中的信息和知识进行组织、重构和加工，并通过文字或图表等形式呈现出来。随着教育的逐步发展，原来仅限于语文学习领域的写作，开始慢慢在众多的领域得到了应用，如美国在年代开始广泛实80行跨学科写作教学。后来，因为“写作学习”在信息呈现和知识生产上起着极为重要的作用，而取代“跨课程写作”一词，并被广泛地应用于所有学科领域，如文学、社会科学、自然科学等。科学写作作为科学教育不可或缺的重要组成部分，其对科学学习过程中所涉及的科学概念、科学推理、科学学习的认知策略以及科学交流和沟通等都具有非常重要的促进和提升作用。然而我国有关科学写作的研究还很少，在教学实践中对科学写作的教学也基本上是处于“真空”或“缺位”的状态。因此，本文拟就此问题作如下探讨。

一、科学写作的内涵　　

（一）写作

写作对人们的学习和交流是十分重要的。写作可用来记录思维结果，整合内在想法和情感，并促进学习者反思，是一种重要的学习工具。究其本质而言，写作的核心是思维问题。[1]思维是人类特有的一种精神活动，是认识的理性阶段，复杂的思维活动可以通过“写作”得以体现和深化。在思维过程中，人们运用概念进行判断，运用判断进行推理，然后形成新的概念和判断。如此循环往复，逐渐深化对客观世界的认识。因此，写作在人的学习过程中占有重要的地位。　　写作是将个人思想以文字或符号的形式表达出来，并以此与他人进行交流沟通的一种方式。它是一种创造性的陈述，也是一种自我对话的历程。通过写作可训练学生的思考能力，教师通过写作可了解学生的思考特性与思考方式，从而了解其思想和学习风格。维果斯基曾在年就指1962出，写作能帮助思维的结合和新旧概念的连结。Scardamalia和Bereiter[2]也认为写作的本质（1986）是计划、转译和回顾。而和Glynn和Muth[3]则（1994）认为，写作是一种重要的学习方式和学习工具，可用来记录思维的过程和结果，整合内在思想、情感，并促进反思。Applebee[4]（1984）认为写作能刺激思想的交流，让散漫的学习转为精炼的结果，可以形成思想和提升思考。从以上所述可以看出，写作是一种纸上思考活动和传达思想的工具，能促进人不断地思考和理解。因此写作不仅可促使学习者获得新知识，也有助于培养学习者对事实和数据进行分析、比较和综合的能力，而且还会提高学习者组织和运用语言的水平。在现行学校教育中，学生学习到的许多分离知识需要通过统整的方式进行综合和提升。而写作本身就是一个学习者综合运用知识的过程，因此写作学习应引起我们高度重视。　　

（二）科学写作

科学写作是指学习者通过解释、组织、回顾、反思或连结科学知识的书写与纪录等形式，经过整合建构的学习方式以理解和掌握科学知识的过程。在科学写作过程中，学习者除使用文字外，还可使用非语言形式，如图形、数字等符号，将自己所习得的知识、经验或思想通过科学写作，以实现学习结果的有意义转译并予以呈现，从而实现与他人的沟通和交流。

科学写作突破只重拼写、语法以及修辞等细节或刻板的传统写作方式。在科学写作过程中，一般不太强调语词修饰，从而更能使写作者专注于科学概念和科学思维的表达，将自己对先前知识的了解、原有知识的理解以及某个事件或现象的解释之间联系起来，在此过程中，将写作有机地融入到科学理解和科学学习中。科学写作能为写作提供真实而丰富的素材，鼓励学生用自己的“话”以表达其对科学概念的理解和认识，达成沟通、组织与改变科学概念的目的。在科学写作过程中，通过鼓励学生通过观察、探索、推理、实验、讨论、陈述、解释等方式开展科学学习，为学生提供新旧经验之间的联系并以此为基础建立个人的科学理解，并能用自己话语表达其对科学概念的心得与想法，因此科学写作是一种高层次的心智历程。　　

科学写作是科学教育的重要组成内容。科学写作具有多方面的应用，诸如考试、写报告、做实验纪录、写研究计划等，都是科学写作的重要形式。写作是一个教学中很有力的工具，它超越了停留于只是事实的记忆或表面的了解的外壳，进入了学习的真正核心。[5]在写作过程中，如果我们能够向自己及他人清楚地描述或解释一个现象或概念，那么，我们才能说是真正地理解和掌握。由此来看，写作是一个意义化的过程。若能在科学教育中能充分发挥科学写作的作用和功能，将会极大地促进和提升科学教育质量的改善。　

就科学知识学习而言，科学知识专业化程度越高，则该专业领域科学知识的学习与写作能力之间的结合就更为重要。Norris及Phillips（2003）[6]曾指出，没有人不通过“读”与“写”的方式而获得复杂层次的科学知识的学习。传统的科学教育对以写作的方式去提高科学教育的质量还没有引起人们重视，甚至还未进入人们的视域。不论在知识传承或学习的过程中，文本均扮演着极为重要的角色。可以说，由于现代科学对于文本的依赖，缺乏阅读和写作能力的人是难以体会和理解某些科学知识的精髓，而这也将严重制约着其对科学的理解深度和应用的广度。

二、科学写作对科学教育的重要作用　　

科学写作在科学教育中具有极其重要的作用，在国外已受到科学教育研究者的普遍关注和重视。但目前我国对科学写作的关注和研究还比较少，而且不幸的是，我们经常把写作认为是令人讨厌的语文学习的需要，而没有认识到写作在科学学习中的重要作用，由此造成科学写作在科学课程和课堂教学中几乎没有体现出来。教师也常常认为写作是语文教学的任务，而根本没有意识到，为学生提供和创设更多的写作和口头表达方面的实践机会应是教师的基本职责。在学生测验试卷和论文的评阅过程中，理科教师常常宁愿忽略语法和体裁的错误，认为这是语文教师的责任。他们只相信学生能够掌握有关的科学知识内容即可，这种行为更加剧了学生对科学写作与交流的不重视程度。　　

鉴于上述原因，我们有必要对科学写作在科学教育中的重要作用做些探讨。概括而言，其重要作用主要表现在以下四个方面。　　

（一）促进学生科学概念的理解　　

概念是科学思维的工具，是科学发明最奇妙的事物之一，是科学思维和对话的尖端工具和高超技术。[7]概念是人们思考和沟通的基本元素，而概念学习是科学教育的重要内容和基础。[8]学生在概念学习的过程中，由于受到生活经验、语言、文化或者过去学习经验的影响，而带有许多与科学概念不一致的前概念。科学教学的一个重要任务就是引导和帮助学生从前概念向科学概念发展。依据Posner[9]等人在1982年所提出的概念转变模式，若要使学生概念发生改变，首先，要认识到自己原有概念的不满足（dissatisfied），在运用概念解决问题时，产生认知冲突；其次，新概念必须具有可理解性（intelligible）、合理性（plausible）以及丰富性（fruitful）的特征。学生在科学概念的学习和应用过程中，若新概念能符合上述特征，则学生对新概念的理解就会超越旧有概念，从而促进学生科学概念的深化和发展。　　科学写作有助于学生反思自己对科学概念的理解、调和科学理论与各种证据以及个人观点在日常生活世界的应用，在这样的认知理解和解决实际问题的过程中，概念便能得以充分地理解和深化。Fellows[10]以写作为工具来测量学生科学概念改变的实际情况，参与学生通过写作以表达自己对科学概念的理解并与同学分享和反思。结果发现，科学写作促进了学生对概念之间的联系性、组织性和复杂性等方面的理解。Fellows认为这样的改变是因为学生在科学写作过程中，需要经历一个类似于新知识建构的过程，而学生在写作时会反思自己已知的知识和思想，并将新概念与原有概念进行统整，更会检验新概念在解释现象和问题解决的过程中是否有效，这些认知和思维活动都会促进和提升学生的科学学习质量。　　

利用写作为工具，设计主题引发学生对自己原有概念的提取和应用，可以让学生认识到自己的概念状态，并且处在写作的问题解决情境时，也能增进学生对知识间的联结和逻辑性的反思，从而发现原有概念无法有效应用的困境，在心理上产生不满足感。在学习新概念后，让学生在从事写作的活动中，尝试以新概念来产生合理及连贯的叙述和推理，从中理解新概念，并体认新概念的合理性和丰富性，对于新概念理解有很大的帮助。　　

若要通过科学写作以达成既定的学习效果，则写作的任务和内容必须经过审慎的设计，不可流于只是记忆性知识的背诵，而是要让学生能在写作过程中，充分思考与该主题相关的已知知识，重新进行组织、统整和比较，并且有机会将新习得的知识整合到原有的知识框架中，产生新的结构性的知识。其次，学生对写作目的的理解也会影响其运用的写作形式、过程及产生的作品，教师在交代写作作业时，必须将目的与学生沟通清楚，学生才能掌握写作作业真正的意义。第三，学生在开始面对写作作业时，难免有不知如何下笔的困扰，此时，教师应扮演写作引导者的角色，可利用全班讨论引出一些想法，作为写作的素材；也可进行分组讨论，藉由同侪互动来减低学生对写作的焦虑；第四，适时地对学生进行特定写作形式（如：正式的科学报告、实验室报告等）的教学，也可帮助学生掌握写作的技巧和应注意的标准，进而更能完整的组织和呈现所想。最后，教师不辞辛劳地给予学生回馈是支持学生继续写作的最大动力来源，而学生在写作中呈现的想法和认知状态也可作为教师教学的依据，这样的双向互动，才能发挥写作最大的功能。

（二）增进学生科学推理能力的发展　　

科学推理一般主要包括演绎、归纳和类比三种类型。人类认识是从对事物属性求同辨异的类比活动开始的。类比成果积累到一定程度，认识就会发展到归纳。类比是在事物属性中异中求小同，归纳是求大同，其结论都是或然的。演绎的检验、反馈的认识作用主要是辨异，辨异就是发现，推动认识由或然的知性认识向必然的理性认识一步步靠近、逼近。认识中的“类比——归纳——演绎”的连接，可命名为推理链。[11]认识就是在推理链的运行过程中，螺旋式上升，波浪式前进的。科学从某种意义上而言，它就是对无数条推理链形成理论的再整合。推理链萌生于类比，发展于归纳，完善于演绎。因此，归纳或演绎都是科学推理的重要组成内容，而类比在科学推理过程中的开路先锋作用和演绎对归纳的检验、反馈作用也起着非常重要的作用。　　

科学写作强调科学知识之间的联结以及证据对观点的支撑，所以在科学写作的过程中有助于促进学生提高科学推理能力。科学推理是科学家在解决问题的过程中常用的认知过程，包含一些基本技能，如预测、观察、测量及推论；也要用到科学研究的综合技能，如作图、形成假说、建立模型以及理论的推广等方面。[12]　　

在科学写作过程中，学生必须经过对具体问题情境的有关信息组织、理解、筛选、评价后再综合，其整个过程就是一个推理过程。近20年来，科学哲学提出了对科学推理本质一种新观点：“基于模型推理的科学认知论题”（the Scientific Cognitionas Model BasedReasoning Thesis）。该观点认为科学推理实质是语义过程。，[13]因此，科学写作和科学推理之间的密切联系逐渐被人们认可和重视。在教育实践教学方面，Keys[14]开（1994）展了对物理教学中科学写作的研究。其主要过程是让学生两人一组进行合作式的实验报告撰写，并设计了撰写报告的提示，学生在写作过程中运用适当的推理技能和不同小组之间的交流。经过四个月科学写作的教学，学生完成了十篇实验报告。Keys通过此项研究发现，科学写作有助于提升学生的某些科学推理技能：（1）学生利用观察、数据及其它相关信息作为证据或根据，以构建科学模型以对实验现象和实验结果进行解释能力的提升；（2）学生在对实验结果进行预测时，能主动复习自己原有知识并以此为基础，对新实验作出合理预测；（3）在学生对教科书作观点摘要时，由刚开始的原话照抄，慢慢发展到能将书中的句子改写或进一步解释，甚至能用自己的语言来表达他对科学思想的理解；（4）学生在应用比较、对比、解释等推理技能的准确度及清晰度方面具有明显的提升。

（三）改善学生认知策略的使用　

学习需要经过注意（attention）、编码（encoding）、转换（transforming）、储存（storing）等认知过程，将新信息纳入原来认知结构，在这个过程中会运用一些策略来加以计划和控制，使信息能够有效地获得、处理、储存以及检索，这些策略就称为认知策略。认知策略是指学习者可以用来学得、保留和取回不同种类的知识和成果之计画或心智的活动。[15]认知策略不仅指一般的学习习惯和方法，也包括学习者的信息处理方式、学习目标的设定、根据学习任务的不同而调整学习策略等。总之，认知策略包含认知过程策略与元认知策略两种。　

1、认知过程策略　

认知过程策略包含注意、记忆与理解等。学习始于学习者对信息的“注意”，因此，能否持续对重要信息的注意是影响学生学习过程的首要任务。记忆策略是指信息的储存过程，以及能否有效的提取信息有很大的影响，记忆策略可进一步分为反复演练和精致化。而理解策略是用以帮助解决阅读问题的认知过程策略，理解的正确与否会影响记忆的结果，只有以此为基础，学习内容才能成为有意义的理解，才能进入长期记忆中。

2、元认知策略　

元认知是指学习者对自我认知的认知，指人们对自己的认知加工的认知和控制。[16]元认知的英文是meta-cognitive，加上"meta"，加上的前缀反映这样的思想：元认知是关于或“高于”或“超越”认知的。[17]我们可以大致将元认知分成三部分：⑴元认知知识，它是指学习者对自己的认识活动、过程、结果以及策略运用的知识，如对人类认知差异性的了解，对自我能力与理解程度的了解等；⑵对学习加工的认知和体验。比如，了解学习会受到任务难度、特性等因素的影响；⑶运用自我调节机制控制学习的过程，它是指学习者对认知过程执行监控的过程，包含计划的订定和检测、修正以及评价学习成效等。

学习的成功与否会受到认知过程策略与元认知策略的影响，而这些策略运用的多寡与是否适当对学习效果的影响尤为重要。已有的很多研究发现，有关学生对自己的认知和对自己认知控制的知识在学习中起着非常重要的作用。[18]国外学者Langer[19（1986）]针对67名8-14岁的学生进行的个案研究结果表明，学生在科学写作的学习过程中，会更加自觉地运用不同认知策略、修辞结构以及背景知识。学生会对学习材料产生注意，并能从原有的认知模式提取原有知识，与新输入的信息进行统整和反思（rethinking），此过程无疑有助于加深学生对科学知识的理解；此外，在科学写作过程中，学生会尝试以多种方式组织和运用科学知识，以使写作学习所呈现的结果更加条理和清晰。与此同时，科学写作也有助于学生阅读策略的提高，学生阅读文本的过程中，写下摘要、提出问题、对某些现象提出解释或预测某个实验结果等，这些活动都有助于学生对科学知识的深刻理解。　　

（四）提升师生间双向沟通和交流能力　　

科学写作是教师与学生进行双向沟通和交流的重要工具和平台。在教学时，教师必须了解学生的前概念和前认知，否则就很难保证教学的有效性。若要促使学生理解和掌握有关教学内容，教师就应知道学生在学习每节课程后，学生的头脑里发生了怎样转化和变化。而学生学习日志或报告的写作可帮助教师了解学生在学习中遇到的困难，以及学生对有关学习内容的理解程度如何。通过科学写作可使学生内隐的思维和理解实现可视化的外在表征，从而为教师开展课程设计和有针对性的教学提供重要依据。　　

在课堂教学中，教师通常要面对来自不同成长和学习背景的学生，每个学生的原有知识和学习经验各不相同。此外，不同学生在听同一位教师上课时，所捕捉到的信息和组织知识方式也各不相同。依据建构主义理论，教师应以不同学生的不同知识背景和认识为基础来进行教学设计，并以此引导学生在原有知识的基础上建构和学习新知识，或实现新知识与原有知识的联结。然而，在教学进度与人数的压力之下，想让每个学生都有机会适时地、充分地与教师沟通想法，实际上是不可行的。对学生而言，他们通过课堂上师生互动的信息交流和沟通后，必然会对这些信息进行筛选，并和自己先前的知识和经验建立联系以使其意义化，最终达成自己的理解。学生的理解到底是不是与教师所要传递的科学概念一致，学生需要通过有关媒介与教师进行思想的沟通和交流，以便教师了解学生科学学习和认识理解的水平和阶段。这样学生依据教师的反馈及时修正不符合科学概念的想法或提出疑问，以便进行新知识建构和理解。　　

科学写作教学需要经过一段时间刻苦训练才能逐渐掌握，这需要一个认识、理解、反复练习和反思的发展过程。科学写作能够为学生提供深入学习科学的机会，以及学生与教师不断交流和独立思考和有意义学习的机会。然而，科学教育实践中，科学写作教学还未被人们所重视，为此，我们必须充分认识其重要性，并希望能在实践中加以重视和落实。

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来源：http://scication.swu.edu.cn/article.php?aid=4146&rid=4