《学习进阶视角下科学核心素养的培养策略》

溧阳市西平小学 史碧竹

一、问题的描述：为什么要研究学习进阶？

为未知而教，为未来而学。     ----戴维?珀金斯（ David Perkins）

如果我们仍用昨天的教育培养今天的儿童，那么我们就是在剥夺他们的明天。                                 ----约翰?杜成（ John Dewey）

进入新世纪，政治、经济、文化、科技快速发展，未来社会变得越来越无法确定、不可预知。如何让现在的孩子适应未来的世界，是世界各国教育共同面临的巨大挑战。课程改革作为教育改革的核心领域越来越成为各国实施人才竞争战略的主战场。2014年，国家以全面深化课程改革作为新时代落实立德树人根本任务的标志性工程，组织研究中国学生发展核心素养框架体系，把培育学生核心素养作为基础教育课程改革新的目标追求。在全面深化课程改革的大势之下，“学习进阶”教学理论应运而生。它从整体上描绘了重要科学素养变量在跨越多年的学校时间里持续发展的阶梯与路径。其重要价值在于：学习进阶是促进课程标准、课堂教学与考试评价三者一致性的有效工具。

二、概念界定：什么是学习进阶？

心不在焉，视而不听，听而不闻，食而不知其味。   ----《礼记?大学）

学习如果具有思想、感情、创造、美和游戏的鲜艳色彩，那它就能成为孩子们深感兴趣和富有吸引力的事情。                      ----苏霍姆林斯基

学习进阶也称学习进程，是对学生在各学段学习同一主题的概念时所遵循的连贯的、典型的学习路径的描述，一般呈现为围绕核心概念展开的一系列由简单到复杂、相互关联的概念序列。目前，由美国国家研究委员会（NRC）定义的学习进阶的标准定义，即：学习进阶是对学生一系列基于学科知识的、连续的、逐步深人的思维活动进行描述的工具，旨在刻画学生（课内与课外）科学认知水平的发展过程。

下面我们来分享

诺贝尔物理学奖获得者美国科学家费曼（Feynman，1918－1988）在回忆他父亲对他的培养时，曾经说到这样一个故事：

有一次一个孩子问费曼：看见那只鸟了吗？你知道它是什么鸟吗？ 费曼回答：我一点都不知道。 孩子说：那是一只褐色的、会发喉音的画眉，你父亲什么也没教你吗？;  费曼说： 完全不是这样，父亲教了我很多。 注意： 费曼的父亲教了他什么？是如何教他的？

父亲说：看那只鸟！它的名字叫斯宾赛鸣鸟（费曼知道父亲其实并不知道这只鸟的正确名字）。 父亲又说：在意大利它叫XXX；在中国它叫XXX；在日本它叫XXX；你可以知道用世界上不同的语言如何称呼这种鸟。但是，学完了这些，你实际上根本不了解这种鸟，你只知道世界上居住在不同地方的人对这种鸟有不同的称呼。父亲说：让我们来仔细观察这只鸟，看看它在做什么？（父亲指导他观察事物）父亲说：比如说，看吧，这只鸟不停地在啄它的羽毛，它是不是一边走，一边在啄它的羽毛？ （观察什么？怎样观察？）;费曼：是！ 父亲：鸟为什么要啄它们的羽毛？（提出问题） 费曼：可能是它们飞行时把羽毛弄乱了，它们啄羽毛，以便把它们的羽毛理顺。 （做出假设）;父亲又说：好吧，如果是这样，那么它们只需要在飞过以后啄一会儿，当它们落地一段时间以后，就不应该再啄它们的羽毛了。 （根据假设进行推理）（引导深层次思维）;父亲说：让我们仔细观察一下，它们是在刚刚落下时啄得最多吗？实际上要看清楚这一点，并不困难，比较一下那些刚刚落下的鸟和已经在地上走来走去的鸟，它们在啄羽毛上看不出差别。 （通过观察检验假设） 我说：我放弃我的想法，那些鸟啄它们的羽毛，并不是为了整理羽毛。 （得出结论）;父亲说：因为有虱子在咬它，虱子在吃羽毛上沾着的蛋白的屑屑。虱子的腿上常常有一些柔软的物质，更小的生物会吃它，这些小生物不能完全消化这些物质，就会排泄一些和糖类似的物质，细菌就会在其中生长。 （做出解释）;最后，父亲说：你要知道，哪里有食物存在，就一定会存在以它为食物而生存的，有生命的生物。（核心概念） 费曼说，我现在知道，在那些鸟的脚上，可能存在的并不一定是虱子，在虱子的腿上也不一定有更小的生物，父亲告诉我的，也许在细节上并不准确，但是他却教给我根本上正确的东西。

这个故事中，费曼的父亲教会了费曼怎样来进行观察；要围绕着一个核心概念来观察—哪里有食物存在，就一定会存在以它作为食物的，有生命的生物。

学习进阶就是以核心概念构建。我国科技领军人、著名物理学家周光召先生就说过：

科学教育不应该传授给孩子支离破碎、脱离生活的抽象理论和事实，而是应当慎重选择一些重要的科学观念，用恰当、生动的方法，帮助孩子们建立一个完整的对世界的理解。

                                               ---周光召

通过已有研究发现，学习进阶应具有以下三个特征：

第一，学习进阶必须在已有的一定的研究基础上进行开发。

第二，学习进阶描述的是学生的综合科学本领，即不能只包含学科知识，更应该涉及学生用来解决真实问题的思维与推理能力。

第三，在构建学习进阶中，首先确定其中的最低和最高层级，然后刻画中间层次。最高层级通常依据课程文件、对具体学科知识和科学史的分析来确定，同时还需考虑相应的科学教育理论。最低层级通常基于学生对目标知识的前概念和较低年级学生关于目标知识的认识来确定。中间层次的确定则大多依赖于已有的对学生学习情况的研究结果！以及对具体学科内容的分析。完成这一过程便是构建学习进阶的过程。

从构建中可以看出，学习进阶关注的中心是学生的思维活动，学习进阶强调教师主导下的学生主动参与、积极建构，强调学生的全面发展。与我们科学学科的核心素养目标相一致。（科学学科核心素养是学生在接受科学教育过程中逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，是学生通过科学学习内化的带有科学学科特性的品质。包括科学观念与应用、科学思维与创新、科学探究与交流、科学态度与责任。）

因此，学习进阶较心理学的一般学习理论，立意和站位更高更远，是从促进学生全面发展的角度、从培养能够开创美好未来的社会实践主体的角度来谈学习的。

三、学习进阶视角下科学核心素养的培养策略

学习进阶视角下科学核心素养的培养策略包含四部分内容：1.在构建学习进阶中促进科观念的形成与运用；2.在开发进阶试题中培养科学思维与创新能力；3.在分析评价进阶测试结果中提升科学探究与交流能力；4.在进阶的修正与完善中形成科学态度与责任。各环节之间层层递进，从而形成有效的进阶。

1.在构建学习进阶中促进科观念的形成与运用

从理论上构建学习进阶是研究的第一步。构建学习进阶首先需要依据现有研究结果来确定学生在理解相关概念时的心理构造的维度。在此基础上通过构建心理构造图的方式来具体搭建进阶框架。

以下就“水”的教学为例来展示心理构造图的具体特征。该研究主要试图描述小学生在对“水”认识方面的进阶。在参考课程标准文件和已有的对学生迷思概念的认知研究结果的基础上，根据进阶变量对学生在不同层级的表现进行描述，如表一所示。从此例可以看出，心理构造图根据进阶变量对各个层级进行了详细而具体的描述，对学生迷思概念（迷思概念指和现在的学科概念不同的概念。教学中把头脑中存在的与科学概念不一致的认识叫做“迷思概念”。）的描述能够更突出地体现层次间的差异，从而有效地指导下一阶段题目的设计工作以及问题结果空间的制订等。根据课程标准要求，把水构建了五个进阶，让学生在实现进阶任务中形成正确的科学观念，并学以致用。

表一  学生关于“水”在不同进阶的表现

2. 在开发进阶试题中培养科学思维与创新能力

测试题目的开发是以构建的学习进阶为依据进行的，所考查的知识主题需要与学生在课堂上学习的内容相一致。虽然测试中可以选择不同类型的题目进行测试，但每道题必须能够与学习进阶框架的相关层级有所对应。以下分别就单个题目的设计进行阐述。

单个题目的形式主要以填空题和选择题等为主。填空题均是表述型的描述，而其背后的知识则与相应的学习进阶层次对应。以“水”教学中的题目为例，从中可以看出，每个题均对应于进阶的各个层级，且较为具体。

1.进阶1                                 2.进阶2

3.水是生物体的重要组成成分，且占有较大比例。如人体的     ％是水，鱼的    ％是水。鸡蛋的     ％是水。  （进阶3）

4把餐巾纸的一部分插入水中，水会沿着餐巾纸向上“爬”，结果没有触水的部分也变湿了，这是水的       ；清晨小草的叶子上常有露珠，是因为水的       ；远洋货轮能在海洋中远距离航行，而不会沉入水底，是受到水的          。（进阶4）

5.如果把工厂产生的废水和城市产生的生活污水不加处理直接排入江河湖海，会造成

           ，这有可能导致         的大量死亡。（进阶5）

为了提高题目设计质量，使其能够更为准确地对应于学习进阶框架，可以随机抽取题目进行预测试和访谈，从而对题目的效度进行检验。让学生在习题练习中提升科学思维与创新能力。

3. 在分析评价进阶测试结果中提升科学探究与交流能力

根据学习进阶框架，对各个问题的作答情况进行分类，即制定相应的评分标准。让教师能够根据该标准，按照学习进阶框架将学生的能力和知识等归为若干层次。让学生根据测试结果来审视自己的长处与不足，小组讨论交流与探讨下一步的学习计划。从而提升科学探究与交流能力。

4. 在进阶的修正与完善中形成科学态度与责任

根据测试结果的反馈，我们应该和学生一起来审视学习进阶可能存在的不足，与学生一起来进行修改和完善。例如修改或重新设计题目并测试，检查学习进阶的有效性，如此往复，直至理论框架与实证证据基本相一致为止。和学生一起在进阶的修正与完善中形成科学态度与责任。

总而言之，学习进阶的开发是一个循环的过程。在这个过程中最初的进阶被不断修改，从而进一步提升其有效性。值得注意的是在评估学习进阶的有效性时，无须检验是否每位学生都沿着进阶框架的假设进行发展。相反，学习进阶的有效性是看学生群体的发展是否沿着进阶框架的假设进行的，也要看能否将所获得的学生的进阶证据用来改进课程、教学和评价，促使它们达到能够帮助学生发展的最佳状态。从而落实核心素养、促进学生全面发展。

这是我最近研究学习进阶理论的一点收获。感谢各位愿意倾听！今天我的汇报到此结束，谢谢大家！