學習進程和評測：探究式科學教育課堂中的機遇與挑戰

在過去10年里，科學教育領域相當大的興趣都集中在對于科學學科學習中假設性的進程的研究。這些研究成果給評測的實踐提供了新的可能性，無論是形成性評測還是總結性評測。本文探討了在探究式科學教育課堂中學習進程對于教與學環節的可能貢獻。本文借鑒了參與加拿大政府資助的改善學生學習計劃的阿爾伯塔教師的經驗和一些最近的對于科學課堂中學習進程作用的研究報告。

探究式科學教學和學習要求教師和學生參與到包含概念性知識和探究技能的學習活動中，以便對自然界生成基于證據的解釋。在探究式的課堂上，最為關鍵的是課程不僅僅是“動手做”的科學活動，活動還必須有利于發展學生對于世界的解釋（概念）的理解。

了解學生在科學課上學到了什么一直以來都是一個挑戰。隨著我們對于學生學習科學的理解從記憶事實性的知識轉變為從事科學實踐，對于學生學習成果的評測方式也必須作出相應的改變。探究式科學教育項目的課堂中尤其如此，教師們需要策略和工具不僅來進行教學結束時的評測，還要在教學指導過程中進行形成性評測。

⊙來自于阿爾伯塔的經驗

1999年開始，阿爾伯塔學校革新計劃（AISI）為阿爾伯塔的學校管理者提供經費支持改善學生學習和表現的項目。AISI計劃3年為1個周期，成功地在所有參與者之間營造出了一個誠實守信、熱忱互助和相互尊重的氛圍。到目前，4個周期已經結束了（2000-2003，2003-2006， 2006-2009， 2009-2012）。在2006 2009這個周期中，大約有395個項目，其中178個來自公立學校、217個由私立學校開發。98個（55%）公立學校的項目顯示他們采用了<促進學習的評價》一書推薦的實踐策略，這些實踐強調學習成果和教學活動間更為緊密的聯系；更多學生參與的自我評價，以提高學生的獨立性；以及增強教師確保所有學生參與學習的責任感。

對2006 2009這個周期中24個采用了《促進學習的評價》策略的成功項目進行分析（Townsend、Adams和White，2013），通過以下具體例子，發現學生的參與度、自信心和學習發生了改變。

●學生了解他們學習的內容

●學生對自己的學習負責

●學生使用了記錄發展的文件袋（記錄冊）

●學生參與評價標準和評價量規表的開發

●使用描述性的反饋

●使用學生的范例/樣本

●學生主導的討論和交流會

●同伴評價的作用

●自我評價的力量

●父母的尚未開發的潛力

這些項目并沒有特別限定在科學學科的學習，然而那些被認為能夠最有效影響學生學習的教學策略對于科學課堂也有借鑒價值。

●完全了解所從事的學習或者項目

●給學生學習成果的反饋

●使用評價量規表、范例和標準

●我能夠陳述

●持續的非正式的反饋

●提問的技巧

●使用學生發展文件袋

●學生自我評價

⊙使用評價量規表進行形成性評價：優勢及其局限性

在加拿大的課堂上廣泛使用評價量規表進行形成性評測來引導學生對于1節課或1個主題模塊的學習進程。在科學課中，評價量規表用來測評對于概念理解和/或探究技能的發展進程。這些量規表描述了學生對于特定概念的不同理解水平或者在特定年級預期發展的探究技能的表現水平。例如，教師可以使用以下量規評測學生提出問題環節的表現。

水平1：很少對教師或者同學提問；

水平2：能夠提出程序性的問題，但很少提出實質性的問題或者尋求解釋性證據的問題；

水平3：能夠提出實質性的問題，并且愿意提供基于實證的論據。

下面的評價量規顯示了學生對于“植物的結構滿足它們的需求”這個概念應用能力的連續發展水平。

水平1：認識不到植物具有滿足它們的需求這個特性；

水平2：能夠識別植物的結構（如根、葉）和滿足它們需求的行為（如休眠）；

水平3：能夠解釋植物結構在各種生長環境中是如何滿足它們的需求的。量規表顯然為探究式的課堂教學提供了可能的形成性評價的腳手架。量規表對于教師和學生來說都易于使用。它們可以幫助教師評價討論的技能，探查學生的理解水平，引導課堂討論的走向。當學生構建和/或使用量規表時，他們能夠聚焦于希望發展的行為表現進程上。然而，量規表僅僅能夠提供有限的框架，因為它們通常針對于特定年級中特定的教學內容或單元所涉及的單一概念和單一探究技能。一般來說，量規表不能夠提供學習大的科學概念、科學實踐和在多個年級之間建立多種聯系的“大的”整體進展信息。

在阿爾伯塔的科學課堂上，教師們傾向于關注單獨的概念和技能發展評測，開發針對特定概念和技能的評價量規表。這種割裂被省級的多項選擇測試所放大，這個測試由大致50%的概念測試條目和50%的技能測試條目所組成。這就導致了教師和學生不一定需要通過探究活動來學習核心概念。在探究式課堂中，既要求形成對于核心概念的理解，也要求開展科學研究過程。這2個要求（概念和技能）融合的特性對在教學實踐中嵌入（形成性）評測的教師提出特別的挑戰，這樣他們可以根據學生的學習情況規劃適當的活動和指導課堂互動。評測任務必須經過設計，以提供學生開展科學實踐和在解決特定問題時利用學科知識的能力的證據（ NationalResearch Council，2014，p23）。探究式課堂面臨的挑戰是開發針對需要使用概念和技能的學習的評測工具。

形成性評測需要有深度的內容知識，依賴于教師對學生想法的關注，并且能夠利用廣泛的教學策略來應對學生的想法。在探究式課堂中，許多教師需要支持或“腳手架”來開展形成性評測。教師們需要應答學生、促進學習進展的方法，通常是對于那些意想不到或部分正確的學生反應的即刻反應。雖然有經驗的教師能夠書面或口頭表達，并作出相應的教學調整，但是新教師或者缺少科學背景的教師很難對學生作出恰當的反饋，并改變他們的課程計劃。為了實施有效的形成性評測，Black建議：教師的一項基本功是把握一個主題的潛在學習進展計劃；該計劃將指導教師在干預過程中概述和凸顯學生貢獻的方式，并指明教師提出進一步建議、總結、問題和其他活動的方向（2011，p74）。

⊙學習進程與形成性評測：優勢與挑戰

學習進程被定義為描述一個大跨度時間范圍內兒童學習和研究一個接一個主題時更為復雜的思維先后發展的順序（ NationalResearch Council，2007，p219）。也就是說，學習進程提供了跨越多年的科學學習過程中關于學生更為復雜的理解和表現發展的先后順序的假設。換句話說，通過提供一個學生學習的可能軌跡圖和預測學生普遍遇到的問題，這個序列為教師開展形成性評價提供了一個搭建腳手架的宏觀圖景（Furtak和Heredia，2014）。在探究式課堂上，教師在精心規劃課堂交流和學習任務方面發揮著關鍵作用，以便學生能夠基于證據形成解釋。通過提供一個對學生想法進行評估和分類的解釋性框架，學習進程可以幫助教師為學生提供適當的反饋（Furtak等，2012，pl 182；Furtak和Heredia，2014，p6）。在下圖中，Furtak （2012，pl 187）指出了一個特定概念的學習進程（圖的左側方框）是如何幫助教師確認學生的想法在學習路徑中的位置，推斷學生對于科學概念的思維發展。基于這些推斷，教師可以采取適當的活動，促進學生的理解沿著概念進程發展。

在探究式課堂教學中，雖然評價量規表和學習進程有可能為教師搭建起形成性評價的腳手架，學習進程能用細致入微的方式捕捉到學生理解概念的本質，而不是簡單地判斷學生是否記住了它（Duncan和Rivet，2013）。在大跨度時間范圍內，學習進程作為一種工具能夠為教師提供專業發展的機會，同時開發序列性的課程。然而，在探究式課堂教學中依然存在許多挑戰。

首先，很少有實證研究來指導學習進程的開發。到目前為止，許多學習進程依然是專家提出的假定序列，尚未得到驗證。許多學習進程提供的提高學習和教學的工具也沒有得到效果驗證（Corcoran、Mosher和Rogat，2009， p5）。正如PeUegrino （2012， p835）所說，科學課程的很多領域依然缺少學習進程，還有工作要做，尤其是有效的指導設計教學計劃和評測的方法。

目前開發的學習進程采用了多種方法來確定從樸素的想法和錯誤理解到廣泛接受的科學解釋和實踐的學習表現發展走向圖（National Research Council， 2007）.學習進程的開發一般有2種方法：基于學生學習特定材料的實證研究開發；由專家小組基于內容領域的邏輯分析和個人教學經驗來開發（Duschl等，2011）。大多數學習進程是后者。研究者采用前一種方法把他們的進程作為研究學習者向學習目標發展過程中的階段目標和臺階，而不是專家經驗智慧的集成（Wiser、Smith和Doubler，2009）。存在的問題是可能有一些錯誤的概念也被作為學業發展的階段目標。Duncan和Rivet（ 2013，p396）指出：重要的是要區分科學上錯誤的概念（學生不應該建構的）和不準確的理解（學習過程中可以利用的，能夠促進學習，發展更為深刻的理解）。

第二，學生的學習不是線性的或者一樣的，因此學生可能持有與進程不一樣的想法。研究顯示，學生對于特定概念的個性化理解會隨應用情境發生變化（Clough和Driver，1986；Tytler，1992）。雖然對于學生個體的研究可以顯現進程，進程并不要求描述所有學生的學習軌跡。我們希望進程所做的是提供學生在形成大概念過程中的可能方法，并告知如何進行指導以達到此目標（Plummer，2014）。

更成問題的是，利用基于這些數據的特定學習軌跡就可能會導致教學中的錯誤解釋和錯誤的指導方法（Shavelson，2009）。已經進行的為數不多的說明教師如何使用學習進程的研究發現，一些教師將學習進程作為簡化的錯誤概念目錄，而沒有利用進程幫助他們了解學生知道的內容，以便更好地設計教學計劃，開展教學（Furtak，2012）。

第三，眾所周知，學生的學習是與情境相關的。雖然一個學習進程描述了學生在學習軌跡中的可能路徑，至關重要的是它依賴于教學環境（Corcoran等，2009； NationalResearch Council，2007）。因此，對于不同的教學，我們也許會期望有許多可能的學習進程。然而，Krajcik （2011，p157）認為，即使有多個途徑，數量也可能相當少，因為這些可能途徑在某種程度上受限于學科之間的邏輯、對學習的研究，以及推進學生發展的教學內容。

對于情境依賴的另一個方面是要學習的主題內容。碎片化的知識像是被拼湊在一個特定情境中，并且需要特定的解釋，這些拼湊在一起的解釋可能在，也可能不在學習軌跡中（如diSessa，1988）。

第四，有一種擔心，學習進程太過復雜，對于授課教師，特別是缺少科學背景的教師，不夠實用。眾所周知，授課教9幣教授特定年齡段的課程內容。因此，可以使用簡單實用的、評價等級相對較少的評價量規表，而不是有很多等級橫跨幼兒園到高中的學習進程。

混合了科學實踐和核心概念的評價策略增加了這個問題的復雜性。學習進程的早期開發工作很少整合內容知識和科學實踐（Duschl等，2011，p148）。然而，目前美國科學研究理事會建議學業預期應該指定學生所能做的內容，不僅融合了科學實踐和核心概念，還包括那些確定的跨學科概念，在具體情境中解決特定問題等內容（National Research Council，2014，p42）；這里就隱含了在設計形成性評測和總結性評測時都必須提供學生能夠利用對學科核心知識和跨學科概念的理解能夠參與探究實踐的證據（National Research Council，2014，p32）。這就需要不止一種活動來展示學生的學業成績。評測任務也要包括多種成分，僅僅只有一種證據是不夠的。例如，為了評測學生是否能夠在某一核心概念的學習情境下開發和使用模型來支持解釋結構與功能的關系，那就需要開發或者描述一個模型來支持他的論斷，然后解釋觀察到的模型所描述的現象（National Research Council， 2014，p89）。

然而，對于探究式課堂中的形成性評測，圍繞這3個維度的科學學習所開發的學習進程可能會嚇倒缺少科學背景的教師。學習進程提供教學工具，指導教師開展探究導向的師生互動。只需要較少的而不是更多的進程發展水平就可以。另外，還可能需要開發適合課堂教學層面的微觀層次的學習進程（NationalResearch Council，2014，p91）。例如，教師需要能夠回答以下問題。

●本單元，希望學生從哪里開始，所要達到的終點是哪里？

●學習路徑中，什么是典型的過渡階段的理解？

●阻礙達到預設目標的常見邏輯錯誤或者替代概念有哪些，或者開始教學的資源有哪些？

●在本單元教學中，需要發展哪些新的科學實踐內容？

課堂評測工具需要能夠獲得學生理解水平的足夠證據，以便判斷他們在可靠的預定路徑中的位置。還需要有下一步該做什么的指示（教學活動），以便保證學生持續地發展。中間過渡性的理解對于開發形成性評測或課堂上的評測工具特別重要。需要根據多種內容成分設計各種各樣的任務（National ResearchCouncil，2014，p87）。

第五，為了使學習進程對教師有用，大量的教師培訓是必需的。Furtak的一項針對中學教師的研究（2012）顯示，一個學習進程確實能夠幫助教師了解學生的想法，但是不能搭建教師回應學生的腳手架，或者支持教師根據評測調整教學（這是形成性評測的重要特征）。顯然，學習進程需要其他輔助工具配合，幫助教師調整自己的教學實踐，比如特定教學策略或者對于進程中特殊學生想法的回應方法。此外，Furtak和Heredia的一項研究顯示（2014），有教師共同參與開發的學習進程比已經制訂好的、提供給他們的學習進程更有可能改變他們的教學實踐，因為他們自己發展出的對于核心概念的理解被納入到了教學計劃和教學實踐中。

⊙ 結論

對于從事探究式課堂教學的教師來說，形成性評測是一個挑戰。為了支持學生的學習，教師必須能夠對學生的想法和探究能力作出及時的反饋。同時，必須保持科學探究的基本特征——基于實證證據的解釋（ Millar，2013）。

學習進程通過為教師提供了解學生想法的機會，使教師有可能增加對于學生思維的認知。學生的這些想法是朝向大概念或者核心概念發展的臺階。對于從事探究式課堂教學的教師，進程提供了一個開發評測任務的框架，這些任務要求學生們既要利用他們對于概念的理解，也要利用探究技能。然而，在開發進程并提高其對科學教師的實用性方面依然有大量的工作要做。開發的課堂教學材料要支持對學生想法進行回應的教學指導策略，并成為形成性評測的有機組成部分。

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