中學化學“學習進程”研究方法分析

汪青

摘要：通過文獻梳理學習進程的定義和組成要素，結合已有的學習進程研究模式，形成化學“學習進程”研究方法分析框架。依據框架，分析了近年來我國中學化學“學習進程”研究實踐中的研究方法，發(fā)現(xiàn)在研究者不斷努力和選擇合適測量模型下，已經形成較為完善的學習進程研究范式。但研究方法中仍存在一些問題，如探討大概念的學習進程，不易于在教學實踐中落實；難以掌握復雜的測量模型，較難設計出優(yōu)良的研究工具；缺乏基于教學干預的實證研究等。

關鍵詞：學習進程；中學化學；核心概念；研究方法

文章編號：1005–6629（2016）9–0020–06 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

近年來，有關學習進程（learning progressions，也有學者稱“學習進階”）的研究已成為科學教育關注的重要議題。我國科學教育界也已從前期引述、介紹國外研究成果，過渡到開展實質性的進程研究[1]。開展實質性的學習進程研究，關鍵是需要具有科學的學習進程研究方法[2]。然而當前對于學習進程研究方法的關注并不多。因此，本文通過形成學習進程研究方法分析框架，分析近年來中學化學學習進程研究實踐中的研究方法，以期對今后的研究有所啟示。

1 學習進程的界定

對學習進程的探討雖然成為科學教育界的研究熱點，但至今仍未對學習進程做出一個精準的界定。一般認為，學習進程是學生在學習時，其對科學概念的理解或能力相繼地一步接一步逐漸趨于復雜化的路徑[3]，但也有學者提出其他的觀點[4]（見表1）。

綜合表1所述，學習進程是對學生在各學段學習同一主題概念時連貫的、典型的學習路徑的描述。也就是說學習路徑上有多個不同的中間水平，借助適宜的教學，學生須經歷這些水平才能逐漸進展，這一連串的路徑就稱為學習進程。

科瑞柴克（Krajcik）指出學習進程有四項必備要素：（1）大概念及對大概念的解析；（2）界定清晰的各進階層級；（3）檢驗學生所處水平的測評工具；（4）促進學生發(fā)展的教學干預手段[5]。美國科學教育界普遍認為學習進程包括學習目標、發(fā)展變量、成就水平、學習表現(xiàn)以及成就評價等五個要素[6]（見表2）。

可見，一項標準的學習進程通常包括：大概念、學習進程的變量和層級、學生的表現(xiàn)，以及用于追蹤學生表現(xiàn)的評價。

2 學習進程研究分析框架

姚建欣指出，建構新的學習進程應先確定進程要圍繞的核心概念和關鍵能力，基于對學生認知的研究提出有效的進程假設，然后根據假設選擇測量模型，開發(fā)工具收集證據，最終才能基于證據修訂假設，逐步完善進程[7]。

斯海霞將評估三角作為研究學習進程的概念框架。通過執(zhí)行與評估三角形三要素：認知、解釋、觀察一一對應的假設提出、檢驗、修正的研究過程，實現(xiàn)對學生學習的有效評估[8]。因而，提出學習進程研究需要經歷進程假設提出、驗證、修正的迭代過程。

王磊將學習進程研究的特點概括為：圍繞核心概念建構、刻畫學生知識和能力的不同層級、通過學習表現(xiàn)呈現(xiàn)層級發(fā)展的證據、體現(xiàn)課程和教學的影響[9]。

總之，關于學習進程的研究有很多種做法。從多數的研究中發(fā)現(xiàn)，學習進程的發(fā)展，乃是一個反復循環(huán)的歷程。綜合上述提出學習進程的組成要素，可以歸納出學習進程的建構必須先透過相關文獻的回顧以及特定學科概念的探究，提出一個理論上的學習進程假設，再搜集實證資料進行反復地驗證和修改。其流程如圖1所示[10]。

通過上述分析，研究方法大致分為五個過程。為方便本文研究，將對上述研究過程及主要方法進行編號（見表3）。

2.1 核心概念和關鍵能力

雖然研究者就學習進程的界定尚未統(tǒng)一，但均關注學生對核心概念的認知過程，關注學生對概念理解的真實發(fā)展，均試圖刻畫學生思維方式和推理能力的變化[11，12]。目前學術界對科學學習的核心概念和關鍵能力已經基本達成了一致，所以對學習進程的研究將以此為基礎展開[13]。從目前的文獻報道看，確立核心概念的方法主要有表3中的A-1～A-7[14]。

2.2 創(chuàng)建學習進程假設

從文獻報道看，確立進程層級假設的方法有[15]：

學習進程的逐級進展法。基于大量的調查研究建立學習進程假設。該方法從認知科學和教學視角出發(fā)，帶有較強的實證成分。

學習進程的全景圖法。基于已有的課程文件及社會預期，通過邏輯分析，找出復雜概念是由哪些簡單概念開始建構的。該方法從課程與教學視角出發(fā)，使用概念陳述形式呈現(xiàn)核心概念逐步發(fā)展的進程。

混合方法。學習進程的逐級進展法和學習進程的全景圖法混合使用，共同呈現(xiàn)學生的學習進程發(fā)展水平和路徑。

2.3 選擇測量模型

學習進程的研究中，也積累了一些代表性的測量模式。從當前文獻來看，較有代表性的測量模式有三種：

伯克利評價研究系統(tǒng)[16]。該系統(tǒng)是由美國加州大學伯克利分校學者威爾森（Wilson）等人根據不同教育評定項目的需要而構建的評定框架（Berkeley Evaluation & Assessment Research，簡稱BEAR）。BEAR評價系統(tǒng)是一個發(fā)展性的綜合評定方法，能夠為與課程認知發(fā)展目標相關的學生學習成就提供有意義的評價和解釋。endprint

結構中心設計法[17]。結構中心設計法（The Construct-Centered Design，簡稱CCD）是由森（Shin）等人首先提出來的學習進程開發(fā)模型，它將學習進程與課程設計聯(lián)系起來，該模型是在以證據為中心的評價設計和學習目標驅動的設計基礎上提出的。

ChemQuery評價系統(tǒng)[18]。ChemQuery以化學學科中核心概念為框架，運用項目反應理論進行標準參照分析，以描述和測量學生化學核心概念理解的發(fā)展，是最具有化學學科特色的學習進程開發(fā)模式。

Rasch測量模型。該模型以自然科學領域的客觀測量為標桿，試圖為社會科學領域的測量建立一套客觀和可靠的標準。自上世紀60年代以來，Rasch測量模型開始出現(xiàn)在教育領域。

2.4 開發(fā)研究工具

學習進程研究中需要對學生所處水平進行探查，通過研究工具的測量往往不僅需要知道學生答了什么，還需要記錄學生為什么這樣回答。因此，需要編擬試題和問卷，參考Towns所提出的測量工具發(fā)展循環(huán)圖[19]（如圖2）。一套優(yōu)秀的測量試題，應至少有兩個“循環(huán)”。第一個循環(huán)為試題初稿的編擬和預測，第二個循環(huán)根據預測結果進行試題的修改和正式施測，若試題質量不佳，則進行第三個循環(huán)的修題與施測。因此，常見開發(fā)研究工具包括D-1～D-4。

2.5 實證檢驗，修正進程假設

常用的實證檢驗方法有：橫向調查、縱向調查[20]，根據結果修正進程假設。橫向研究以跨年齡層次的學生為研究對象，旨在揭示不同年齡層次學生的學習進程水平。縱向調查通過對同一批學生進行前后測試、訪談，實施教學干預，并通過設計評價工具，對教學干預過程及結果進行分析，驗證進程假設，同時提取學習進程的實例。

3 分析思路

首先，通過中國知網的碩博士論文庫，以“學習進程”、“學習進階”為主題詞查閱2010～2016年的學位論文；用相同方法通過臺灣博碩士論文知識加值系統(tǒng)，查閱學位論文。通過閱讀文獻摘要，選取中學化學領域的學位論文，作為研究樣本。總共12篇，其中我國臺灣地區(qū)2篇。

其次，通過對文本內容的梳理分析，具體確定其研究方法。如對“化學變化”為主題的博士論文，本文通過其摘要進行分析：

本研究運用ChemQuery評價系統(tǒng)的開發(fā)模式，以核心概念的理解為切入點，以化學變化為核心內容主題，構建基于有效的符合心理測量學指標的化學變化學習進程，……從化學學科知識本體的角度、化學變化觀的價值角度、學生學習和認識發(fā)展角度（課程、課標、教學等視角）、已有文獻研究及化學家觀念角度等五個方面綜合考慮，對化學變化大概念進行解構，確定化學變化核心概念的子概念。

劃線部分對應研究方法分別為C-3、A-4、A-5、A-6、A-7。

在實證研究部分，本研究開發(fā)了化學變化學習進程的測量工具，其開發(fā)過程經過兩輪試測，不斷修正學習進程的理論假設，并且所得數據經過Rasch模型的分析與質量檢驗……利用開發(fā)的化學變化學習進程測量工具對高一、高二、高三和大一化學專業(yè)學生進行了大樣本測查。

劃線部分對應研究方法分別為D-1、C-4、E-1。

最后，再通過和正文逐一核實，并通過內容分析，得出該研究是通過B-2的方法確定學習進程的。最終統(tǒng)計出研究的具體方法，如下表4所示。

4 結果分析和討論

依據分析框架對12篇碩博士論文進行分析，結果如下表5所示。

4.1 核心概念和關鍵能力

通過對研究方法統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)（見圖3），研究者主要通過參考課程標準（25.00%）、分析教材（17.86%）、查閱文獻（17.86%）確定化學核心概念和關鍵能力。

通過進一步文本的分析，發(fā)現(xiàn)核心概念的確定，大致可以分為二類。一類是從“大概念”出發(fā)，逐漸通過研究，確定相關子概念，并界定子概念的內容主題。如編號#5的研究，就是從“化學變化”這一大概念出發(fā)，得出質量守恒定律、元素守恒、反應類型、物質轉化、化學平衡五個子概念。另一類是直接使用大概念，如編號#12的研究，并未討論所研究的“物質結構”是如何得出的。

探討“物質結構”等大概念的學習進程，描述較為抽象、籠統(tǒng)，不易于落實到教學實踐中。探討若干子概念的學習進程，將有利于開展教學實踐。

4.2 創(chuàng)建學習進程假設

研究者主要通過全景圖法（66.67%）創(chuàng)設進程假設，其次是通過混合方法（25.00%）。進一步的文本分析發(fā)現(xiàn)，學習進程的創(chuàng)設緊緊依托核心概念的確定過程中所參考的教材分析、課程標準和文獻，再結合其他的一些因素。如編號#5研究中，學習進程的創(chuàng)設還依據了宏微觀表征視角、SOLO分類法等。描述學習進程借鑒了ChemQuery評價系統(tǒng)中化學家觀念的思想。

4.3 選擇測量模型

研究者通過選擇C-1（29.41%）和C-4（29.41%）這兩種測量模型開展研究。本文將沒有選擇任何測量模型的研究記為C-5（29.41%），即29.41%研究者沒有選擇測量模型。

這一結果其背后原因主要有：一方面相關測量模型理解難度較大，對使用者的要求高；另一方面，通過網絡環(huán)境下查找，發(fā)現(xiàn)這些測量模型也不易得到。如基于Rasch模型的測量評價方法，對大多數碩士及一線教師而言，既難以獲得Rasch評測工具，也較難理解抽象的Rasch模型。因此，很難在實踐中選擇該類的測量模型。endprint