學習進階：科學項目化學習設計的底層邏輯*

左文飛

項目化學習是一種綜合性的學習方式。在科學教學中進行項目化學習，能幫助學生有效串聯頭腦中零散存儲的知識，從而建構起對世界的認知體系；能幫助學生溝通理論世界與生活世界，把惰性知識轉化為活性能力；能讓學生生發聯想與創見，讓創造真正發生。對于科學教育工作者而言，只有厘清科學項目化學習設計的基本點，才能真正用好這一方式。

一、學習進階是科學項目化學習設計的底層邏輯

將學習進階作為科學項目化學習設計的底層邏輯，主要出于以下方面的考慮：

（一）學習進階是科學項目化學習的最終目的

美國國家研究理事會（NRC）將學習進階定義為：“學生在一段較長的時間跨度內學習或研究某一主題時，其思維方式由新手向專家轉變的、連續的、有層級的發展路徑的描述。”其重點關注的是學生對概念認知深化的過程。隨著學習的深入，進階變量從單一走向多維，從科學概念認知進階逐漸發展為科學概念認知和科學實踐能力的共同進階，進而拓展到社會與文化認知的進階。從學習進階的目標維度可以看出，科學項目化學習也要達成同樣的目標。學習進階是長期的、漸進的，它反映的是人的整體發展，而項目化學習相對來說具有階段性特征，主要圍繞某一內容或主題展開。所以，項目化學習主要幫助學生在一定時間內實現學習進階，而從長遠來看，學習進階是項目化學習的最終目的。

（二）學習進階是科學項目化學習的航標

從科學項目化學習的實施方向看，要開展好科學項目化學習，教師需要以學習進階為基礎。分析學生的概念發展水平、認知策略水平、方法掌握程度，確定好真實的學習起點和可能達到的學習終點，確定好每一步應該踏上的臺階層級和跨越高度，這能幫助教師明確項目化學習的方向，保障項目化學習設計的科學性，消弭設計的隨意性。

從科學項目化學習的評價看，學習進階的成效反饋，有利于項目化學習的及時評估和過程調控。判斷某一項目對學生的發展是否有意義，有多大意義？是持續推進還是中途下馬？需要有一個評價標準。而學習進階可以提供有效的參考。學習進階的根源在于國家課程，參照的是課程標準。《義務教育小學科學課程標準》提出了18個核心概念。通過對核心概念進行學習進階的細致分解，可以設計出評價標準，如此，在即時的評估監控中，項目就可以得到不斷地完善。

基于以上分析，我們可以認為學習進階是科學項目化學習設計的底層邏輯，是目的、方向、標準。

二、科學項目化學習是學習進階的有效途徑

在科學教育中，從知識學習到概念掌握需要有橋梁幫助跨越，從對世界的認識到問題的解決需要有繩索幫助勾連，從高階認知策略的習得到應用需要實踐場域幫助實現，從批判、反思到接受、理解要有自由心智幫助斡旋，從已有規律到發明創造需要有碰撞幫助激發。而項目化學習的實踐性、成長性、融合性、合作性等特征符合科學學習進階的基本需求。因而，項目化學習是學習進階的方式、途徑、手段。

三、利用學習進階設計科學項目化學習活動

（一）建構科學項目化學習的進階圖譜

在教學實踐中，教師可以通過科學項目化學習進階圖譜來明確項目應該承載怎樣的任務，應該在哪些維度促進學生科學學習進階。

利用項目化學習達成的學習進階包括三個方面：概念建構進階、認知策略進階、實踐創新進階，具體而言，即拓展科學認識領域，促進學生概念認知不斷發展深化；開展分析、設計、決策、創造等高階學習活動；以問題解決為導向，學生發現有價值的科學問題，共商方案，對涉及的科學知識、科學手法進行專題式學習，反思、修正前期方案，設計后續研究流程并實踐，收集數據開展分析，最后形成成果并分享。學習進階意味著這三個維度都要進階，三個維度是互相影響、彼此勾連的。

（二）以進階維度與進階階梯引導項目設計

1.以概念建構進階為學習內容選擇的重心。

概念建構進階是學習進階理論一開始就關注的話題。因而，科學項目化學習的主題應該從核心概念中去尋找。教師可以基于大概念建構一個較為宏觀的學習項目，也可以基于大概念的下位概念建構一個中小型的學習項目，從而達成利用項目化學習推動概念認知深化的目的。

在設計學習項目之初，教師既要對具體概念進行細分并建構“階”，也要基于學習者視角建構“階”。下面，筆者以磁化概念為例，闡述學生概念建構的流程。

第一，調研學生的概念發展水平。磁化概念是“機械能、聲、光、熱、電、磁是能量的不同表現形式”這一大概念的下位概念之一。以蘇教版《科學》教材來看，磁化概念出現在二年級和五年級。二年級學生在學習前完全沒有磁化概念，經過學習后能知道“利用磁鐵摩擦鐵絲能讓鐵絲變成磁鐵”，同時會產生這樣的概念推演——“大多數物體都能被磁鐵摩擦后變成磁鐵”。五年級學生已經知道磁化概念，且大部分學生認為所有金屬都能被磁化。兩個年級學生的概念空白基本相似，他們對于磁化材料的選擇、更多樣的磁化方法、磁化后物體的磁極控制、磁化原理、磁化效果的存續時間幾乎一無所知。

第二，確定概念建構進階的終點。終點的確定要結合學生的學習能力、學習需求和課標要求。磁化原理已經進入了微觀層面，涉及物質的本質屬性，對于小學生來說艱深難懂，即使要學習，他們對磁化原理的理解也應該是初步的、簡略的、形象化的，他們對磁化概念的理解應以他們能夠觀察到的現象為基礎。鑒于此，我們將磁化概念進階的終點定位為：理解磁化是使不具有磁性的物體具有磁性的現象，這種現象目前只出現在鐵鈷鎳及其合金材料上，會用兩到三種方法對材料進行磁化，磁化時會用一種方法控制被磁化物體的磁極，知道不同的磁化方法會有不同的磁化效果，知道磁化后獲得的磁性是會消退的。

第三，劃分概念發展的進階層級，見表1。

表1 磁化概念的進階層級

第四，設定進階單元。對于大多數學生來說，磁化這一概念是陌生的，他們對磁化的原初認知是空白的。雖然磁化這一概念的外延豐富，但并不難理解，問題主要在于學生認識了一種物質的磁化現象后會自行推演到更多物質（這種物質有時不具備磁化條件），但因為磁化有直觀可見的現象，因此進階單元的跨度可以大一些，如：層級一到三為一個進階單元，層級四到五為一個進階單元，層級六為一個進階單元。圍繞磁化概念的進階，我們可以設計“做一個最棒的指南針”項目：

準確選材：原來不是所有的材料都可以用來做指南針。

磁性強弱PK：進行磁化時，選擇摩擦還是接觸？選擇某種金屬還是合金？用來接觸的原初磁鐵該如何選擇？如果用電流磁化金屬，又要如何選擇材料和電流？

對被磁化物體的磁極進行精準控制：如何接觸、摩擦或用什么方向的電流才能保證某一端是N極？

磁化后維持磁性時間長短比較：跟進行磁化的磁鐵磁性強度有關嗎？跟被磁化的材料有關嗎？

追問磁化的原因：既然磁化后物體的外部看不出什么變化，那微觀層面的原因是什么？

項目化學習的設計應建立在詳盡的概念分析基礎之上，每一個研究板塊都對應概念的進階，從而為課程目標的達成助力。

2.以認知策略進階為驅動性問題設計的標尺。

美國教育專家馬扎諾認為低階認知策略包括：信息收集、組織、存儲、鞏固；高階認知策略包括：問題解決、創見、決策、實驗、調研、系統分析；中間還有：比較、分類、抽象、推理、提供支持、分析。在科學課堂上，學生可在高階學習中運用、掌握各級認知策略。這需要教師將認知策略的進階作為學習項目設計的目標，同時將其作為項目驅動性問題的衡量標準，因為不同的驅動性問題需要不同的認知策略，如同樣是磁化概念進階的項目化學習，如果以“怎樣做一個指南針”為驅動性問題，那么，學生用到的認知策略主要是信息收集、存儲、分析和低層級的問題解決。如果把驅動性問題設置為“怎樣做一個最棒的指南針”，學生就需要用到評價、決策、系統分析、創見和高層級的問題解決等高階認知策略，同時還能帶動信息收集、存儲、分析等低中階認知策略的運用。

當然，就某一策略而言，該策略也有自己的進階層級。比如：作為低階認知策略的信息收集，它可以是漫天撒網式的信息積聚，也可以進階為圍繞具體概念的靶向收集；作為高階認知策略的實驗，可以是自然狀態下的簡單觀察，也可以進階為控制影響因素的探究，還可以進階為指向創新的新因素介入性實驗。

3.以實踐創新進階為學習過程統籌原則。

科學項目化學習著眼于學生的興趣激發，期望引領學生從模仿走向創造。要做到這一點，教師除了要給學生提供可以學習的思維方法、提供技術支持與學習指導，還需要從學習進階的角度去統籌規劃項目學習過程中的創新機會，在研究過程中安排有利于實踐創新進階的具體環節。問題發現、假設提出、方案設計、流程規劃、結論提煉和作品物化中的創見都屬于實踐創新進階的范疇，在設計具體學程時，教師要有意識地在這些領域安排挑戰性任務。

實踐創新除了要有廣度，還要有深度。教師不僅要給學生提供方案設計的機會，還要對學生設計的方案設置標準，體現不同年段進階性的要求。如：對“空氣是一種常見的混合物質”這一核心概念，一、二年級可以研究的問題是“你能用多少種方法讓空氣被發現”，方案設計的要求在于多元性；三、四年級可以是“怎樣證明空氣是多種氣體的混合物”，方案設計的要求在于嚴謹性；五、六年級可以是“利用空氣的性質創造新型工具”，方案設計的要求在于創造性。

（三）以進階反饋開展項目評價

評價學習項目是否有價值，是否可以作為持續推進的項目，是否需要修改完善，都需要看學生的學習是否進階，是否達到了進階的層級要求，簡言之，就是要通過評價學生的發展來評價項目的設計水平與價值。此外，評價應是全程的，在項目實施過程中要以表現性評價為主，這能及時發現和解決項目設計和實施中的問題，項目結束后可以開展總結性評價，評估項目對學生學習進階的效度。

實踐表明，將學習進階作為科學項目化學習設計的底層邏輯，能讓教師設計出科學的、豐富的學習項目，能讓學生在豐富的體驗活動中形成自己的科學理解，并促進學生全面發展、主動發展和終身發展。