學習進階及其在高中生物教學中的應用

盧 瑜，甘小洪

（西華師范大學生命科學學院 四川 南充 637009）

如何迅速有效地培育具備全球競爭力的人才，已成為中國教育的核心問題之一。黨的十八大報告明確提出：“教育的根本任務是立德樹人”。教育部組織了課題組研究教育目標體系“中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)體系”，以解決學校立怎樣的道德，樹怎樣的人的問題。而落實學校發(fā)展學生核心素養(yǎng)的最主要渠道就是各學科課程的教學，因此，學校發(fā)展學生核心素養(yǎng)必須融入各學科，發(fā)展為各個學科專業(yè)的核心素養(yǎng)。在生物學的4個學科核心素養(yǎng)的形成過程中，概念既是思維和探究的依據又是思維和探究的結果，是學生觀念養(yǎng)成的根本，也是學生了解并承擔社會責任的基礎。所以在發(fā)展核心素養(yǎng)的時候，我們就必須關注概念的教學[1]。而學習進階是研究學生在學習某一概念時的思維理解進程。了解學生對概念的理解進程，對于教師進行概念教學以及培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)有著重要的指導作用。

1 學習進階的簡介

1.1 學習進階的提出和發(fā)展歷程

“學習進階”(Learning Progressions)最初由Smith在2004年提出[2]，之后逐漸成為國內外科學教育領域的研究熱點。學習進階概念并不是驟然提出的，而是經歷了十分漫長的研究進而發(fā)展出來的。從人們認知理念的發(fā)展過程來看，人們對學習進階理論的認識一共經歷了行為主義學習理論、認知主義學習理論、建構主義認知理論以及概念轉變理論等幾個過程。

在20世紀50年代中期以前，圍繞學習過程中如何獲得知識、如何改變行為的問題，誕生了行為主義學習論，行為主義者把學習看作是外顯行為改變的過程，在教育上主張運用獎勵和處罰。由于人們逐漸認識到人在教育中的社會發(fā)展和主體能力，于是，到了20世紀50年代中期以后，新的認知主義教學理論開始在學者的教育思想和科學研究中取得主導。該派學者認為，學習活動是指研究者經過積極主動地去了解、鑒別和認識不同的事物，以便于獲得新的認識經驗、并產生新的認知結構的過程。這個過程的產生是內發(fā)的，是完全自主的。

隨著研究者對學習理論的不斷研究，產生了建構主義學習理論，其代表人物維果斯基（Lev Vygotsky）提出了最近發(fā)展區(qū)，最近發(fā)展區(qū)是學生現有的發(fā)展水平與在教師指導下可以達到的較高的水平之間的區(qū)域。這不僅為學生提供了學習發(fā)展的可能性，也為教師提供了教學的現實性。這就是說，教師只要熟悉了學習者當前的認知發(fā)展，并且通過已有的理論知識發(fā)現了一種可能的認知途徑，學習者就有可能在教師的幫助下達到較高的認知水平，這為學習進階的理論發(fā)展提供了基礎[3]。

建構主義教學理論指出，學習者在教學前對需要掌握的新內容已經包含有了很多先前的觀念（priorconcept），而對于新內容的掌握也需要依靠這些先前的觀念。由此引起了研究者對個人概念以及概念轉變的研究興趣。最早的個人概念研究是源于對迷信和錯誤理解的探究，早期時候研究者們主要研究錯誤概念（迷思概念）的由來以及錯誤概念對學生進行科學學習的影響，后來研究者們主要研究每個具體學科領域內學生的個人概念，如在生物中有細胞分裂、細胞衰老、細胞死亡等概念。除此之外，也研究具體學科領域內的錯誤概念及其形成的原因和錯誤概念與科學概念的差異性等等。在研究錯誤概念經驗的基礎上，研究者們嘗試理解和解釋學習者的前概念或錯誤概念是如何轉變?yōu)榭茖W概念的，即概念轉變理論研究。概念轉變研究主要是解釋學生學習發(fā)展的進程是怎樣的[4]。如果我們將概念轉變研究的時間延長一些，那么就可以解釋在一段時間內學生對概念的理解進程是怎樣的以及學生的思維過程是怎樣的，也就是現今關于學習進階的研究[5]。

1.2 學習進階的本質內涵和基本特征

目前，學習進階的研究成果很多，但對于學習進階的界定還沒有統(tǒng)一的標準。經對國內外文獻研究比較，劉晟和劉恩山教授將學習進階界定為學習者在不同學習階段對核心概念的掌握過程中所遵循的連續(xù)并且典型的學習路徑，這個學習路徑是圍繞核心概念的概念系列，這些概念系列相互之間是有聯系的，并且按照由簡單到復雜的順序進行排列[6]。

學習進階的理論認為學習是不斷發(fā)展、逐漸積累的過程。學生對于某個重要知識點的掌握與應用并不是一步到位的，而是在一段時間范圍內，通過老師的教學指導，不斷發(fā)展和深入的。這一過程的發(fā)展與變化并不是線性的、剛性的，而是相互聯系、動態(tài)變化的，并深受其他各種因素的影響，例如學生現有的認知經驗、教師的教學策略、社會發(fā)展等因素。這里，學習進階的起點是指學習者已有的學識和經歷，即課程設計中的學情分析；進階終點一般是按照社會期望來設定的，即學生最終所要實現的學業(yè)目標；中間包含多個進階維度和成就水平，這些都是在大量實證研究的基礎上歸納總結得出的，主要用于了解學生的學習進程以及思維發(fā)展過程。

學習進階是由各學科融合后所孕育出的，涉及科學教育、心理認知、社會人文等方面的知識。學習進階應包括5個要素，如進階的終點、進階維度、成就水平、期望的學業(yè)成績和評價工具[7]。進階的終點即是指學習者在畢業(yè)時應獲得的成果及要求，而進階維度是指核心的概念序列，成就水平則是指學習者在對核心概念進行進一步了解時出現的普遍的思想發(fā)展階段，而學業(yè)預期表現即為學習者所體現出的核心特質，測評工具主要用來追蹤學生學習進階的思想進展狀況。

2 學習進階在普通高中生物學課程標準中的體現

現行的普通高中生物學課程標準（2017年版）將生物學的核心素養(yǎng)濃縮在生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任四個方面。在核心素養(yǎng)的四個方面中，生命觀念是生物專業(yè)最具特色的，應處于核心素養(yǎng)的關鍵地位。在普通高中生物學課程標準中，生命觀念的產生過程總是遵循著學習進階的理論，比如某一種生命觀念就是進階終點，而生物學事實、次位概念、重要概念、核心概念等節(jié)點可以作為進階維度，學習者的思維活動中的普遍表現可視為成就水平，他們在完成某種工作時所應有的預期成績以及具體的技能可視為一套完整評價體系的基礎。在課程標準中提出了核心概念，一共有10個，并且用不同的數標級別標記了核心概念、重要概念以及次位概念。利用生物學的許多事實來形成學生的次位概念，在此基礎上形成重要概念和核心概念，其中重要概念是對核心概念最具體的解釋[8]。以“概念1：細胞是生物體結構和生命活動的基本單位”為例，其學習進階如圖1（p124）所示。

3 學習進階在高中生物教學中的應用

在普通高中生物學課程標準（2017年版）中研制的學業(yè)質量標準，確定了畢業(yè)生達到本學科課程目標后，學科核心素養(yǎng)需要達到的程度，這與學習進階理念相符合。老師應該基于學業(yè)質量標準，根據學習進階理論以及學生現有的認知經驗確定學生學習進階之起點，基于學業(yè)質量水平以及中學生在學習后需要達到的水準確定學生的進階終點，基于學生學習過程中存在的疑問以及迷思概念確定中間階段的各個“階”，能提高對概念的認識，從而培養(yǎng)學生的邏輯思維能力。

對學生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)必然離不開學生對核心概念的理解與應用，這就需要教師基于學習進階進行教學設計，并對學生進行指導，以發(fā)展學生的核心素養(yǎng)。參考了郭玉英、姚建欣的學習進階的生物學課程設計模式，在教學設計中采用了“蛋白質是生命活動的主要承擔者”的教學內容。其中，基于學習進階的學習情況分析將以往的學習情況分析、教學目標與教學重難點三者整合起來，與當前學科核心素養(yǎng)的聯系更為密切。教師通過對學生在學習過程中的現有認知狀態(tài)、中間認知狀態(tài)和期望認知狀態(tài)的把握更為有效地制訂教學流程，且通過學生、同事的反饋又來調整教學，形成一個良好的循環(huán)。基于學習進階的課程設計更能培育學生的學科核心素養(yǎng)。

另外，學習進階的內容中包括有評價工具，按照學習者對核心概念的認知過程制訂評價工具，可以真正掌握學習者的認知過程、思維階段，并針對學習者的具體認知狀態(tài)，做出下階段的課程設計，形成一個良性循環(huán)。根據學習進階理論設計的可靠的測評工具，有利于了解學生對同一內容的不同思考方式。

學習進階的教學設計不僅可以應用于生物學科，在其他各學科中也有運用涉略，例如在數學、物理等教學設計方面都有學者采用了學習進階理論。而且學習進階是圍繞學科核心概念建構而成的，在此基礎上，它能夠使學科中的許多知識、技能整合起來，形成知識體系。而借助整合形成的知識體系，學生能夠擴展或重新建構他們對核心概念的理解與運用。學習進階是以實證為基礎而形成的假設，這說明學習進階的開發(fā)要注重理論與實踐緊密結合，在理論指導下進行實踐，并通過實踐逐漸完善學習進階理論。總而言之，學習進階可以把課標、教學、評價三者相結合起來，也可以與中小學課堂聯系起來，從而讓學習者形成一種全新的認知系統(tǒng)，可以循序漸進地發(fā)展學習者的思維認知。

目前，我國的著名學者張玉峰基于學習進階理論將科學概念的教學內容從宏觀和微觀兩層面展開了探討，并且進行了相應的整合，為中小學教師的課程設計和課堂實踐的開展奠定了基礎，為學習進階理論深入課堂實踐提出了可操作性的分析框架[10]。弭樂、郭玉英教授等將概念學習進階和科學論證教學加以融合，建構了將概念學習進階與科學論證整合的課程理論框架，并在此理論框架指導下進行了課程設計，且結合課程改進項目實證地檢驗了該課程設計的成果實效[11]。雖然現在已經有部分學者開始重視并深入研究學習進階，但我國如今關于學習進階理論和課程教育整合的實踐研究仍舊處在摸索階段，仍需廣大研究者繼續(xù)深入研究。