学习进阶及其在科学教育改革中的生命线作用，本文主要内容关键词为：进阶论文,生命线论文,教育改革论文,作用论文,科学论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
2011年7月，美国国家研究协会发布《K-12年级科学教育框架》（以下简称《框架》），从而拉开了美国新一轮科学教育改革的序幕。与以往不同的是，本次改革旗帜鲜明地提出了按照学习进阶（learning progression）的逻辑发展学生科学素养的改革思路。《框架》不仅利用学习进阶描述了学生在重要科学素养变量上应当达到的学习水平与成就表现，而且阐述了利用学习进阶整合科学教育目标、开发课程标准、设计教学与评价方式、组织与实施教师培训的具体路径。那么，美国科学教育界为何如此青睐学习进阶？其内涵与构成要素是什么？它在科学教育改革中到底能够发挥哪些作用呢？学习进阶对我国新一轮科学教育改革有何助益呢？本文将以美国新一轮科学教育框架为抓手，探讨学习进阶的内涵、要素及其在科学教育改革中所发挥的作用，以回应我国科学教育界对上述问题的关切。 一、学习进阶为何受到美国科学教育界的普遍青睐 美国科学教育界之所以特别关注学习进阶概念，主要原因在于美国各州科学教育系统都面临着如下一些普遍而棘手的问题：在科学教育标准方面，大多数州的课程标准涵盖过多细碎的事实性主题，缺乏对主题之间相互联系的清晰说明；各州围绕这些标准实施的高利害评估主要依赖简单的选择题，而不去关注科学核心概念、科学实践以及综合运用科学知识技能解决实际问题的能力；这样的标准与评估方式导致一线学校采用宽泛而肤浅的课程，教学实践关注教学主题的覆盖面，而不是提供“脚手架”帮助学生形成对科学核心内容的实质性理解；更为糟糕的是，不仅导致学生在科学学习上缺乏连续性，而且导致学生没有足够时间从事探究、论证、解释等复杂认知任务，结果大多数学生并没有形成所期望的批判思维能力。[1]另外，在科学教师资格认证要求上，也未制定涉及科学教学内容、学习及教学方法素质方面的严格标准。以上问题皆导致了美国科学教育质量的下降，使美国学生在国际学生评价项目（PISA）中的表现处于非常落后的地位。以OECD发布的“2010年PISA结果报告”为例，美国学生当年在参赛国中阅读成绩排在14位，科学成绩排在17位，数学成绩更为落后，排在25位。[2]为了从根本上解决这些问题，美国科学教育界达成了如下共识，必须确定最为重要的科学内容，开发出精炼简化的科学教育标准与更好的科学课程；而且，必须找到一种操作性工具，能够把课程标准、核心内容、教学顺序、教学时间、学生在校学习与进步过程及其监控评估结合起来，从而在研究与实践之间搭设桥梁，为课程开发者和教师提供指导。这个工具就是学习进阶。我们看到，在2011年美国国家研究协会组织发起的新一轮科学教育改革中，学习进阶已经成为组织美国科学教育框架、为科学教育改革实践导航的核心线索。 二、学习进阶的含义及其基本要素 事实上，美国国家研究协会早在其2001年度报告中即开始倡导学习进阶的开发。随后，马克·威尔逊、莱勒与萧伯乐等人分别开始研究学习进阶中的发展变量（如科学概念、科学实践技能变量）以及学习时间、学习路径、教学条件等影响因素。2005年，美国国家研究协会组织了两个研究小组，正式开发“物质原子—分子理论”与“进化理论”的学习进阶。2008年3月，为了形成对学习进阶概念及其研发程序的共识，共享学习进阶的研究与开发经验，美国教育政策联盟下属的教学改革研究中心发起了“学习进阶专题研讨会”，汇集了包括科学教育者、学习科学家、心理学家、评价专家、政策研究者、课程制定者在内的21位专家学者，详细讨论了学习进阶的内涵和基本要素。 大多数与会学者认为，学习进阶“learning progression”描述了在适当教学条件下，学生对核心科学概念、科学解释及科学实践的理解与应用能力是如何随着时间推移而变得日益成熟和复杂的，而且描述了学生掌握这些知识与实践技能可能遵循的学习路径以及所需要的教学条件。该学习进阶的始阶水平（即最低水平）是学生入学时的已有概念与能力，终阶水平（即最高水平）是12年级结束时社会期望学生达到的科学理解能力。在始阶与终阶之间还包括三个中阶水平，即2年级末、5年级末、8年级末达到的中间阶梯水平，学生正是通过逐步登上这些阶梯而达到终阶水平所要求的发展水准的。[3]219接下来的问题是，一个完整的学习进阶包括哪些基本要素呢？与会的大多数学者认为，一个完整的学习进阶包括如下五大要素： 1.学习目标。学习目标是学习进阶的顶点（即最高水平），是12年级学校时间结束时社会期望学生达到的科学理解能力，明确规定了科学内容范围与期望达成水平。 2.发展变量。发展变量是终点目标与所有中间目标所包含的科学概念与科学实践能力等重要的科学素养变量。学习进阶的核心就是描述学生对这些科学概念与实践的理解与应用能力是如何随着时间推移而变得更加成熟与复杂。 3.成就水平。成就水平即学生在跨越K-2、3-5、6-8、9-12年级阶段时所达到的阶梯目标的层次水平，它能够说明大多数孩子在通往学习进阶顶点的道路上，被期望经历的科学概念与实践能力发展的一个个中间步骤，为学生登上更高的阶梯水平提供指导。 4.学习表现。学习表现规定了达到某个特定发展阶段的学生将怎样证明和展示他们对科学知识和实践的理解水平。例如，3-5年级段的一个学习表现建议是“学生应能预测和解释冰在熔化期间所发生的量变”。因此，学习表现是对每个发展阶段学生所应达到的成就水平的操作性定义。 5.评价。评价既能够测量学生对核心科学概念或科学实践的理解水平，也能够追踪他们伴随时间而发展进步的过程，并能够判断学生在理解能力的增长过程中处于何种位置或水平。因此，这里的评价主要用来测量、验证学生在发展变量上能够达到的成就水平，是检验与完善学习进阶的有效工具。 从结构上看，五大要素相辅相成地构成了一个学习进阶的整体。作为终点的学习目标可以从总体上指导科学教育目标蓝图的规划，从而确定科学教育改革的总体内容与方向。成就水平作为学段目标，是对学生学习科学的阶段性目标要求，描述了学生理解能力在随着时间推移而增长的过程中所处的具体位置或水平。[4]发展变量是学生在学习科学的过程中应当发展起来的核心科学素养内容，为确定与表征终点和中间目标规定了内容维度，而学习表现则是对发展变量在特定学段所达到的具体成就水平的操作性定义与表征。[5]评价要素则根据成就水平与学习表现判断学生在达到中间与终点目标过程中所处的具体位置、所需要的帮助、机会与条件，是检验与完善学习进阶的有效工具。可见，学习进阶描述了重要科学素养变量在贯穿K-12年级在校学习时间里持续发展的阶梯。它通过具体描述核心科学概念、实践能力等重要科学素养指标随着学习年限推移而日益提升的阶梯水平、学习路径与教学条件，具体而形象地描绘了学生科学素养在K-12年级学校时间跨度内持续发展的路径。 三、学习进阶是美国科学教育改革的生命线 （一）学习进阶可以为美国新一轮科学教育改革导航 美国国家研究协会于2011年组织发起的新一轮科学教育改革旨在实现这样一种愿景：大多数学生在跨越多年时间的学校学习中能积极而持续地投入科学与工程实践活动，并运用跨学科概念加深对学科核心观念的理解。为了实现这一愿景，美国科学教育界一方面强调要把科学的三个维度——科学与工程实践、跨学科概念、学科核心观念整合起来、并落实到到科学教育标准、课程、教学和评价实践之中；另一方面强调，要保证学生对科学概念与科学实践的学习在时间维度上具有连续性、在发展维度上具有日益复杂性。这是确保美国未来科学教育质量的两个必要前提。正如美国新一代《科学教育标准》物质科学领域设计团队首席专家约瑟夫·克莱西克（Joseph Krajcik）教授在2012年中国南京国际科学教育研讨会上指出的，要让学生攀上科学的山峰，需要将学科核心观念、跨学科概念以及科学与工程实践这三条绳子拧成一股绳。[6]那么，如何为实现新一轮科学教育改革愿景构筑这两个必要前提呢？美国科学教育界的智慧是：一方面，利用学习进阶把学生在三个科学维度上的相关学习成就表现关联起来，就能够将这三条绳子拧成一股绳，从而把科学与工程实践、跨学科概念、学科核心观念整合起来，并且贯彻到科学教育标准、课程、教学和评价实践之中。另一方面，围绕学习进阶提供的跨越K-12年级、前后衔接、螺旋上升的四个发展进步阶梯组织科学教学实践，可以确保学生对科学概念与实践技能的学习在时间维度上保持连续性，在发展维度上保持上升性。 （二）学习进阶有助于完善科学课程标准 自20世纪80年代中期以来，教育标准曾极大地指导和重塑了美国的基础教育课程、教学实践与评价活动，为提高美国基础教育质量发挥了重要作用，“基于标准的改革”已经成为引领美国教育改革的口号。[7]但人们越来越深刻地认识到，许多旧课程标准往往基于作者个人价值观与经验，而不是以学习研究成果以及科学知识与科学实践的概念性、社会性分析为基础。[3]217另外，以往的课程标准常常过分涵盖具体事实细节，导致美国科学课程的肤浅化、琐碎化，使人们经常抨击美国科学课程“一英里宽、一英寸深”的缺陷。[8]10那么，如何在新一轮改革中解决这些深层问题呢？美国新的《框架》一方面强调，要围绕重要的科学实践技能、跨学科概念、核心学科概念，分别开发基于学习理论和经验证据的学习进阶；另一方面，强调科学课程标准要设计成支持学生多年学习的学习进阶形式，考虑在适当的学习经验支持下，学生对科学实践、跨学科概念与核心学科概念的掌握是如何随着时间的推移变得更加复杂的。如K-2年级探讨日常生活或课堂中可以经历的可见现象；3-5年级更深入地探索宏观现象；6-8年级研究微观现象并引入原子、分子和细胞的概念；9-12年级转向亚原子水平，考虑各种规模的系统内部或系统间复杂的相互作用。[8]33这样，以学习进阶为线索设计开发科学课程标准，可以有效克服以往科学课程标准存在的上述弊端问题，从而促进科学课程标准的进一步完善与发展。 （三）学习进阶可以促进科学课程的开发与完善 科学课程应当阐明科学学习的主题领域及相应的科学知识与实践能力，并且明确科学主题学习应该遵循的顺序与方式。[9]然而，许多美国科学课程在如下三个方面受到广泛批评，且被视为美国科学教育质量下降的重要原因：科学课程在不同年级阶段的学习要求与安排上缺乏连贯性，在内容选择上涵盖过多事实性主题而不是围绕核心概念选择课程内容，而且没有为学生提供从事科学探究实践的充足机会。[8]1因此，美国新的《框架》要求科学课程要审慎设计跨越多年的系列学习经验，使学生可以获得重要的科学、工程知识与实践技能，在每个阶段都要注重发展学生对核心学科观念、科学工程实践与跨学科概念的理解。学习进阶为设计学习经验、改善科学课程质量水准提供了坚实依据。学习进阶把学习目标设计为四个年级阶段首尾相接、连续上升的进步阶梯，可以确保学生在多年学校时间里持续不断地学习科学课程，从而有效避免美国科学课程学习上严重存在的脱节或断层现象。学习进阶把发展变量聚焦在核心学科概念、跨学科观念与科学实践上，并且把它们有效地整合起来，可以让教师明确重点应该教什么，并以什么顺序和强度教授这些内容，从而有效避免科学课程内容的琐碎化、肤浅化，而且可以为学生从事科学与工程实践提供充足的时间与机会，充分发展学生的科学与工程实践技能。总之，学习进阶为克服美国传统科学课程长期存在的学段脱节、内容浅化、轻视实践的弊端，开发衔接一致、聚焦核心概念、重视科学实践的高质量科学课程提供了抓手。 （四）学习进阶有利于提高科学教学有效性 为了在教学中实现三维科学内容的融合，美国《框架》要求采取多样化的教学策略，为学生提供多样化的学习机会，从而使学生通过持续的科学探究实践，提出、诠释证据，并提出对自然界的解释。但是，这些探究活动必须与重要科学观念相联系，而且必须在关注学生已有能力水平及需要何种帮助的前提下进行精心组织与安排。[8]255那么，学习进阶在提高教学的有效性方面能够发挥哪些作用呢？首先，学习进阶通过发展变量明确了科学教学的重点，包括核心学科概念、跨学科概念以及应当展开的科学实践，而且将三种科学维度有机地融合起来，不仅有助于师生在制订教学目标时聚焦核心科学内容，而且为围绕重要科学观念（核心学科概念与跨学科概念）开展科学实践活动提供了清晰思路。其次，学习进阶通过成就水平与学习表现明确了发展变量在达到预期目标过程中所经历的具体路径，包括起始水平、中间水平与最高水平，能够使教师看清前进的方向，判断学生在此行程中的具体位置，合理地确定每个年级阶段的教学起点、教学主题与教学顺序。最后，学习进阶基于学习理论和经验证据，指出了重要发展变量达到相应阶梯水平所需要的教学条件与支持，从而为设计学生科学素养发展所需要的脚手架、选择多样化教学策略提供直接依据。 （五）学习进阶有助于开发高质量评价工具 美国《框架》强调，设计满足评价目的与情境要求的高质量评价工具同样是新一轮科学教育改革的重要目标，并对科学教育评价工具提出了如下质量要求：（1）评价内容必须涵盖《框架》所规定的科学知识与实践技能范围；（2）评价目标必须定位于测试学生对科学内容的理解以及对科学方法的理解；（3）评价方式必须提供学生能够灵活运用知识的证据，并建立在学生现有知识和技能基础之上，而且能够使学生展示他们对科学实践、跨学科概念、学科核心概念的深刻理解；（4）评价信度、效度与公平性必须达到专业标准。[8]263 那么，学习进阶可以从哪些方面为评价工具提高质量保障呢？第一，学习进阶所描述的“发展变量”正是《框架》所勾画的改革目标，即科学实践、跨学科概念与核心学科概念，那么，基于学习进阶设计评价可以确保评价工具的内容效度，即在评价内容上涵盖《框架》所规定的科学知识与实践技能范围。第二，学习进阶通过“成就水平”和“学习表现”具体描述了达到某个发展阶段的学生对科学知识和实践的理解水平，那么，基于学习进阶设计评价可以确保评价目标定位的针对性和准确性。第三，基于学习进阶的评价能够追踪重要发展变量伴随时间进步的过程，并能够判断学生在理解能力的增长过程中处于何种位置或水平，从而为发挥评价的发展性功能、促进学生不断加深对科学实践、跨学科概念、学科核心概念的理解、保障科学学习的连续性提供了基础和前提。 四、结论与启示 新世纪第二个十年伊始，美国拉开了新一轮科学教育改革的序幕。美国此次改革主要聚焦其科学教育的三大难题，即科学课程涵盖面在深度与广度上的失衡，科学课程在垂直组织上缺乏持续性与顺序性，科学课程实施在科学探究实践环节上缺乏充足机会。那么，如何在科学课程的宏观架构与实施层次上一致性地解决这些难题呢？通过以上的探讨，发现，“学习进阶”就是美国科学教育界多年来孜孜以求、可以从整体上有效解决上述三大难题的“金钥匙”。 首先，作为学习进阶之核心的“发展变量”与“学习目标”，分别从科学素养的内容与水平两个视角聚焦美国此次科学教育改革的“新三维目标”，即“跨学科概念”“学科核心概念”与“科学实践”，从而为克服“一英里宽、一英寸深”的课程深广度失衡局面提供了内在依据。 其次，跨越四个年级阶段、描述“发展变量”进步阶梯的“成就水平”与“学习表现”，为确保科学学习的连续性及科学素养在跨越多年学校时间里持续上升发展描绘了具体路径，而且，学习进阶中的“评价环节”一直在追踪着学生科学素养随时间而发展进步的足迹，从而为有效克服美国科学课程在垂直组织上缺乏持续性与顺序性的弊端提供了强有力的抓手。 更为重要的是，学习进阶在描述科学素养“发展变量”及其进步阶梯时，能够把“科学实践”与另外两种类型的变量——“跨学科概念”和“学科核心概念”整合在一起，从而把重要科学概念的学习与科学实践诸环节整合起来，为学生从事科学实践活动提供了充足机会。正是学习进阶在克服科学教育三大难题上的巨大效能，使其成为贯穿美国新一轮科学教育改革的生命线——无论是改善科学课程标准、提高科学课程质量，还是促进科学有效教学、探索高质量的评价工具。众所周知，我国的科学教育实践与科学教育研究都具有强烈的分科主义秉性，不仅导致科学课程在横向上缺乏整合性，而且导致科学课程在纵向上缺乏连续性与顺序性。我国中小学科学课程标准往往各自为政，缺乏对年级阶段之间连续性、顺序性的关照与考量，而且至今没有一套真正贯穿K-12年级的科学课程标准——就是明证。因此，借鉴美国新一轮科学教育改革的经验，深入地研究与开发适应我国科学教育现实的学习进阶，并以此指导科学课程标准的研制、科学课程教材的开发、科学课程教学与评价的实施及科学教师的培养与培训工作，的确是一项势在必行的明智之举。 （作者对王宽诚教育基金会的资助谨致谢忱）标签：科学教育论文; 科学论文; 科学素养论文; 课程标准论文; 课程评价论文; 教学技能论文; 课程开发论文; 数学论文; 教学评价论文;