中學(xué)化學(xué)“學(xué)習(xí)進(jìn)程”研究方法分析

汪青

摘要：通過(guò)文獻(xiàn)梳理學(xué)習(xí)進(jìn)程的定義和組成要素，結(jié)合已有的學(xué)習(xí)進(jìn)程研究模式，形成化學(xué)“學(xué)習(xí)進(jìn)程”研究方法分析框架。依據(jù)框架，分析了近年來(lái)我國(guó)中學(xué)化學(xué)“學(xué)習(xí)進(jìn)程”研究實(shí)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(cè)量模型下，已經(jīng)形成較為完善的學(xué)習(xí)進(jìn)程研究范式。但研究方法中仍存在一些問(wèn)題，如探討大概念的學(xué)習(xí)進(jìn)程，不易于在教學(xué)實(shí)踐中落實(shí)；難以掌握復(fù)雜的測(cè)量模型，較難設(shè)計(jì)出優(yōu)良的研究工具；缺乏基于教學(xué)干預(yù)的實(shí)證研究等。

關(guān)鍵詞：學(xué)習(xí)進(jìn)程；中學(xué)化學(xué)；核心概念；研究方法

文章編號(hào)：1005–6629（2016）9–0020–06 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

近年來(lái)，有關(guān)學(xué)習(xí)進(jìn)程（learning progressions，也有學(xué)者稱“學(xué)習(xí)進(jìn)階”）的研究已成為科學(xué)教育關(guān)注的重要議題。我國(guó)科學(xué)教育界也已從前期引述、介紹國(guó)外研究成果，過(guò)渡到開(kāi)展實(shí)質(zhì)性的進(jìn)程研究[1]。開(kāi)展實(shí)質(zhì)性的學(xué)習(xí)進(jìn)程研究，關(guān)鍵是需要具有科學(xué)的學(xué)習(xí)進(jìn)程研究方法[2]。然而當(dāng)前對(duì)于學(xué)習(xí)進(jìn)程研究方法的關(guān)注并不多。因此，本文通過(guò)形成學(xué)習(xí)進(jìn)程研究方法分析框架，分析近年來(lái)中學(xué)化學(xué)學(xué)習(xí)進(jìn)程研究實(shí)踐中的研究方法，以期對(duì)今后的研究有所啟示。

1 學(xué)習(xí)進(jìn)程的界定

對(duì)學(xué)習(xí)進(jìn)程的探討雖然成為科學(xué)教育界的研究熱點(diǎn)，但至今仍未對(duì)學(xué)習(xí)進(jìn)程做出一個(gè)精準(zhǔn)的界定。一般認(rèn)為，學(xué)習(xí)進(jìn)程是學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)，其對(duì)科學(xué)概念的理解或能力相繼地一步接一步逐漸趨于復(fù)雜化的路徑[3]，但也有學(xué)者提出其他的觀點(diǎn)[4]（見(jiàn)表1）。

綜合表1所述，學(xué)習(xí)進(jìn)程是對(duì)學(xué)生在各學(xué)段學(xué)習(xí)同一主題概念時(shí)連貫的、典型的學(xué)習(xí)路徑的描述。也就是說(shuō)學(xué)習(xí)路徑上有多個(gè)不同的中間水平，借助適宜的教學(xué)，學(xué)生須經(jīng)歷這些水平才能逐漸進(jìn)展，這一連串的路徑就稱為學(xué)習(xí)進(jìn)程。

科瑞柴克（Krajcik）指出學(xué)習(xí)進(jìn)程有四項(xiàng)必備要素：（1）大概念及對(duì)大概念的解析；（2）界定清晰的各進(jìn)階層級(jí)；（3）檢驗(yàn)學(xué)生所處水平的測(cè)評(píng)工具；（4）促進(jìn)學(xué)生發(fā)展的教學(xué)干預(yù)手段[5]。美國(guó)科學(xué)教育界普遍認(rèn)為學(xué)習(xí)進(jìn)程包括學(xué)習(xí)目標(biāo)、發(fā)展變量、成就水平、學(xué)習(xí)表現(xiàn)以及成就評(píng)價(jià)等五個(gè)要素[6]（見(jiàn)表2）。

可見(jiàn)，一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)習(xí)進(jìn)程通常包括：大概念、學(xué)習(xí)進(jìn)程的變量和層級(jí)、學(xué)生的表現(xiàn)，以及用于追蹤學(xué)生表現(xiàn)的評(píng)價(jià)。

2 學(xué)習(xí)進(jìn)程研究分析框架

姚建欣指出，建構(gòu)新的學(xué)習(xí)進(jìn)程應(yīng)先確定進(jìn)程要圍繞的核心概念和關(guān)鍵能力，基于對(duì)學(xué)生認(rèn)知的研究提出有效的進(jìn)程假設(shè)，然后根據(jù)假設(shè)選擇測(cè)量模型，開(kāi)發(fā)工具收集證據(jù)，最終才能基于證據(jù)修訂假設(shè)，逐步完善進(jìn)程[7]。

斯海霞將評(píng)估三角作為研究學(xué)習(xí)進(jìn)程的概念框架。通過(guò)執(zhí)行與評(píng)估三角形三要素：認(rèn)知、解釋、觀察一一對(duì)應(yīng)的假設(shè)提出、檢驗(yàn)、修正的研究過(guò)程，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的有效評(píng)估[8]。因而，提出學(xué)習(xí)進(jìn)程研究需要經(jīng)歷進(jìn)程假設(shè)提出、驗(yàn)證、修正的迭代過(guò)程。

王磊將學(xué)習(xí)進(jìn)程研究的特點(diǎn)概括為：圍繞核心概念建構(gòu)、刻畫(huà)學(xué)生知識(shí)和能力的不同層級(jí)、通過(guò)學(xué)習(xí)表現(xiàn)呈現(xiàn)層級(jí)發(fā)展的證據(jù)、體現(xiàn)課程和教學(xué)的影響[9]。

總之，關(guān)于學(xué)習(xí)進(jìn)程的研究有很多種做法。從多數(shù)的研究中發(fā)現(xiàn)，學(xué)習(xí)進(jìn)程的發(fā)展，乃是一個(gè)反復(fù)循環(huán)的歷程。綜合上述提出學(xué)習(xí)進(jìn)程的組成要素，可以歸納出學(xué)習(xí)進(jìn)程的建構(gòu)必須先透過(guò)相關(guān)文獻(xiàn)的回顧以及特定學(xué)科概念的探究，提出一個(gè)理論上的學(xué)習(xí)進(jìn)程假設(shè)，再搜集實(shí)證資料進(jìn)行反復(fù)地驗(yàn)證和修改。其流程如圖1所示[10]。

通過(guò)上述分析，研究方法大致分為五個(gè)過(guò)程。為方便本文研究，將對(duì)上述研究過(guò)程及主要方法進(jìn)行編號(hào)（見(jiàn)表3）。

2.1 核心概念和關(guān)鍵能力

雖然研究者就學(xué)習(xí)進(jìn)程的界定尚未統(tǒng)一，但均關(guān)注學(xué)生對(duì)核心概念的認(rèn)知過(guò)程，關(guān)注學(xué)生對(duì)概念理解的真實(shí)發(fā)展，均試圖刻畫(huà)學(xué)生思維方式和推理能力的變化[11，12]。目前學(xué)術(shù)界對(duì)科學(xué)學(xué)習(xí)的核心概念和關(guān)鍵能力已經(jīng)基本達(dá)成了一致，所以對(duì)學(xué)習(xí)進(jìn)程的研究將以此為基礎(chǔ)展開(kāi)[13]。從目前的文獻(xiàn)報(bào)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(xué)習(xí)進(jìn)程假設(shè)

從文獻(xiàn)報(bào)道看，確立進(jìn)程層級(jí)假設(shè)的方法有[15]：

學(xué)習(xí)進(jìn)程的逐級(jí)進(jìn)展法?；诖罅康恼{(diào)查研究建立學(xué)習(xí)進(jìn)程假設(shè)。該方法從認(rèn)知科學(xué)和教學(xué)視角出發(fā)，帶有較強(qiáng)的實(shí)證成分。

學(xué)習(xí)進(jìn)程的全景圖法?；谝延械恼n程文件及社會(huì)預(yù)期，通過(guò)邏輯分析，找出復(fù)雜概念是由哪些簡(jiǎn)單概念開(kāi)始建構(gòu)的。該方法從課程與教學(xué)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(jìn)程。

混合方法。學(xué)習(xí)進(jìn)程的逐級(jí)進(jìn)展法和學(xué)習(xí)進(jìn)程的全景圖法混合使用，共同呈現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)程發(fā)展水平和路徑。

2.3 選擇測(cè)量模型

學(xué)習(xí)進(jìn)程的研究中，也積累了一些代表性的測(cè)量模式。從當(dāng)前文獻(xiàn)來(lái)看，較有代表性的測(cè)量模式有三種：

伯克利評(píng)價(jià)研究系統(tǒng)[16]。該系統(tǒng)是由美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校學(xué)者威爾森（Wilson）等人根據(jù)不同教育評(píng)定項(xiàng)目的需要而構(gòu)建的評(píng)定框架（Berkeley Evaluation & Assessment Research，簡(jiǎn)稱BEAR）。BEAR評(píng)價(jià)系統(tǒng)是一個(gè)發(fā)展性的綜合評(píng)定方法，能夠?yàn)榕c課程認(rèn)知發(fā)展目標(biāo)相關(guān)的學(xué)生學(xué)習(xí)成就提供有意義的評(píng)價(jià)和解釋。endprint

結(jié)構(gòu)中心設(shè)計(jì)法[17]。結(jié)構(gòu)中心設(shè)計(jì)法（The Construct-Centered Design，簡(jiǎn)稱CCD）是由森（Shin）等人首先提出來(lái)的學(xué)習(xí)進(jìn)程開(kāi)發(fā)模型，它將學(xué)習(xí)進(jìn)程與課程設(shè)計(jì)聯(lián)系起來(lái)，該模型是在以證據(jù)為中心的評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)和學(xué)習(xí)目標(biāo)驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上提出的。

ChemQuery評(píng)價(jià)系統(tǒng)[18]。ChemQuery以化學(xué)學(xué)科中核心概念為框架，運(yùn)用項(xiàng)目反應(yīng)理論進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)參照分析，以描述和測(cè)量學(xué)生化學(xué)核心概念理解的發(fā)展，是最具有化學(xué)學(xué)科特色的學(xué)習(xí)進(jìn)程開(kāi)發(fā)模式。

Rasch測(cè)量模型。該模型以自然科學(xué)領(lǐng)域的客觀測(cè)量為標(biāo)桿，試圖為社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域的測(cè)量建立一套客觀和可靠的標(biāo)準(zhǔn)。自上世紀(jì)60年代以來(lái)，Rasch測(cè)量模型開(kāi)始出現(xiàn)在教育領(lǐng)域。

2.4 開(kāi)發(fā)研究工具

學(xué)習(xí)進(jìn)程研究中需要對(duì)學(xué)生所處水平進(jìn)行探查，通過(guò)研究工具的測(cè)量往往不僅需要知道學(xué)生答了什么，還需要記錄學(xué)生為什么這樣回答。因此，需要編擬試題和問(wèn)卷，參考Towns所提出的測(cè)量工具發(fā)展循環(huán)圖[19]（如圖2）。一套優(yōu)秀的測(cè)量試題，應(yīng)至少有兩個(gè)“循環(huán)”。第一個(gè)循環(huán)為試題初稿的編擬和預(yù)測(cè)，第二個(gè)循環(huán)根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行試題的修改和正式施測(cè)，若試題質(zhì)量不佳，則進(jìn)行第三個(gè)循環(huán)的修題與施測(cè)。因此，常見(jiàn)開(kāi)發(fā)研究工具包括D-1～D-4。

2.5 實(shí)證檢驗(yàn)，修正進(jìn)程假設(shè)

常用的實(shí)證檢驗(yàn)方法有：橫向調(diào)查、縱向調(diào)查[20]，根據(jù)結(jié)果修正進(jìn)程假設(shè)。橫向研究以跨年齡層次的學(xué)生為研究對(duì)象，旨在揭示不同年齡層次學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)程水平。縱向調(diào)查通過(guò)對(duì)同一批學(xué)生進(jìn)行前后測(cè)試、訪談，實(shí)施教學(xué)干預(yù)，并通過(guò)設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)工具，對(duì)教學(xué)干預(yù)過(guò)程及結(jié)果進(jìn)行分析，驗(yàn)證進(jìn)程假設(shè)，同時(shí)提取學(xué)習(xí)進(jìn)程的實(shí)例。

3 分析思路

首先，通過(guò)中國(guó)知網(wǎng)的碩博士論文庫(kù)，以“學(xué)習(xí)進(jìn)程”、“學(xué)習(xí)進(jìn)階”為主題詞查閱2010～2016年的學(xué)位論文；用相同方法通過(guò)臺(tái)灣博碩士論文知識(shí)加值系統(tǒng)，查閱學(xué)位論文。通過(guò)閱讀文獻(xiàn)摘要，選取中學(xué)化學(xué)領(lǐng)域的學(xué)位論文，作為研究樣本?？偣?2篇，其中我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)2篇。

其次，通過(guò)對(duì)文本內(nèi)容的梳理分析，具體確定其研究方法。如對(duì)“化學(xué)變化”為主題的博士論文，本文通過(guò)其摘要進(jìn)行分析：

本研究運(yùn)用ChemQuery評(píng)價(jià)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)模式，以核心概念的理解為切入點(diǎn)，以化學(xué)變化為核心內(nèi)容主題，構(gòu)建基于有效的符合心理測(cè)量學(xué)指標(biāo)的化學(xué)變化學(xué)習(xí)進(jìn)程，……從化學(xué)學(xué)科知識(shí)本體的角度、化學(xué)變化觀的價(jià)值角度、學(xué)生學(xué)習(xí)和認(rèn)識(shí)發(fā)展角度（課程、課標(biāo)、教學(xué)等視角）、已有文獻(xiàn)研究及化學(xué)家觀念角度等五個(gè)方面綜合考慮，對(duì)化學(xué)變化大概念進(jìn)行解構(gòu)，確定化學(xué)變化核心概念的子概念。

劃線部分對(duì)應(yīng)研究方法分別為C-3、A-4、A-5、A-6、A-7。

在實(shí)證研究部分，本研究開(kāi)發(fā)了化學(xué)變化學(xué)習(xí)進(jìn)程的測(cè)量工具，其開(kāi)發(fā)過(guò)程經(jīng)過(guò)兩輪試測(cè)，不斷修正學(xué)習(xí)進(jìn)程的理論假設(shè)，并且所得數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)Rasch模型的分析與質(zhì)量檢驗(yàn)……利用開(kāi)發(fā)的化學(xué)變化學(xué)習(xí)進(jìn)程測(cè)量工具對(duì)高一、高二、高三和大一化學(xué)專業(yè)學(xué)生進(jìn)行了大樣本測(cè)查。

劃線部分對(duì)應(yīng)研究方法分別為D-1、C-4、E-1。

最后，再通過(guò)和正文逐一核實(shí)，并通過(guò)內(nèi)容分析，得出該研究是通過(guò)B-2的方法確定學(xué)習(xí)進(jìn)程的。最終統(tǒng)計(jì)出研究的具體方法，如下表4所示。

4 結(jié)果分析和討論

依據(jù)分析框架對(duì)12篇碩博士論文進(jìn)行分析，結(jié)果如下表5所示。

4.1 核心概念和關(guān)鍵能力

通過(guò)對(duì)研究方法統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)（見(jiàn)圖3），研究者主要通過(guò)參考課程標(biāo)準(zhǔn)（25.00%）、分析教材（17.86%）、查閱文獻(xiàn)（17.86%）確定化學(xué)核心概念和關(guān)鍵能力。

通過(guò)進(jìn)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(guò)研究，確定相關(guān)子概念，并界定子概念的內(nèi)容主題。如編號(hào)#5的研究，就是從“化學(xué)變化”這一大概念出發(fā)，得出質(zhì)量守恒定律、元素守恒、反應(yīng)類型、物質(zhì)轉(zhuǎn)化、化學(xué)平衡五個(gè)子概念。另一類是直接使用大概念，如編號(hào)#12的研究，并未討論所研究的“物質(zhì)結(jié)構(gòu)”是如何得出的。

探討“物質(zhì)結(jié)構(gòu)”等大概念的學(xué)習(xí)進(jìn)程，描述較為抽象、籠統(tǒng)，不易于落實(shí)到教學(xué)實(shí)踐中。探討若干子概念的學(xué)習(xí)進(jìn)程，將有利于開(kāi)展教學(xué)實(shí)踐。

4.2 創(chuàng)建學(xué)習(xí)進(jìn)程假設(shè)

研究者主要通過(guò)全景圖法（66.67%）創(chuàng)設(shè)進(jìn)程假設(shè)，其次是通過(guò)混合方法（25.00%）。進(jìn)一步的文本分析發(fā)現(xiàn)，學(xué)習(xí)進(jìn)程的創(chuàng)設(shè)緊緊依托核心概念的確定過(guò)程中所參考的教材分析、課程標(biāo)準(zhǔn)和文獻(xiàn)，再結(jié)合其他的一些因素。如編號(hào)#5研究中，學(xué)習(xí)進(jìn)程的創(chuàng)設(shè)還依據(jù)了宏微觀表征視角、SOLO分類法等。描述學(xué)習(xí)進(jìn)程借鑒了ChemQuery評(píng)價(jià)系統(tǒng)中化學(xué)家觀念的思想。

4.3 選擇測(cè)量模型

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

這一結(jié)果其背后原因主要有：一方面相關(guān)測(cè)量模型理解難度較大，對(duì)使用者的要求高；另一方面，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下查找，發(fā)現(xiàn)這些測(cè)量模型也不易得到。如基于Rasch模型的測(cè)量評(píng)價(jià)方法，對(duì)大多數(shù)碩士及一線教師而言，既難以獲得Rasch評(píng)測(cè)工具，也較難理解抽象的Rasch模型。因此，很難在實(shí)踐中選擇該類的測(cè)量模型。endprint