基于學(xué)習(xí)進階視域下的物理課程編制研究
——以“原子和分子”核心概念學(xué)習(xí)為例

陳 乾

(南京市第九中學(xué),江蘇 南京 210018)

學(xué)習(xí)進階(Learning Progressions,縮寫為LPs)在近些年成為了國際科學(xué)教育領(lǐng)域研究的熱點問題.有研究者認(rèn)為學(xué)習(xí)進階是確保課程目標(biāo)、內(nèi)容和評價協(xié)同一致的有效工具.筆者以“原子和分子”的概念學(xué)習(xí)為例進行研究并分析,結(jié)合國內(nèi)目前編制物理課程在目標(biāo)設(shè)計、內(nèi)容組織及評價實施中所出現(xiàn)的問題,把學(xué)習(xí)進階作為一種分析視角,以期對我國一線中學(xué)教師二次開發(fā)課程有一定的借鑒價值.

1 課程目標(biāo)中反映橫縱向的進階變化

課程標(biāo)準(zhǔn)作為國家課程的指導(dǎo)性文件,是課程目標(biāo)設(shè)計的重要依據(jù).從美國2011年制定的《K-12科學(xué)教育框架:實踐、跨學(xué)科概念、學(xué)科核心思想》[1]到2013年出臺的《新一代科學(xué)教育課程標(biāo)準(zhǔn)》[2](《Next Generation Science Standards》,以下簡稱“NGSS”),都是將相互整合的三維科學(xué)目標(biāo),根據(jù)學(xué)生在K-12學(xué)段中的學(xué)習(xí)情況,通過橫向水平劃分和縱向時間推進的表現(xiàn)期望變化來闡述學(xué)生學(xué)業(yè)成就.

由于在國內(nèi)現(xiàn)實課程開設(shè)中會受到實驗對象、操作工具、系統(tǒng)開發(fā),包括材料、時間或成本等若干條件的限制,以及與國際上所倡導(dǎo)“少而精”的課程設(shè)計理念尚有較大差距,課程目標(biāo)尤應(yīng)緊抓核心概念的整合與發(fā)展,促進學(xué)生對知識深刻連貫的理解.具體來看,“原子和分子”概念的學(xué)習(xí)涉及到《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》[3]和《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》,[4]如表1,始終應(yīng)該緊密圍繞兩個次級主題“分子動理論”和“原子結(jié)構(gòu)”下的核心概念,如,引導(dǎo)學(xué)生從知道“物質(zhì)是由大量分子構(gòu)成的”到建立“分子間存在間隙”、“分子在做永不停息地?zé)o規(guī)則運動”、“分子間始終存在相互作用的引力和斥力”等概念命題網(wǎng)絡(luò).隨著學(xué)習(xí)的物質(zhì)結(jié)構(gòu)形式不斷復(fù)雜(電子、原子核—質(zhì)子、中子—夸克),從而構(gòu)筑對“原子核式結(jié)構(gòu)模型”的整體認(rèn)知圖式.因此,從初中到高中各學(xué)段的課程標(biāo)準(zhǔn)都應(yīng)能體現(xiàn)課程標(biāo)準(zhǔn)的層次性和發(fā)展性.如,人教版高中物理選修教材中,順著核心概念將“布朗運動”、“原子的能級結(jié)構(gòu)”、“原子的半衰期”、“核力與結(jié)合能”等知識組織納入到“原子和分子”這一主題學(xué)習(xí)中,從而引導(dǎo)學(xué)生對這一部分知識有一定的整體認(rèn)知.在每章小結(jié)時,可以通過概念圖、思維導(dǎo)圖等形式協(xié)助學(xué)生整合碎片化知識,在學(xué)生頭腦中架構(gòu)出該學(xué)習(xí)主題中核心概念的認(rèn)知圖景,形成完整的知識系統(tǒng).此外,盡管小學(xué)階段尚未接觸這部分知識,但是,在NGSS中的“科學(xué)和工程實踐”部分,要求學(xué)生能夠根據(jù)若干變量之間的因果關(guān)系及先驗知識預(yù)測建立合理的模型.對某個簡單的實驗問題進行觀察、測量,運用科學(xué)的思想方法構(gòu)建粒子模型,并以此作為解釋現(xiàn)象或設(shè)計實驗方案的證據(jù)基礎(chǔ),學(xué)生可為支持自身觀點進行辯護,將為中學(xué)階段學(xué)習(xí)這一主題奠定堅實的基礎(chǔ).

表1 中學(xué)物理課程標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于“原子和分子”的描述

學(xué)習(xí)進階是基于實證研究協(xié)助制定課程標(biāo)準(zhǔn)及編寫課程,使得表現(xiàn)期望可以更加貼合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律.在現(xiàn)實情況下,學(xué)生對于“原子和分子”主題核心概念的認(rèn)知發(fā)展變化從橫向和縱向來觀測:橫向變化表示學(xué)生在概念認(rèn)知過程中存在不同水平,各個水平的表現(xiàn)期望是針對每個水平下學(xué)生表現(xiàn)的具體描述,課程目標(biāo)可以參照各層級的表現(xiàn)期望劃分學(xué)生學(xué)業(yè)質(zhì)量要求等級;而縱向變化則是以時間的推移作為線索,反映學(xué)生在每個學(xué)段的概念認(rèn)知期望.因為每個階段或多或少還會暴露出學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中可能存有的障礙,教師在開展教學(xué)活動時,可以針對這些易錯點適當(dāng)搭建支架來幫助學(xué)生實現(xiàn)概念轉(zhuǎn)變.學(xué)生在將事實經(jīng)驗和“分子無規(guī)則運動”這一概念建立簡單聯(lián)系時,往往會認(rèn)為“課桌不動,組成它的固體分子也不動,液體和氣體分子才會動”.那么在教學(xué)中指導(dǎo)學(xué)生對事實經(jīng)驗和科學(xué)命題之間建立映射關(guān)系時,就應(yīng)當(dāng)增加一些貼近學(xué)生真實生活情境的案例,[5]如“長期堆煤的墻角會變黑”.通過這種易于讓學(xué)生理解的例子有利于學(xué)生對概念進一步地確立.

學(xué)習(xí)科學(xué)不僅僅是為了知道一系列科學(xué)事實,更為關(guān)鍵的是構(gòu)建知識體系,能夠運用知識儲備對現(xiàn)象事實進行解釋.將學(xué)習(xí)進階的思想滲入課程標(biāo)準(zhǔn)中,凝煉出的核心知識既可以統(tǒng)合學(xué)科中繁復(fù)的知識內(nèi)容,又易于學(xué)生組織和建構(gòu)相應(yīng)的知識體系,從而發(fā)展其解決問題的能力.此外,學(xué)習(xí)是一個持續(xù)發(fā)展不間斷的過程,學(xué)生要依據(jù)課標(biāo)的內(nèi)容要求,對核心內(nèi)容有真正深入的理解,必須要有相當(dāng)長的時間.在制訂課程目標(biāo)時,也應(yīng)當(dāng)懷有長遠(yuǎn)的目光,得以讓每個學(xué)段的課程銜接連貫,循序漸進.

2 課程內(nèi)容里體現(xiàn)多角度的進階特征

筆者結(jié)合學(xué)習(xí)進階的視角在分析本文案例時,發(fā)現(xiàn)在課程內(nèi)容里應(yīng)當(dāng)充分考慮學(xué)生的思維特征、合理設(shè)置知識的分布邏輯以及宏觀把握進階的核心要素.

2.1 以學(xué)生的思維特征為出發(fā)點

教師在設(shè)計有針對性的課程時,應(yīng)該看到學(xué)生整個的學(xué)習(xí)過程中的成長變化,這對其教學(xué)實踐活動有切實的指導(dǎo)作用.一方面,提及“原子和分子”這一概念的時候,學(xué)生腦海中往往會浮現(xiàn)出幼時的積木玩具,恰恰可以利用這一課程情境,給學(xué)生營造一個充滿童趣的學(xué)習(xí)環(huán)境,也考慮到其已有知識經(jīng)驗的限制,編制者通過提供學(xué)生熟悉的物理模型及生活場景,作為一個切入口來幫助學(xué)生進行科學(xué)探究.

另一方面,由于不同的學(xué)生之間存在發(fā)展區(qū)之間的差異,教學(xué)內(nèi)容和難度過高或者過低,都會影響教學(xué)成效.難度過低,易于致使學(xué)生學(xué)習(xí)熱情低下、教學(xué)枯燥無意義,難以促進發(fā)展;反之內(nèi)容和難度太高,學(xué)生又難以內(nèi)化所學(xué)知識,降低其學(xué)習(xí)效能感,教學(xué)同樣難以促進學(xué)生發(fā)展.因此教學(xué)應(yīng)當(dāng)要將著力點放在最近發(fā)展區(qū),即順沿著學(xué)生的思維水平,調(diào)動其學(xué)習(xí)潛能,如,大多數(shù)學(xué)生在還沒有學(xué)習(xí)原子和分子相關(guān)知識之前,已經(jīng)聽說過“原子”和“分子”這兩個詞語.知道它們極小,看不見.少數(shù)學(xué)生甚至還知道水是由分子構(gòu)成.但是,他們對分子動理論的相關(guān)知識和原子結(jié)構(gòu)的相關(guān)知識沒有清晰的概念,也無法從該角度出發(fā)去解釋生活現(xiàn)象.那么,就應(yīng)該基于學(xué)生現(xiàn)有的發(fā)展水平,把學(xué)科基本結(jié)構(gòu)置于課程中心,由淺入深地進階發(fā)展.

2.2 以順序的調(diào)制為著力點

(1) 注重學(xué)科核心概念在課程內(nèi)容中的編排順序.在中小學(xué)階段中如何為學(xué)生提供充分的學(xué)習(xí)體驗,助其構(gòu)建對核心概念的深入理解,進而習(xí)得良好的科學(xué)素養(yǎng),必須保證課程內(nèi)容均指向科學(xué)素養(yǎng)、各學(xué)段所學(xué)內(nèi)容具有良好的關(guān)聯(lián)和銜接.因此,編制連貫一致的中小學(xué)科學(xué)、物理課程時,首先就得對“學(xué)習(xí)哪些有關(guān)原子和分子的核心概念”、“學(xué)生對原子和分子的理解是如何發(fā)展的”、“哪些生活經(jīng)驗有助于建立對原子和分子深入理解的聯(lián)系”等問題進行探索.

(2) 學(xué)科知識結(jié)構(gòu)要符合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展順序.選擇合適的方式,以保證適齡學(xué)生可以完全接受該學(xué)習(xí)主題的基本概念知識.只有符合學(xué)生認(rèn)知發(fā)展、充分調(diào)動其生活經(jīng)驗的課程才能構(gòu)建其對核心概念的深入理解,以形成良好的科學(xué)素養(yǎng),在學(xué)生發(fā)展過程中,當(dāng)前發(fā)展水平和潛在發(fā)展水平并不是固定不變的,而是處在不斷變化之中,逐級提升.

(3) 關(guān)注知識概念形成發(fā)展的先后順序.“學(xué)習(xí)進階”既可以幫助教師在教學(xué)情境中探查學(xué)生在各個階段對核心知識的前概念,也能起到督促學(xué)生為下一個階段的學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備的作用,而且還為教材編寫、課程制定和開發(fā)提供重要理論支撐.此外,學(xué)習(xí)者概念轉(zhuǎn)變的過程與科學(xué)發(fā)展史類似,它們都是有組織的系統(tǒng)而非孤島,其轉(zhuǎn)變與所處環(huán)境密切相關(guān).這些概念或正確或錯誤,或完整或破缺,學(xué)習(xí)者之所以堅持當(dāng)前所持觀念,是因為尚未出現(xiàn)更加科學(xué)、理性的觀念可以覆蓋原有觀念.因此,知識概念形成的先后順序至關(guān)重要,它會使得學(xué)習(xí)者對現(xiàn)有概念不滿;影響他們是否可以充分理解新概念,并把握其存在的合理性與有效性.這種順序不是在原有基礎(chǔ)上簡單拓寬,而是重新排序并整理體系,教學(xué)要對學(xué)生的原有認(rèn)知模式糾偏,將學(xué)生的理解能力與實踐關(guān)聯(lián).[6]

2.3 以要素的考慮為基準(zhǔn)點

目前美國教育界學(xué)者對于學(xué)習(xí)進階的內(nèi)涵組成主要是四要素之說,分別涵蓋進階終點(學(xué)習(xí)目標(biāo))、進階變量(進階維度)、成就水平(中間水平)、學(xué)業(yè)表現(xiàn).除此之外,還有五要素說,在此基礎(chǔ)上加上測評這部分.

在課程編制時需要一個清晰明了的方式描述學(xué)生學(xué)習(xí)“原子和分子”這一主題時思維的變化,筆者借鑒密歇根州立大學(xué)的研究團隊關(guān)于“碳的產(chǎn)生”學(xué)習(xí)進階的研究框架,設(shè)計“原子和分子”的學(xué)習(xí)進階框架,圍繞2個進階維度,“水平1”、“水平2”、“水平3”、“水平4”代表的是成就水平,表示的是學(xué)生在不同階段應(yīng)該表現(xiàn)出來的素質(zhì)和對“物質(zhì)—能量”這一知識點所應(yīng)掌握的理解水平,每一個水平階段相應(yīng)的具體描述就是“各水平的學(xué)業(yè)表現(xiàn)”,如表2.[7]

表2 “原子和分子”學(xué)習(xí)進階框架

在表2中,水平4是進階終點,即學(xué)習(xí)目標(biāo),是學(xué)生在這一階段學(xué)習(xí)結(jié)束時所期望達到的水平.這個學(xué)習(xí)進階框架中包括了“分子動理論”、“原子結(jié)構(gòu)”兩個維度,即進階維度.教師可以自主拓展更加精細(xì)的維度追蹤學(xué)生對“原子和分子”的概念理解程度.通過1、2、3水平的學(xué)習(xí),學(xué)生能夠達到水平4的理解.這些不同的水平就是學(xué)習(xí)過程中的中間水平,描述了相應(yīng)的學(xué)生表現(xiàn),教師根據(jù)學(xué)生不同水平的成就表現(xiàn)追蹤學(xué)生在預(yù)期進階路徑上的發(fā)展情況.

從上述的學(xué)習(xí)進階框架中不難發(fā)現(xiàn),課程編制不僅需要符合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律,而且學(xué)習(xí)進階的各要素應(yīng)當(dāng)綜合考慮,前一階段的理解水平是后一階段理解水平發(fā)展的基礎(chǔ).這其中是前后連貫并逐漸復(fù)雜的,應(yīng)該注重核心要素之間的融合,以一定量的核心內(nèi)容為基礎(chǔ),讓學(xué)生在充足的時間范圍內(nèi)有機會去理解知識內(nèi)容并實踐,幫助學(xué)生建立更加深入、持續(xù)、系統(tǒng)的知識結(jié)構(gòu)框架.

3 課程評價上采用螺旋式的進階策略

學(xué)習(xí)進階的思想在課程評價中得以滲透最好的體現(xiàn)在于螺旋式上升的特點.同時,學(xué)習(xí)進階易于將學(xué)生概念發(fā)展過程中的一些錯誤觀念暴露出來,為相應(yīng)評價工具的開發(fā)和設(shè)計提供重要的參考意見,誠如上面所說,學(xué)習(xí)進階是標(biāo)準(zhǔn)、課程及評價3方面的重要溝通工具.

學(xué)習(xí)進階與“原子和分子”學(xué)習(xí)案例及評價之間的關(guān)系主要表現(xiàn)為:在一段時間內(nèi),教師通過教學(xué)實踐活動,將不同知識進行有機串聯(lián),利用合適的教學(xué)評估策略,促使學(xué)生的成就水平從低到高,逐級達到期望的要求標(biāo)準(zhǔn).因此,在學(xué)習(xí)進階中課程與評價是內(nèi)在一致的,目的就是提升學(xué)生的學(xué)習(xí)水平.

2004年,斯泰森大學(xué)教育學(xué)部提出了 “評價階梯(The Assessment Ladder)”理論.[8]階梯式評價是對傳統(tǒng)評價技巧的一種挑戰(zhàn),對于不同階段學(xué)生的表現(xiàn),教師也會有不同的評價方式.在了解前一個階段的評價方式的基礎(chǔ)上,教師逐步使用下一個階段的評價方式.不難發(fā)現(xiàn),這正是將“學(xué)習(xí)進階”思想滲入課程和教學(xué)評價的有效途徑.教師在實行階梯評價時,應(yīng)有3個階段,不同階段有不同的評價方式.隨著學(xué)生水平的提高,評價方式隨之改變,并給教師提出了具體的評價模式的建議,如表3.下文以“原子和分子”概念的評價為例,對學(xué)生的概念理解、書面表述、思維模式以及口頭表達等方面進行探查.

表3 “評價階梯”不同階段的評價方式

第1階段,使用頻率最高的評價方式是測試、作品集和項目列表.這些類型的評估通常在幼兒園或小學(xué)低年級使用,如學(xué)生制作粒子模型對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的搭建產(chǎn)生感性認(rèn)識.隨著學(xué)生升入中等年級,使用的比例會逐漸下降.[9]即當(dāng)學(xué)生的能力逐步提高時,采用的評價手段往往是封閉紙筆測試.但如果繼續(xù)沿用該工具,即使是寫作能力較弱的學(xué)生也能測試他的學(xué)習(xí)水平.如,教師可以根據(jù)綜合實踐活動的項目列表來確定學(xué)生是否完成某些學(xué)業(yè)要求或者表現(xiàn)出某些特定行為.

第2階段,教師不僅可以多次使用第一階段的策略,也可以通過及時跟進形成性評價為上個階段的總結(jié)性評價作及時的補充.特別是與教學(xué)目標(biāo)相聯(lián)系的條目,如學(xué)習(xí)日記,有助于教師可以直觀地觀察到學(xué)生在學(xué)習(xí)“原子和分子”的知識時易產(chǎn)生的迷思概念,如“一張紙可以無限的折疊”、“構(gòu)成分子的原子相同”、“原子是原子核和電子的簡單堆積”等.在課程結(jié)束時,學(xué)生能根據(jù)課程所學(xué)內(nèi)容,以“我學(xué)會了……”為開頭列出5件事情,而對于不善于文字描述的學(xué)生可以使用圖或表的形式展示.這些可以幫助教師認(rèn)識學(xué)生在課堂上習(xí)得的概念、技能,并找出其中差距.“我學(xué)會了……”這種表達方式同樣可以作為總結(jié)性評價的工具,作為測驗等第列入成績簿中.

第3階段,學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了一段時間,如何評價他們對于概念命題的理解水平或動作技能的理解及掌握程度是很大的難題.該階段,教師應(yīng)當(dāng)鼓勵學(xué)生選擇合適的工具來展示他們能夠理解的概念或客體以及一些相關(guān)知識.教師為每個學(xué)生分配一個主題或?qū)W習(xí)目標(biāo),如“靜電現(xiàn)象”、“原子結(jié)構(gòu)的探索”等并提供指導(dǎo),學(xué)生組織自身知識經(jīng)驗,自主準(zhǔn)備課程進行教授.從“我學(xué)會了……”過渡到“我能教……”,引導(dǎo)學(xué)生站在教育者的視角去看待問題,不僅可以幫助教師對學(xué)生的掌握程度有一定的直觀了解,而且學(xué)生自身對于課程內(nèi)容的積極性也會愈發(fā)提高,更愿意主動參與到自己的學(xué)習(xí)評價活動中.同時,教師也需要隨時進行自我檢查,可以利用一本自我監(jiān)測的指南來監(jiān)控教學(xué)評價的成效,以不斷豐富他們評估學(xué)生學(xué)習(xí)的手段.

除此之外,匯報展示、現(xiàn)場記錄和學(xué)習(xí)清單也都是評價學(xué)生的常用方法.教師可以讓學(xué)生通過匯報展示的方式對自己的項目實驗或作品進行評價,分析總結(jié)探究過程中的優(yōu)缺點.教師或其他學(xué)生可以通過這些信息及時調(diào)整教學(xué)或?qū)W習(xí)的重點.現(xiàn)場記錄的評價方法是運用元認(rèn)知學(xué)習(xí)策略,要求學(xué)生保留有關(guān)完成任務(wù)的詳細(xì)注釋,如日期、作業(yè)、等級、摘要、說明等.這兩種策略都可以在教學(xué)過程中幫助學(xué)生評估學(xué)習(xí)情況.學(xué)生也可以在活動清單中進行自我評價,教師可以將清單上的質(zhì)性描述轉(zhuǎn)化為等級表達在成績單中以不同權(quán)重呈現(xiàn)出來.

學(xué)習(xí)進階是基于實證研究的結(jié)果,加以概括、推理和總結(jié)去表現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的路線.[10]它的開發(fā)過程就是假設(shè)與驗證、理論與實踐交替反復(fù)并逐漸完善,不僅是提高目標(biāo)達成度的有效途徑,還可以作為教師組織內(nèi)容時確定教學(xué)順序的可靠來源,同時保證評價的效果能夠朝著既定目標(biāo)順利前進,學(xué)習(xí)進階的設(shè)計、應(yīng)用以及完善在教學(xué)理論研究與教學(xué)實踐活動之間搭起一座橋梁,極大地促進目標(biāo)、內(nèi)容與評價三者的協(xié)調(diào)一致性,為科學(xué)教育研究者和一線教師提供一種更加長遠(yuǎn)、更具有結(jié)構(gòu)化的視角進行課程編制的系統(tǒng)化研究.