使用三層模型致學(xué)科思維水平提升的實(shí)驗(yàn)研究

張悅 李藝

三層教育（教學(xué)）目標(biāo)體系以皮亞杰發(fā)生認(rèn)識(shí)論（專指其哲學(xué)認(rèn)識(shí)論內(nèi)涵）的兩個(gè)范疇說(shuō)為依據(jù)，對(duì)教育（教學(xué)）目標(biāo)的描述思路問題進(jìn)行了分析，并給出了分層結(jié)構(gòu)的教育目標(biāo)描述方案，它由雙基、問題解決、學(xué)科思維三層構(gòu)成?？紤]到源自皮亞杰兩個(gè)范疇說(shuō)，針對(duì)具體學(xué)科來(lái)說(shuō)，雙基實(shí)質(zhì)上是“學(xué)科知識(shí)”。而將外在的學(xué)科知識(shí)內(nèi)化為內(nèi)部的學(xué)科思維，則是問題解決層要解決的事情，這是學(xué)習(xí)者自己的體驗(yàn)、領(lǐng)悟的過(guò)程。學(xué)習(xí)主體關(guān)聯(lián)、聯(lián)想、回溯自身原有的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)推理、概括、歸納等過(guò)程，實(shí)現(xiàn)對(duì)新知識(shí)的學(xué)習(xí)，在腦海中形成新的知識(shí)架構(gòu)，內(nèi)化為學(xué)科思維。本研究意圖通過(guò)基于三層目標(biāo)模型的高中教學(xué)實(shí)踐，檢測(cè)基于三層目標(biāo)模型的教學(xué)是否更有利于學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)中學(xué)科思維水平的提升。

● 教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)總體思路

研究假設(shè)：假定基于三層目標(biāo)的教學(xué)模式更有利于提升學(xué)生的學(xué)科思維水平。

實(shí)驗(yàn)對(duì)象選擇：以高一年級(jí)新入學(xué)的學(xué)生為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，在同樣層次班級(jí)中選取實(shí)驗(yàn)組、控制組。在教學(xué)過(guò)程中，對(duì)實(shí)驗(yàn)組學(xué)生使用基于三層目標(biāo)的教學(xué)設(shè)計(jì)，控制組使用其他傳統(tǒng)教學(xué)目標(biāo)模式，如三維目標(biāo)。選擇11班為實(shí)驗(yàn)組，12班為控制組，從分班數(shù)據(jù)看，兩組學(xué)生初始狀況一致。實(shí)驗(yàn)組藝術(shù)1班作為年級(jí)里文化成績(jī)最弱的班，沒有同層次班級(jí)，使用最接近的藝術(shù)快班2班作為控制組參加實(shí)驗(yàn)。相關(guān)實(shí)際情況如下表所示。

實(shí)驗(yàn)周期與教學(xué)內(nèi)容安排：經(jīng)研究，將本實(shí)驗(yàn)周期設(shè)置為一學(xué)年（兩個(gè)學(xué)期）。原因如下：本校信息技術(shù)在第一學(xué)期為1課時(shí)/2周，第二學(xué)期為1～2課時(shí)/周。第一學(xué)期總課時(shí)為7節(jié)課左右，第二學(xué)期總課時(shí)為18課時(shí)左右。從實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)假設(shè)來(lái)看，重點(diǎn)考察對(duì)學(xué)生學(xué)科思維的培養(yǎng)。第一學(xué)期僅有7課時(shí)，且每?jī)芍懿?課時(shí)，間隔較長(zhǎng)，課時(shí)較少，不易達(dá)到明顯效果。因此，將整個(gè)試驗(yàn)周期設(shè)置為兩個(gè)學(xué)期，能較好地進(jìn)行對(duì)比測(cè)試。

從實(shí)驗(yàn)流程、課時(shí)安排、對(duì)學(xué)科思維的體現(xiàn)等角度綜合考慮，為期一年的實(shí)驗(yàn)將分為兩個(gè)階段，第一階段為第一學(xué)期，完成前測(cè)、第一階段教學(xué)實(shí)踐。教學(xué)內(nèi)容為高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)必修一中的條目1.4和1.5的數(shù)據(jù)分析、表達(dá)與分析報(bào)告，重在學(xué)生對(duì)三層目標(biāo)模型相關(guān)學(xué)習(xí)方法的適應(yīng)、思維習(xí)慣的養(yǎng)成等。第二階段為第二學(xué)期，實(shí)驗(yàn)流程包括第二階段教學(xué)實(shí)踐、過(guò)程性數(shù)據(jù)采集、后測(cè)、數(shù)據(jù)分析與結(jié)論等。教學(xué)內(nèi)容為算法與程序設(shè)計(jì)（約12課時(shí)）。

● 實(shí)驗(yàn)實(shí)施過(guò)程

整個(gè)實(shí)驗(yàn)按照計(jì)劃在2018—2019學(xué)年開展，歷時(shí)兩個(gè)學(xué)期，每個(gè)班級(jí)實(shí)際總課時(shí)數(shù)約在20課時(shí)左右。實(shí)驗(yàn)組學(xué)習(xí)方式主要為基于三層教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)的項(xiàng)目學(xué)習(xí)?？刂平M為傳統(tǒng)教學(xué)目標(biāo)模型，學(xué)習(xí)方式主要為任務(wù)式教學(xué)。

在第一學(xué)期開學(xué)后，參與實(shí)驗(yàn)的三位教師首先根據(jù)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，依據(jù)實(shí)際教學(xué)經(jīng)驗(yàn)、相關(guān)測(cè)評(píng)理論和測(cè)評(píng)模型，討論制訂了前測(cè)內(nèi)容和形式，組織班級(jí)學(xué)生測(cè)試，并對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

在第一學(xué)期的教學(xué)中，教學(xué)內(nèi)容為《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中的“數(shù)據(jù)與計(jì)算”模塊中條目1.4和1.5——數(shù)據(jù)的分析與可視化表達(dá)，該條目知識(shí)節(jié)點(diǎn)較多，且在綜合應(yīng)用解決問題的過(guò)程中，對(duì)知識(shí)節(jié)點(diǎn)間的關(guān)聯(lián)度要求較高。實(shí)驗(yàn)組教師應(yīng)用分層目標(biāo)模型，在課堂中以項(xiàng)目學(xué)習(xí)法為主要學(xué)習(xí)方式。本階段實(shí)驗(yàn)組遇到的最大問題為學(xué)生的思維活躍度與主動(dòng)性不夠，且主要出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)組藝術(shù)1班。由于三層教學(xué)目標(biāo)強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者自身的知識(shí)內(nèi)化過(guò)程，因此，教學(xué)設(shè)計(jì)重視學(xué)生自身的思考過(guò)程，在教師引導(dǎo)的基礎(chǔ)上，希望有更多的深度學(xué)習(xí)的發(fā)生。藝術(shù)1班作為文化課成績(jī)最低的班級(jí)，學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主觀能動(dòng)性較為不足。在課堂表現(xiàn)上，思維活躍度很低。教師多方啟發(fā)，但學(xué)生經(jīng)常大面積沒有反應(yīng)，不拒絕也不參與思考。后續(xù)教學(xué)中，教師不斷修改相關(guān)知識(shí)的案例，盡量與藝術(shù)1班學(xué)生的固有知識(shí)掛鉤，不但關(guān)聯(lián)本學(xué)科，還關(guān)聯(lián)其擅長(zhǎng)的藝術(shù)領(lǐng)域等，促使學(xué)生思維活動(dòng)的發(fā)生;同時(shí)，通過(guò)點(diǎn)名開火車回答問題等方式，“逼迫”學(xué)生思維動(dòng)起來(lái)。多方努力之后，學(xué)生逐步適應(yīng)了基于三層目標(biāo)的教學(xué)方式，在第二學(xué)期的課堂中，思維活躍度有較大提升。本階段，實(shí)驗(yàn)組教師在課堂中通過(guò)填寫課堂觀察表的形式，不定時(shí)主觀記錄學(xué)生在課堂中的活躍度、參與度等情況。

第二個(gè)學(xué)期的教學(xué)內(nèi)容為《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中的“數(shù)據(jù)與計(jì)算”模塊中條目1.6和1.7——算法與程序設(shè)計(jì)。該條目的內(nèi)容，在應(yīng)用知識(shí)解決問題時(shí)對(duì)思維水平同樣要求較高。在上學(xué)期的基礎(chǔ)上，實(shí)驗(yàn)組教師應(yīng)用分層目標(biāo)模型，在課堂中以項(xiàng)目學(xué)習(xí)法、導(dǎo)學(xué)案法為主要學(xué)習(xí)方式，同時(shí)，在課堂細(xì)節(jié)中通過(guò)有效試錯(cuò)、學(xué)科融合問題等方法，有效促進(jìn)學(xué)生思維活動(dòng)的發(fā)生。該階段，實(shí)驗(yàn)組和控制組教師分別記錄了每個(gè)班級(jí)完成既定教學(xué)任務(wù)所用的課時(shí)數(shù)、額外拓展內(nèi)容等數(shù)據(jù)，對(duì)課堂觀察數(shù)據(jù)進(jìn)行了量化記錄。在第二學(xué)期的教學(xué)實(shí)踐完成后，三位教師以條目1.6和1.7為主要考查內(nèi)容，共同制訂了終測(cè)試卷，并按計(jì)劃進(jìn)行了測(cè)評(píng)、分析。

● 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析與結(jié)論

1.前測(cè)與測(cè)試結(jié)果分析

在第一學(xué)期初，按計(jì)劃通過(guò)問卷調(diào)查（診斷性測(cè)試）對(duì)相關(guān)班級(jí)進(jìn)行前測(cè)。測(cè)試具體題目?jī)?nèi)容涉及相關(guān)知識(shí)節(jié)點(diǎn)與其間的結(jié)構(gòu)較為全面，如文檔部分的頁(yè)面排版相關(guān)知識(shí)，既有建立新表、字體編輯這樣的低級(jí)結(jié)構(gòu)題，也有圖文混排、函數(shù)公式應(yīng)用這樣的關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)題，還有綜合解決數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)報(bào)告這樣的需要關(guān)聯(lián)超出本學(xué)科知識(shí)（如生活經(jīng)驗(yàn)）類的題。

需要說(shuō)明的是，從實(shí)際教學(xué)經(jīng)驗(yàn)看，一份難度系數(shù)0.7左右的試卷，預(yù)計(jì)得分呈正態(tài)分布。通常簡(jiǎn)單（低級(jí)結(jié)構(gòu)）題控制在60%左右，預(yù)期得分率為三分之二以上。剩下的40%為關(guān)聯(lián)及以上結(jié)構(gòu)的復(fù)雜題，同時(shí)由于關(guān)聯(lián)的復(fù)雜度不同，不同題目的預(yù)期得分率從二分之一到十分之一不等，三分之一為其中的中間值。由于本實(shí)驗(yàn)考察重點(diǎn)為高級(jí)思維，因此在前測(cè)題目占比中，低級(jí)結(jié)構(gòu)題為3題，關(guān)聯(lián)及以上結(jié)構(gòu)6題，將高級(jí)思維占比增加到了66.7%，側(cè)重對(duì)后者的考察。為便于統(tǒng)計(jì)，設(shè)置本卷總分100分，預(yù)估本卷難度系數(shù)較低，為0.4左右。

整體來(lái)看，實(shí)驗(yàn)組與控制組兩組的對(duì)比數(shù)據(jù)，得分率差值比較小，絕大部分差值都在3.3%以下。再結(jié)合班級(jí)人數(shù)來(lái)看，實(shí)驗(yàn)組1班為31人，每個(gè)人占學(xué)生總數(shù)的3.3%;其他3個(gè)班級(jí)人數(shù)都為40左右，按40計(jì)算，每個(gè)人占學(xué)生總數(shù)的2.5%。從該角度考慮，實(shí)驗(yàn)組與控制組差值在3.3%或2.5%以內(nèi)的，可以認(rèn)為無(wú)差別，其數(shù)值的略微差異是由班級(jí)人數(shù)不同引起的。

對(duì)實(shí)驗(yàn)組藝術(shù)1班、11班的數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析，結(jié)果顯示在低級(jí)思維水平的題目中，兩個(gè)班級(jí)都有66.7%的題目達(dá)標(biāo)人數(shù)超過(guò)三分之二，但在高級(jí)思維水平的題目中，同樣只有12.3%的題目達(dá)標(biāo)人數(shù)高于三分之一，顯然，實(shí)驗(yàn)組的兩個(gè)班級(jí)，同樣表現(xiàn)為高階思維水平較弱，低級(jí)思維水平較強(qiáng)。這與中考文化成績(jī)不完全對(duì)等，筆者分析認(rèn)為，這與學(xué)生在初中階段基于三維目標(biāo)的學(xué)習(xí)有直接關(guān)系。

再對(duì)比實(shí)驗(yàn)組藝術(shù)1班與控制組藝術(shù)快2班，結(jié)果顯示，在低級(jí)結(jié)構(gòu)表現(xiàn)上，兩組各題得分率差額不超過(guò)3.3%，實(shí)際不到1個(gè)。在關(guān)聯(lián)及以上結(jié)構(gòu)的6題中，4題兩組得分率差額低于1.3%，另2題實(shí)驗(yàn)組得分率分別低于控制組7.7%和5.1%，整體高級(jí)思維題平均差額為實(shí)驗(yàn)組低于控制組1.7%，實(shí)際不到1個(gè)人。

最后對(duì)比實(shí)驗(yàn)組11班與控制組12班，結(jié)果顯示，在低級(jí)結(jié)構(gòu)表現(xiàn)上，兩組得分率各題差額低于1.9%，實(shí)際不到1個(gè)人。在關(guān)聯(lián)及以上結(jié)構(gòu)的6題中，3題得分率差額低于2.8%，1題實(shí)驗(yàn)組得分率高于控制組9.6%，1題實(shí)驗(yàn)組得分率低于控制組4.7，整體高級(jí)思維題平均差額為實(shí)驗(yàn)組高于控制組0.8%，實(shí)際不到1個(gè)人。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)分析，可以得出以下兩個(gè)結(jié)論：①實(shí)驗(yàn)組藝術(shù)1班、11班在前測(cè)中，群體表現(xiàn)都為高階思維水平較弱，低級(jí)思維水平較強(qiáng)。②兩組學(xué)生分別對(duì)比，實(shí)驗(yàn)組與控制組學(xué)生群體的學(xué)科思維水平，在低級(jí)思維、高級(jí)思維兩個(gè)層面上，兩組學(xué)生初始水平一致。

2.其他過(guò)程性數(shù)據(jù)記錄與分析

顯然，同樣的教學(xué)內(nèi)容，三層目標(biāo)實(shí)驗(yàn)組所用課時(shí)量顯著低于其他班級(jí);在同時(shí)間量的教學(xué)內(nèi)容安排上，三層目標(biāo)實(shí)驗(yàn)組級(jí)學(xué)習(xí)內(nèi)容顯著多于其他班級(jí)。另外，從教師主觀觀察看，作為傳統(tǒng)高中信息技術(shù)教學(xué)的難點(diǎn)，算法與程序設(shè)計(jì)部分對(duì)學(xué)生的思維水平要求很高。往年的藝術(shù)班在此階段的學(xué)習(xí)效果十分不理想。但是，從此次實(shí)驗(yàn)的情況來(lái)看，實(shí)驗(yàn)組藝術(shù)1班學(xué)生的課堂參與度、作業(yè)完成情況等各方面表現(xiàn)都不錯(cuò)，明顯優(yōu)于往年。

3.后測(cè)與測(cè)試結(jié)果統(tǒng)計(jì)

第二階段教學(xué)內(nèi)容全部結(jié)束后，按計(jì)劃在兩組四個(gè)班級(jí)中進(jìn)行了終結(jié)性測(cè)試（后測(cè)），以卷面形式進(jìn)行，題型設(shè)計(jì)涉及選擇、填空、程序設(shè)計(jì)等。在試卷中，針對(duì)知識(shí)節(jié)點(diǎn)與其結(jié)構(gòu)比較全面地涵蓋了算法與程序設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容。從單節(jié)點(diǎn)的算法的基本結(jié)構(gòu)、Python賦值、注釋，到綜合應(yīng)用相關(guān)知識(shí)（關(guān)聯(lián)與調(diào)用多個(gè)知識(shí)節(jié)點(diǎn)）編程解決問題，都有相關(guān)檢測(cè)。需要說(shuō)明的是，后測(cè)中的關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)試題，在有關(guān)題目中還包括了對(duì)數(shù)學(xué)學(xué)科知識(shí)的關(guān)聯(lián)。為了與前測(cè)保持一致，后測(cè)中對(duì)應(yīng)于低級(jí)思維水平、高級(jí)思維水平的題量分布與前測(cè)持平，總分100分?？紤]學(xué)生經(jīng)過(guò)近一年的學(xué)習(xí)，預(yù)設(shè)學(xué)科思維上升，因此預(yù)計(jì)難度系數(shù)為0.5左右，高于前測(cè)。

（1）通過(guò)前后測(cè)對(duì)比分析實(shí)驗(yàn)組學(xué)生是否在思維水平上有所提升。筆者統(tǒng)計(jì)了在前測(cè)、后測(cè)中，實(shí)驗(yàn)組學(xué)生本身群體得分率的變化，來(lái)分析是否發(fā)生群體思維水平的變化。實(shí)驗(yàn)組兩個(gè)班級(jí)，分別對(duì)前后測(cè)中的低級(jí)、高級(jí)結(jié)構(gòu)題目統(tǒng)計(jì)平均得分率，除藝術(shù)1班的低級(jí)結(jié)構(gòu)外，其他三項(xiàng)數(shù)據(jù)都有提升，尤其表現(xiàn)在兩個(gè)班級(jí)的高級(jí)結(jié)構(gòu)題目得分率上。此外，如前文所述，高級(jí)思維所對(duì)應(yīng)的題目一般預(yù)計(jì)正確率在三分之一至三分之二不等。從該角度再看高級(jí)結(jié)構(gòu)題目表現(xiàn)，在后測(cè)中，高級(jí)結(jié)構(gòu)部分正確率超過(guò)三分之一的題目，藝術(shù)1班為4題，占總題量的66.7%，11班為5題，占總題量的83.3%。而在前測(cè)中，這兩個(gè)數(shù)據(jù)都為16.7%。顯然，兩個(gè)班級(jí)能夠進(jìn)行高級(jí)思維應(yīng)用的學(xué)生數(shù)量都有較大幅度增長(zhǎng)。從以上分析可以看出，實(shí)驗(yàn)組學(xué)生的思維水平，尤其是高級(jí)思維水平有明顯提升。

（2）通過(guò)前后測(cè)對(duì)比分析實(shí)驗(yàn)組與控制組學(xué)生之間的思維水平差異。筆者對(duì)實(shí)驗(yàn)組與控制組進(jìn)行了對(duì)比，對(duì)前后測(cè)中的全卷、高級(jí)思維、低級(jí)思維三個(gè)方面的兩組答題得分率差異進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)（注：按前文所述，凡第一組得分率差額低于3.3%、第二組得分率差額低于2.5%的，視為無(wú)差額）。首先，后測(cè)中實(shí)驗(yàn)組得分率優(yōu)于控制組題量超過(guò)50%的，總體為6組。其中，有關(guān)高級(jí)思維的3組數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)組全部?jī)?yōu)于控制組;有關(guān)低級(jí)思維的3組數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)組優(yōu)于控制組的為1組;關(guān)于總體的3組數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)組優(yōu)于控制組的為2組。其次，對(duì)比前測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)組得分率優(yōu)于控制組的題量比例，在后測(cè)中有7組數(shù)據(jù)出現(xiàn)明顯增長(zhǎng)，增加額度從33.4%到83.3%。在高級(jí)思維水平的3組數(shù)據(jù)變化上，表現(xiàn)尤為明顯。顯然，經(jīng)過(guò)一年的學(xué)習(xí)，實(shí)驗(yàn)組學(xué)生的思維水平，尤其是高級(jí)思維水平，明顯高于控制組。

4.實(shí)驗(yàn)結(jié)論

綜合以上各階段數(shù)據(jù)分析可以看出，經(jīng)過(guò)基于三層目標(biāo)的學(xué)習(xí)一年之后，實(shí)驗(yàn)組的學(xué)生群體自身縱向比較，在高級(jí)思維水平上有了明顯提升;再?gòu)膶?shí)驗(yàn)組與控制組橫向比較，實(shí)驗(yàn)組學(xué)生在前測(cè)中與控制組無(wú)差異或差異很小，但在終測(cè)中的高階思維水平表現(xiàn)明顯高于控制組。因此，可以得出以下結(jié)論：①基于三層目標(biāo)的教學(xué)活動(dòng)有利于培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科思維能力。②基于三層目標(biāo)的教學(xué)活動(dòng)更有利于培養(yǎng)學(xué)生高階思維能力。

● 發(fā)現(xiàn)的問題、反思與下一階段研究方向

1.問題

在本實(shí)驗(yàn)中，筆者有一個(gè)疑惑，從理論與實(shí)踐數(shù)據(jù)來(lái)看，三層目標(biāo)教學(xué)模式既然能夠提升學(xué)生的高階思維水平，也應(yīng)在低階思維方面有同樣表現(xiàn)。但從目前數(shù)據(jù)來(lái)看，實(shí)驗(yàn)組學(xué)生在低階思維方面表現(xiàn)無(wú)優(yōu)勢(shì)。

經(jīng)過(guò)反思筆者認(rèn)為，可能在教學(xué)過(guò)程中，存在教師主觀引導(dǎo)學(xué)生重視“有難度”的知識(shí)的學(xué)習(xí)的情況，忽視了“簡(jiǎn)單”知識(shí)的學(xué)習(xí)，認(rèn)為“一看即知”，反而導(dǎo)致學(xué)生在這里出現(xiàn)了短板。

2.反思

一個(gè)值得注意的問題是，在終測(cè)試卷中，第7題、第8題、第9題都為關(guān)聯(lián)其他學(xué)科或生活經(jīng)驗(yàn)題（超出本學(xué)科知識(shí)范圍），在這幾道題的表現(xiàn)中，實(shí)驗(yàn)組、控制組之間的比較不能做定論，但同屬于成績(jī)最好的11班、12班整體表現(xiàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于兩個(gè)藝術(shù)班。在后續(xù)研究中，筆者將持續(xù)關(guān)注這個(gè)問題。

3.下一階段研究方向

在下一階段教學(xué)實(shí)踐中，筆者將在以下兩個(gè)方面進(jìn)一步推進(jìn)：①實(shí)驗(yàn)組教師加強(qiáng)對(duì)“簡(jiǎn)單”知識(shí)的學(xué)習(xí)引導(dǎo)，觀察目前實(shí)驗(yàn)中的疑惑是否為教師在已有實(shí)驗(yàn)中的失誤。②爭(zhēng)取在其他學(xué)科，如數(shù)學(xué)、政治等學(xué)科開展同步教學(xué)實(shí)踐，以觀察得出的結(jié)論是否能在其他學(xué)科得到驗(yàn)證，如果多學(xué)科同時(shí)展開實(shí)踐，是否能更好地提升學(xué)生綜合解決問題的能力，以進(jìn)一步提升學(xué)生高階思維水平。