學(xué)習(xí)進(jìn)階：科學(xué)項(xiàng)目化學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)的底層邏輯

【摘 要】將學(xué)習(xí)進(jìn)階作為科學(xué)項(xiàng)目化學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)的底層邏輯，就是以概念建構(gòu)進(jìn)階為學(xué)習(xí)內(nèi)容選擇的重心、以認(rèn)知策略進(jìn)階為驅(qū)動性問題設(shè)計(jì)的標(biāo)尺、以實(shí)踐創(chuàng)新進(jìn)階為學(xué)習(xí)過程統(tǒng)籌原則，并依據(jù)進(jìn)階反饋開展項(xiàng)目評價(jià)。以學(xué)習(xí)進(jìn)階為科學(xué)項(xiàng)目化學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)的底層邏輯能有效提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】科學(xué)教學(xué);項(xiàng)目化學(xué)習(xí);學(xué)習(xí)進(jìn)階;底層邏輯

【中圖分類號】G623.6? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? 【文章編號】1005-6009（2021）35-0053-04

【作者簡介】左文飛，江蘇省常州市武進(jìn)區(qū)星河實(shí)驗(yàn)小學(xué)（江蘇常州，213100）教師，高級教師。

項(xiàng)目化學(xué)習(xí)是一種綜合性的學(xué)習(xí)方式。在科學(xué)教學(xué)中進(jìn)行項(xiàng)目化學(xué)習(xí)，能幫助學(xué)生有效串聯(lián)頭腦中零散存儲的知識，從而建構(gòu)起對世界的認(rèn)知體系;能幫助學(xué)生溝通理論世界與生活世界，把惰性知識轉(zhuǎn)化為活性能力;能讓學(xué)生生發(fā)聯(lián)想與創(chuàng)見，讓創(chuàng)造真正發(fā)生。對于科學(xué)教育工作者而言，只有厘清科學(xué)項(xiàng)目化學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)的基本點(diǎn)，才能真正用好這一方式。

一、學(xué)習(xí)進(jìn)階是科學(xué)項(xiàng)目化學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)的底層邏輯

將學(xué)習(xí)進(jìn)階作為科學(xué)項(xiàng)目化學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)的底層邏輯，主要出于以下方面的考慮：

（一）學(xué)習(xí)進(jìn)階是科學(xué)項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的最終目的

美國國家研究理事會（NRC）將學(xué)習(xí)進(jìn)階定義為：“學(xué)生在一段較長的時(shí)間跨度內(nèi)學(xué)習(xí)或研究某一主題時(shí)，其思維方式由新手向?qū)＜肄D(zhuǎn)變的、連續(xù)的、有層級的發(fā)展路徑的描述。”其重點(diǎn)關(guān)注的是學(xué)生對概念認(rèn)知深化的過程。隨著學(xué)習(xí)的深入，進(jìn)階變量從單一走向多維，從科學(xué)概念認(rèn)知進(jìn)階逐漸發(fā)展為科學(xué)概念認(rèn)知和科學(xué)實(shí)踐能力的共同進(jìn)階，進(jìn)而拓展到社會與文化認(rèn)知的進(jìn)階。從學(xué)習(xí)進(jìn)階的目標(biāo)維度可以看出，科學(xué)項(xiàng)目化學(xué)習(xí)也要達(dá)成同樣的目標(biāo)。學(xué)習(xí)進(jìn)階是長期的、漸進(jìn)的，它反映的是人的整體發(fā)展，而項(xiàng)目化學(xué)習(xí)相對來說具有階段性特征，主要圍繞某一內(nèi)容或主題展開。所以，項(xiàng)目化學(xué)習(xí)主要幫助學(xué)生在一定時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)進(jìn)階，而從長遠(yuǎn)來看，學(xué)習(xí)進(jìn)階是項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的最終目的。

（二）學(xué)習(xí)進(jìn)階是科學(xué)項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的航標(biāo)

從科學(xué)項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的實(shí)施方向看，要開展好科學(xué)項(xiàng)目化學(xué)習(xí)，教師需要以學(xué)習(xí)進(jìn)階為基礎(chǔ)。分析學(xué)生的概念發(fā)展水平、認(rèn)知策略水平、方法掌握程度，確定好真實(shí)的學(xué)習(xí)起點(diǎn)和可能達(dá)到的學(xué)習(xí)終點(diǎn)，確定好每一步應(yīng)該踏上的臺階層級和跨越高度，這能幫助教師明確項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的方向，保障項(xiàng)目化學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)的科學(xué)性，消弭設(shè)計(jì)的隨意性。

從科學(xué)項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的評價(jià)看，學(xué)習(xí)進(jìn)階的成效反饋，有利于項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的及時(shí)評估和過程調(diào)控。判斷某一項(xiàng)目對學(xué)生的發(fā)展是否有意義，有多大意義？是持續(xù)推進(jìn)還是中途下馬？需要有一個(gè)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。而學(xué)習(xí)進(jìn)階可以提供有效的參考。學(xué)習(xí)進(jìn)階的根源在于國家課程，參照的是課程標(biāo)準(zhǔn)?！读x務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》提出了18個(gè)核心概念。通過對核心概念進(jìn)行學(xué)習(xí)進(jìn)階的細(xì)致分解，可以設(shè)計(jì)出評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，如此，在即時(shí)的評估監(jiān)控中，項(xiàng)目就可以得到不斷地完善。

基于以上分析，我們可以認(rèn)為學(xué)習(xí)進(jìn)階是科學(xué)項(xiàng)目化學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)的底層邏輯，是目的、方向、標(biāo)準(zhǔn)。

二、科學(xué)項(xiàng)目化學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)進(jìn)階的有效途徑

在科學(xué)教育中，從知識學(xué)習(xí)到概念掌握需要有橋梁幫助跨越，從對世界的認(rèn)識到問題的解決需要有繩索幫助勾連，從高階認(rèn)知策略的習(xí)得到應(yīng)用需要實(shí)踐場域幫助實(shí)現(xiàn)，從批判、反思到接受、理解要有自由心智幫助斡旋，從已有規(guī)律到發(fā)明創(chuàng)造需要有碰撞幫助激發(fā)。而項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的實(shí)踐性、成長性、融合性、合作性等特征符合科學(xué)學(xué)習(xí)進(jìn)階的基本需求。因而，項(xiàng)目化學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)進(jìn)階的方式、途徑、手段。

三、利用學(xué)習(xí)進(jìn)階設(shè)計(jì)科學(xué)項(xiàng)目化學(xué)習(xí)活動

（一）建構(gòu)科學(xué)項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的進(jìn)階圖譜

在教學(xué)實(shí)踐中，教師可以通過科學(xué)項(xiàng)目化學(xué)習(xí)進(jìn)階圖譜來明確項(xiàng)目應(yīng)該承載怎樣的任務(wù)，應(yīng)該在哪些維度促進(jìn)學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)進(jìn)階。

利用項(xiàng)目化學(xué)習(xí)達(dá)成的學(xué)習(xí)進(jìn)階包括三個(gè)方面：概念建構(gòu)進(jìn)階、認(rèn)知策略進(jìn)階、實(shí)踐創(chuàng)新進(jìn)階，具體而言，即拓展科學(xué)認(rèn)識領(lǐng)域，促進(jìn)學(xué)生概念認(rèn)知不斷發(fā)展深化;開展分析、設(shè)計(jì)、決策、創(chuàng)造等高階學(xué)習(xí)活動;以問題解決為導(dǎo)向，學(xué)生發(fā)現(xiàn)有價(jià)值的科學(xué)問題，共商方案，對涉及的科學(xué)知識、科學(xué)手法進(jìn)行專題式學(xué)習(xí)，反思、修正前期方案，設(shè)計(jì)后續(xù)研究流程并實(shí)踐，收集數(shù)據(jù)開展分析，最后形成成果并分享。學(xué)習(xí)進(jìn)階意味著這三個(gè)維度都要進(jìn)階，三個(gè)維度是互相影響、彼此勾連的。

（二）以進(jìn)階維度與進(jìn)階階梯引導(dǎo)項(xiàng)目設(shè)計(jì)

1.以概念建構(gòu)進(jìn)階為學(xué)習(xí)內(nèi)容選擇的重心。

概念建構(gòu)進(jìn)階是學(xué)習(xí)進(jìn)階理論一開始就關(guān)注的話題。因而，科學(xué)項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的主題應(yīng)該從核心概念中去尋找。教師可以基于大概念建構(gòu)一個(gè)較為宏觀的學(xué)習(xí)項(xiàng)目，也可以基于大概念的下位概念建構(gòu)一個(gè)中小型的學(xué)習(xí)項(xiàng)目，從而達(dá)成利用項(xiàng)目化學(xué)習(xí)推動概念認(rèn)知深化的目的。

在設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)項(xiàng)目之初，教師既要對具體概念進(jìn)行細(xì)分并建構(gòu)“階”，也要基于學(xué)習(xí)者視角建構(gòu)“階”。下面，筆者以磁化概念為例，闡述學(xué)生概念建構(gòu)的流程。

第一，調(diào)研學(xué)生的概念發(fā)展水平。磁化概念是“機(jī)械能、聲、光、熱、電、磁是能量的不同表現(xiàn)形式”這一大概念的下位概念之一。以蘇教版《科學(xué)》教材來看，磁化概念出現(xiàn)在二年級和五年級。二年級學(xué)生在學(xué)習(xí)前完全沒有磁化概念，經(jīng)過學(xué)習(xí)后能知道“利用磁鐵摩擦鐵絲能讓鐵絲變成磁鐵”，同時(shí)會產(chǎn)生這樣的概念推演——“大多數(shù)物體都能被磁鐵摩擦后變成磁鐵”。五年級學(xué)生已經(jīng)知道磁化概念，且大部分學(xué)生認(rèn)為所有金屬都能被磁化。兩個(gè)年級學(xué)生的概念空白基本相似，他們對于磁化材料的選擇、更多樣的磁化方法、磁化后物體的磁極控制、磁化原理、磁化效果的存續(xù)時(shí)間幾乎一無所知。

第二，確定概念建構(gòu)進(jìn)階的終點(diǎn)。終點(diǎn)的確定要結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)需求和課標(biāo)要求。磁化原理已經(jīng)進(jìn)入了微觀層面，涉及物質(zhì)的本質(zhì)屬性，對于小學(xué)生來說艱深難懂，即使要學(xué)習(xí)，他們對磁化原理的理解也應(yīng)該是初步的、簡略的、形象化的，他們對磁化概念的理解應(yīng)以他們能夠觀察到的現(xiàn)象為基礎(chǔ)。鑒于此，我們將磁化概念進(jìn)階的終點(diǎn)定位為：理解磁化是使不具有磁性的物體具有磁性的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象目前只出現(xiàn)在鐵鈷鎳及其合金材料上，會用兩到三種方法對材料進(jìn)行磁化，磁化時(shí)會用一種方法控制被磁化物體的磁極，知道不同的磁化方法會有不同的磁化效果，知道磁化后獲得的磁性是會消退的。

第三，劃分概念發(fā)展的進(jìn)階層級，見表1。

[表1 磁化概念的進(jìn)階層級][層級 概念建構(gòu)表現(xiàn) 一 沒有發(fā)現(xiàn)過，完全沒概念 二 在生活中見過磁化現(xiàn)象，知道物體靠近磁鐵較長時(shí)間后也會吸引一些物品 三 知道這種現(xiàn)象叫磁化，會用磁鐵摩擦的方式讓物體磁化 四 將磁化材料的范圍確定為鐵鈷鎳及其合金，會用貼近一段時(shí)間、制作電磁鐵等方法讓金屬磁化 五 認(rèn)識到磁化物體時(shí)可對其磁極進(jìn)行控制，認(rèn)識到磁化物體時(shí)會出現(xiàn)不同強(qiáng)度的磁化結(jié)果 六 知道常見的磁化方法帶來的磁化時(shí)間是有限的，能用多種方法破壞磁化的效果 ]

第四，設(shè)定進(jìn)階單元。對于大多數(shù)學(xué)生來說，磁化這一概念是陌生的，他們對磁化的原初認(rèn)知是空白的。雖然磁化這一概念的外延豐富，但并不難理解，問題主要在于學(xué)生認(rèn)識了一種物質(zhì)的磁化現(xiàn)象后會自行推演到更多物質(zhì)（這種物質(zhì)有時(shí)不具備磁化條件），但因?yàn)榇呕兄庇^可見的現(xiàn)象，因此進(jìn)階單元的跨度可以大一些，如：層級一到三為一個(gè)進(jìn)階單元，層級四到五為一個(gè)進(jìn)階單元，層級六為一個(gè)進(jìn)階單元。圍繞磁化概念的進(jìn)階，我們可以設(shè)計(jì)“做一個(gè)最棒的指南針”項(xiàng)目：

準(zhǔn)確選材：原來不是所有的材料都可以用來做指南針。

磁性強(qiáng)弱PK：進(jìn)行磁化時(shí)，選擇摩擦還是接觸？選擇某種金屬還是合金？用來接觸的原初磁鐵該如何選擇？如果用電流磁化金屬，又要如何選擇材料和電流？

對被磁化物體的磁極進(jìn)行精準(zhǔn)控制：如何接觸、摩擦或用什么方向的電流才能保證某一端是N極？

磁化后維持磁性時(shí)間長短比較：跟進(jìn)行磁化的磁鐵磁性強(qiáng)度有關(guān)嗎？跟被磁化的材料有關(guān)嗎？

追問磁化的原因：既然磁化后物體的外部看不出什么變化，那微觀層面的原因是什么？

項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)應(yīng)建立在詳盡的概念分析基礎(chǔ)之上，每一個(gè)研究板塊都對應(yīng)概念的進(jìn)階，從而為課程目標(biāo)的達(dá)成助力。

2.以認(rèn)知策略進(jìn)階為驅(qū)動性問題設(shè)計(jì)的標(biāo)尺。

美國教育專家馬扎諾認(rèn)為低階認(rèn)知策略包括：信息收集、組織、存儲、鞏固;高階認(rèn)知策略包括：問題解決、創(chuàng)見、決策、實(shí)驗(yàn)、調(diào)研、系統(tǒng)分析;中間還有：比較、分類、抽象、推理、提供支持、分析。在科學(xué)課堂上，學(xué)生可在高階學(xué)習(xí)中運(yùn)用、掌握各級認(rèn)知策略。這需要教師將認(rèn)知策略的進(jìn)階作為學(xué)習(xí)項(xiàng)目設(shè)計(jì)的目標(biāo)，同時(shí)將其作為項(xiàng)目驅(qū)動性問題的衡量標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)椴煌尿?qū)動性問題需要不同的認(rèn)知策略，如同樣是磁化概念進(jìn)階的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)，如果以“怎樣做一個(gè)指南針”為驅(qū)動性問題，那么，學(xué)生用到的認(rèn)知策略主要是信息收集、存儲、分析和低層級的問題解決。如果把驅(qū)動性問題設(shè)置為“怎樣做一個(gè)最棒的指南針”，學(xué)生就需要用到評價(jià)、決策、系統(tǒng)分析、創(chuàng)見和高層級的問題解決等高階認(rèn)知策略，同時(shí)還能帶動信息收集、存儲、分析等低中階認(rèn)知策略的運(yùn)用。

當(dāng)然，就某一策略而言，該策略也有自己的進(jìn)階層級。比如：作為低階認(rèn)知策略的信息收集，它可以是漫天撒網(wǎng)式的信息積聚，也可以進(jìn)階為圍繞具體概念的靶向收集;作為高階認(rèn)知策略的實(shí)驗(yàn)，可以是自然狀態(tài)下的簡單觀察，也可以進(jìn)階為控制影響因素的探究，還可以進(jìn)階為指向創(chuàng)新的新因素介入性實(shí)驗(yàn)。

3.以實(shí)踐創(chuàng)新進(jìn)階為學(xué)習(xí)過程統(tǒng)籌原則。

科學(xué)項(xiàng)目化學(xué)習(xí)著眼于學(xué)生的興趣激發(fā)，期望引領(lǐng)學(xué)生從模仿走向創(chuàng)造。要做到這一點(diǎn)，教師除了要給學(xué)生提供可以學(xué)習(xí)的思維方法、提供技術(shù)支持與學(xué)習(xí)指導(dǎo)，還需要從學(xué)習(xí)進(jìn)階的角度去統(tǒng)籌規(guī)劃項(xiàng)目學(xué)習(xí)過程中的創(chuàng)新機(jī)會，在研究過程中安排有利于實(shí)踐創(chuàng)新進(jìn)階的具體環(huán)節(jié)。問題發(fā)現(xiàn)、假設(shè)提出、方案設(shè)計(jì)、流程規(guī)劃、結(jié)論提煉和作品物化中的創(chuàng)見都屬于實(shí)踐創(chuàng)新進(jìn)階的范疇，在設(shè)計(jì)具體學(xué)程時(shí)，教師要有意識地在這些領(lǐng)域安排挑戰(zhàn)性任務(wù)。

實(shí)踐創(chuàng)新除了要有廣度，還要有深度。教師不僅要給學(xué)生提供方案設(shè)計(jì)的機(jī)會，還要對學(xué)生設(shè)計(jì)的方案設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)，體現(xiàn)不同年段進(jìn)階性的要求。如：對“空氣是一種常見的混合物質(zhì)”這一核心概念，一、二年級可以研究的問題是“你能用多少種方法讓空氣被發(fā)現(xiàn)”，方案設(shè)計(jì)的要求在于多元性;三、四年級可以是“怎樣證明空氣是多種氣體的混合物”，方案設(shè)計(jì)的要求在于嚴(yán)謹(jǐn)性;五、六年級可以是“利用空氣的性質(zhì)創(chuàng)造新型工具”，方案設(shè)計(jì)的要求在于創(chuàng)造性。

（三）以進(jìn)階反饋開展項(xiàng)目評價(jià)

評價(jià)學(xué)習(xí)項(xiàng)目是否有價(jià)值，是否可以作為持續(xù)推進(jìn)的項(xiàng)目，是否需要修改完善，都需要看學(xué)生的學(xué)習(xí)是否進(jìn)階，是否達(dá)到了進(jìn)階的層級要求，簡言之，就是要通過評價(jià)學(xué)生的發(fā)展來評價(jià)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)水平與價(jià)值。此外，評價(jià)應(yīng)是全程的，在項(xiàng)目實(shí)施過程中要以表現(xiàn)性評價(jià)為主，這能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決項(xiàng)目設(shè)計(jì)和實(shí)施中的問題，項(xiàng)目結(jié)束后可以開展總結(jié)性評價(jià)，評估項(xiàng)目對學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)階的效度。

實(shí)踐表明，將學(xué)習(xí)進(jìn)階作為科學(xué)項(xiàng)目化學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)的底層邏輯，能讓教師設(shè)計(jì)出科學(xué)的、豐富的學(xué)習(xí)項(xiàng)目，能讓學(xué)生在豐富的體驗(yàn)活動中形成自己的科學(xué)理解，并促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展、主動發(fā)展和終身發(fā)展。

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