我國科學(xué)教育領(lǐng)域?qū)W習(xí)進(jìn)階十年研究回顧與展望*

嚴(yán)映佳 吳偉

摘? 要? 利用CiteSpace分析得出我國科學(xué)教育領(lǐng)域十年來對于學(xué)習(xí)進(jìn)階的三個(gè)研究熱點(diǎn)，即對學(xué)習(xí)進(jìn)階理論的研究、構(gòu)建核心概念的學(xué)習(xí)進(jìn)階研究、以學(xué)習(xí)進(jìn)階指導(dǎo)教育教學(xué)的研究。探究我國學(xué)習(xí)進(jìn)階研究的不足，包括缺少對關(guān)鍵能力學(xué)習(xí)進(jìn)階的建構(gòu)、研究與一線教學(xué)實(shí)踐聯(lián)系不夠緊密等，并提出展望。

關(guān)鍵詞? 學(xué)習(xí)進(jìn)階；CiteSpace；科學(xué)教育；核心概念；核心素養(yǎng)

中圖分類號：G424.1? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2022）20-0020-04

0? 引言

20世紀(jì)90年代，美國科學(xué)教育領(lǐng)域知識學(xué)習(xí)“廣而不深”、片面強(qiáng)調(diào)具體的知識點(diǎn)而缺乏系統(tǒng)性科學(xué)教學(xué)的問題愈加凸顯，為此，教育界積極探索新的方法。2004年，在史密斯（Carol Smith）等學(xué)者向美國國家研究理事會（National Research Council，以下簡稱NRC）提交的報(bào)告中，學(xué)習(xí)進(jìn)階（Learning Progressions）第一次在科學(xué)教育領(lǐng)域被正式提出[1]，隨后立刻受到教育界的廣泛重視。2007年，NRC在《將科學(xué)帶進(jìn)學(xué)?！分袑W(xué)習(xí)進(jìn)階定義為“對學(xué)生在一個(gè)時(shí)間跨度內(nèi)學(xué)習(xí)和探究某一主題時(shí)，逐步進(jìn)階、逐級深化的思維方式的描述”[2]，這一定義被大多數(shù)研究者接受并認(rèn)可。十幾年來，學(xué)習(xí)進(jìn)階作為連接課程、教學(xué)與評價(jià)的橋梁作用逐漸顯現(xiàn)，我國對于學(xué)習(xí)進(jìn)階的研究也不斷深入。本文利用CiteSpace軟件分析我國十年來對于學(xué)習(xí)進(jìn)階主題的三個(gè)研究熱點(diǎn)，提出研究的不足及未來展望，以期為我國學(xué)習(xí)進(jìn)階研究提供借鑒意義。

1? 我國學(xué)習(xí)進(jìn)階研究圖譜分析

以“學(xué)習(xí)進(jìn)階”為主題在中國知網(wǎng)上使用高級搜索，時(shí)間范圍為2010年1月1日—2021年1月1日，共得中文文獻(xiàn)973篇，剔除13篇報(bào)紙、會議類文獻(xiàn)，共960篇。以此為數(shù)據(jù)源，使用CiteSpace5.0.R1進(jìn)行分析。

1.1? 關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析

關(guān)鍵詞是一篇論文的核心概括，對關(guān)鍵詞的分析可對該文章的研究主旨有大致了解，而一篇論文給出的幾個(gè)關(guān)鍵詞之間往往存在某種關(guān)聯(lián)，這種關(guān)聯(lián)可以用關(guān)鍵詞共現(xiàn)的頻次來表示。一般而言，兩個(gè)關(guān)鍵詞在一篇文章中同時(shí)出現(xiàn)的次數(shù)越多，這兩個(gè)關(guān)鍵詞的聯(lián)系越緊密。在CiteSpace中選取時(shí)間切片為1年，Note Types設(shè)定為關(guān)鍵詞Keyword后運(yùn)行軟件，得到節(jié)點(diǎn)數(shù)為271、連線數(shù)為503、密度為0.013 7的關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜，如圖1所示。所顯示出的關(guān)鍵詞是共現(xiàn)頻次大于15次的關(guān)鍵詞，具體頻次如表1所示。

1.2? 關(guān)鍵詞聚類分析

聯(lián)系緊密的關(guān)鍵詞會聚集在一起，使用Cite-Space進(jìn)行關(guān)鍵詞聚類分析，共得到七個(gè)聚類，數(shù)字越小說明該聚類中包含的關(guān)鍵詞越多，關(guān)鍵詞聚類圖譜如圖2所示。圖譜的Q值（Modularity Q）為0.692 6，S值（Mean Silhouette）為0.697 5，兩者均在合理范圍內(nèi)，說明本研究的聚類效果顯著。

對各聚類進(jìn)行分析，#1包括核心概念的學(xué)習(xí)進(jìn)階研究與基于學(xué)習(xí)進(jìn)階理論的核心概念教學(xué)設(shè)計(jì)；#4是對學(xué)習(xí)進(jìn)階理論（包括定義、要素、內(nèi)涵）的研究；#3和#5包括以學(xué)習(xí)進(jìn)階理論指導(dǎo)教學(xué)設(shè)計(jì)、改進(jìn)教學(xué)策略，#2深度學(xué)習(xí)與#6核心素養(yǎng)均為近年來新出現(xiàn)的熱門關(guān)鍵詞，是對學(xué)生學(xué)習(xí)的質(zhì)量、深度的提升與關(guān)鍵能力、必備品格的塑造，#3和#5是教學(xué)方法，#2和#6是教學(xué)目標(biāo)，因此，這四個(gè)聚類可以合并為以學(xué)習(xí)進(jìn)階指導(dǎo)教育教學(xué)。

綜上，我國對于學(xué)習(xí)進(jìn)階主題的研究熱點(diǎn)可以分為三類：學(xué)習(xí)進(jìn)階理論的研究、構(gòu)建核心概念的學(xué)習(xí)進(jìn)階、以學(xué)習(xí)進(jìn)階理論指導(dǎo)教育教學(xué)的研究。

1.3? 時(shí)區(qū)圖

時(shí)區(qū)圖，又叫主題路徑圖，將時(shí)間因素作為橫軸加入知識圖譜的繪制中。圖中的每一個(gè)圓圈代表一個(gè)關(guān)鍵詞及其對應(yīng)首次出現(xiàn)的年份，每一條連線表示兩關(guān)鍵詞同時(shí)出現(xiàn)在同一篇文章中。時(shí)區(qū)圖可以表征某一主題下不同時(shí)期的研究熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢，如圖3所示。圖3展現(xiàn)了我國以學(xué)習(xí)進(jìn)階為起點(diǎn)，從對核心概念、教學(xué)設(shè)計(jì)的研究轉(zhuǎn)向核心素養(yǎng)、深度學(xué)習(xí)研究的趨勢，體現(xiàn)了“以生為本”的思想與學(xué)習(xí)進(jìn)階理論的融合，佐證了1.2中對關(guān)鍵詞聚類的分析。

2? 我國學(xué)習(xí)進(jìn)階研究熱點(diǎn)分析

基于1.2中對于關(guān)鍵詞聚類的分析，我國對于學(xué)習(xí)進(jìn)階主題的研究熱點(diǎn)可以分為三類：對學(xué)習(xí)進(jìn)階理論的研究、構(gòu)建核心概念的學(xué)習(xí)進(jìn)階、以學(xué)習(xí)進(jìn)階指導(dǎo)教育教學(xué)的研究。

2.1? 對學(xué)習(xí)進(jìn)階理論的研究

學(xué)習(xí)進(jìn)階理論包括學(xué)習(xí)進(jìn)階的定義、內(nèi)涵、特征、組成要素和呈現(xiàn)方式等，我國對這部分內(nèi)容的研究大多是對于國外理論的引述，其成果主要出現(xiàn)在我國學(xué)習(xí)進(jìn)階研究的早期。劉晟等[3]認(rèn)為：學(xué)習(xí)進(jìn)階的定義是“對學(xué)生在各學(xué)段學(xué)習(xí)同一主題的概念時(shí)所遵循的連貫的、典型的學(xué)習(xí)路徑的描述，一般呈現(xiàn)為圍繞核心概念展開的一系列由簡單到復(fù)雜、相互關(guān)聯(lián)的概念序列”，其組成要素包括進(jìn)階終點(diǎn)、進(jìn)階維度、多個(gè)相互關(guān)聯(lián)的成就水平、各水平的預(yù)期表現(xiàn)、特定的測評工具，構(gòu)建和呈現(xiàn)學(xué)習(xí)進(jìn)階的方法包括逐級進(jìn)展法和全景圖法。王磊等[4]從學(xué)習(xí)、課程和評價(jià)三個(gè)領(lǐng)域看學(xué)習(xí)進(jìn)階的起源，認(rèn)為一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)習(xí)進(jìn)階應(yīng)當(dāng)包含的要素有“大觀念、心理結(jié)構(gòu)的進(jìn)階變量和進(jìn)階層級、學(xué)生表現(xiàn)、評價(jià)示例”，學(xué)習(xí)進(jìn)階的典型開發(fā)模式有伯克利評價(jià)研究系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)中心法，并提出學(xué)習(xí)進(jìn)階的局限性。

除了對國外文獻(xiàn)的綜述，我國對于學(xué)習(xí)進(jìn)階理論的研究也有突破。學(xué)習(xí)進(jìn)階的組成要素之一是多個(gè)相互關(guān)聯(lián)的成就水平，習(xí)慣稱之為進(jìn)階變量，它表征了學(xué)生概念和能力發(fā)展的軌跡。進(jìn)階變量的選取對于學(xué)習(xí)進(jìn)階的建構(gòu)至關(guān)重要，然而科學(xué)教育領(lǐng)域并沒有一個(gè)統(tǒng)一的解構(gòu)方案，研究者大多憑借經(jīng)驗(yàn)各自為戰(zhàn)[5]。北京師范大學(xué)郭玉英教授團(tuán)隊(duì)[6]在層級復(fù)雜度和知識整合等認(rèn)知理論的基礎(chǔ)上，提出科學(xué)概念理解發(fā)展的層級模型，并以此為進(jìn)階變量描述了物理學(xué)科核心概念的各級表現(xiàn)期望。

2.2? 構(gòu)建核心概念的學(xué)習(xí)進(jìn)階

隨著對學(xué)習(xí)進(jìn)階理論理解的深入，我國科學(xué)教育領(lǐng)域逐漸開始契合我國學(xué)生實(shí)際的核心概念學(xué)習(xí)進(jìn)階框架的建構(gòu)。由于學(xué)習(xí)進(jìn)階是對學(xué)生認(rèn)知水平的實(shí)證研究，通常需要占據(jù)較大的篇幅，因此，這部分的研究成果主要以碩博士論文和專著的形式呈現(xiàn)。有學(xué)者調(diào)查并概括了高中物理的11個(gè)核心概念，對“能量守恒”“穩(wěn)定的電場”“力與運(yùn)動”三個(gè)核心概念分別構(gòu)建了學(xué)習(xí)進(jìn)階。有學(xué)者以中學(xué)化學(xué)的重要組成部分物質(zhì)結(jié)構(gòu)為研究對象，提出物質(zhì)結(jié)構(gòu)的三個(gè)核心概念，即微粒、作用力和空間布局，構(gòu)建出這三個(gè)概念的學(xué)習(xí)進(jìn)階。有學(xué)者構(gòu)建了高中“生物進(jìn)化理論”的學(xué)習(xí)進(jìn)階，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)用于生物課堂，取得較好的效果。有學(xué)者構(gòu)建了圍繞核心素養(yǎng)的學(xué)習(xí)進(jìn)階研究方法，并以地理學(xué)科核心素養(yǎng)“區(qū)域認(rèn)知”為例，開展學(xué)習(xí)進(jìn)階的實(shí)證研究。

研究者構(gòu)建學(xué)習(xí)進(jìn)階框架的流程各有不同，但大都經(jīng)歷四個(gè)步驟：構(gòu)建進(jìn)階假設(shè)、開發(fā)測量工具、形成實(shí)證證據(jù)、修正進(jìn)階假設(shè)。這一過程通常需要多次反復(fù)的實(shí)驗(yàn)才能最終形成可靠的學(xué)習(xí)進(jìn)階框架。

2.3? 以學(xué)習(xí)進(jìn)階指導(dǎo)教育教學(xué)的研究

學(xué)習(xí)進(jìn)階誕生于評價(jià)領(lǐng)域，但評價(jià)不是其最終目的。以學(xué)習(xí)進(jìn)階為理論依據(jù)指導(dǎo)教育教學(xué)，促進(jìn)教師優(yōu)化教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生知識與能力的提升，這才是其本質(zhì)追求。也正因如此，我國在這一領(lǐng)域的研究成果頗豐。從教學(xué)理論的角度看，有學(xué)者提出基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的教學(xué)策略，認(rèn)為教師應(yīng)對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合，開發(fā)教學(xué)設(shè)計(jì)，進(jìn)行有意義的診斷和評價(jià)。從教學(xué)實(shí)踐的角度看，研究包括針對某一知識點(diǎn)的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)、單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)甚至是跨學(xué)段教學(xué)設(shè)計(jì)。有學(xué)者針對高中物理“功”這一課時(shí)的課堂教學(xué)，從創(chuàng)設(shè)統(tǒng)一的進(jìn)階起點(diǎn)出發(fā)，設(shè)計(jì)四個(gè)進(jìn)階過程來發(fā)展學(xué)生的能量觀念，提出基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的物理單元過程設(shè)計(jì)，包括大概念與大思路的形成、學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變等，并以“靜電場”單元為例進(jìn)行呈現(xiàn)。有學(xué)者思考了高中有機(jī)化學(xué)“同分異構(gòu)體”的教學(xué)，從高一化學(xué)2、高二選修5和高三總復(fù)習(xí)三個(gè)階段設(shè)計(jì)跨學(xué)段的教學(xué)序列。

近年來，學(xué)科核心素養(yǎng)的提出為教學(xué)樹立了新的目標(biāo)，教學(xué)策略與教學(xué)設(shè)計(jì)是方法、是手段，其最終歸宿是更好地培養(yǎng)學(xué)生的關(guān)鍵能力和必備品格。有學(xué)者以人教版8年級物理“光的直線傳播”一課為例，討論教師如何設(shè)計(jì)課堂活動，引導(dǎo)學(xué)生深度學(xué)習(xí)，將物理學(xué)科核心素養(yǎng)落實(shí)到課堂實(shí)踐中。

3? 我國學(xué)習(xí)進(jìn)階研究的不足與展望

3.1? 研究不足

3.1.1? 構(gòu)建科學(xué)關(guān)鍵能力學(xué)習(xí)進(jìn)階的研究較少

科學(xué)關(guān)鍵能力包括科學(xué)建模能力、科學(xué)解釋能力、科學(xué)論證能力等，是基礎(chǔ)教育階段培養(yǎng)工作的重點(diǎn)。我國對于核心概念學(xué)習(xí)進(jìn)階框架的研究較多，對于關(guān)鍵能力的學(xué)習(xí)進(jìn)階卻較少。核心概念進(jìn)階變量的選取已有一定的理論依據(jù)，如SOLO分類評價(jià)理論、復(fù)雜度層級等，而關(guān)鍵能力中的每一種能力都有不同的進(jìn)階軌跡，對應(yīng)需要不同的進(jìn)階變量，研究尚未能形成統(tǒng)一的體系。事實(shí)上，核心概念+關(guān)鍵能力的整合學(xué)習(xí)進(jìn)階，是未來研究發(fā)展的方向。

3.1.2? 研究并未深入一線教學(xué)

所選取的960篇文獻(xiàn)中發(fā)文量排在前十位的作者及發(fā)文量如表2所示，第一位是北京師范大學(xué)郭玉英教授，十位中有七位是高校教師和研究生，三位是中學(xué)教師?？梢钥闯?，迄今為止，高校是學(xué)習(xí)進(jìn)階領(lǐng)域研究的主力軍，而中小學(xué)一線教師對此了解較少。

一方面，學(xué)習(xí)進(jìn)階的誕生本就源于評價(jià)，是一種頂層設(shè)計(jì)；另一方面，進(jìn)階框架的構(gòu)建需要大量的調(diào)查研究與不斷的修正過程，這也使得中小學(xué)教師對此心有余而力不足。目前，基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的教學(xué)設(shè)計(jì)大多停留在理論層面，沒有經(jīng)過教學(xué)實(shí)踐的檢驗(yàn)。因此，高校與中小學(xué)應(yīng)緊密聯(lián)系與合作，在將研究成果融入課堂教學(xué)的同時(shí)，也通過教學(xué)實(shí)踐來反思理論研究。

3.2? 未來展望

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》將高中物理學(xué)業(yè)質(zhì)量水平劃分為五個(gè)層級，對應(yīng)不同水平考試的命題依據(jù)[7]，是學(xué)習(xí)進(jìn)階應(yīng)用于我國高中物理評價(jià)領(lǐng)域的成熟標(biāo)志。十年來，我國科學(xué)教育領(lǐng)域的學(xué)習(xí)進(jìn)階研究成果顯著，從最開始對國外文獻(xiàn)的引述與分析逐漸轉(zhuǎn)向?qū)W(xué)習(xí)進(jìn)階理論的拓展、實(shí)證框架的建構(gòu)與指導(dǎo)教學(xué)的研究。

在理論拓展層面，郭玉英團(tuán)隊(duì)對物理建模、解釋和論證能力的進(jìn)階理論已有初步探索，但并未推廣至整個(gè)科學(xué)教育領(lǐng)域，對于這些理論的實(shí)證研究也僅停留在該團(tuán)隊(duì)的研究成果；學(xué)生科學(xué)能力的進(jìn)階是各學(xué)科共同培養(yǎng)的結(jié)果，可以嘗試探索跨學(xué)科的科學(xué)能力進(jìn)階理論。在框架建構(gòu)層面，應(yīng)在完善關(guān)鍵能力的進(jìn)階框架后，逐步構(gòu)建概念與能力的整合進(jìn)階框架，以契合學(xué)生知識與能力的發(fā)展過程。在指導(dǎo)教學(xué)層面，應(yīng)在一線教師中組織學(xué)習(xí)進(jìn)階理論的培訓(xùn)，指導(dǎo)教師將理論與實(shí)際教學(xué)相結(jié)合；應(yīng)在基于進(jìn)階理論改善教學(xué)設(shè)計(jì)的同時(shí)，檢測教學(xué)效果以反饋進(jìn)階理論，不斷調(diào)整進(jìn)階框架與教學(xué)方法。

未來學(xué)習(xí)進(jìn)階的發(fā)展應(yīng)當(dāng)構(gòu)建核心概念與關(guān)鍵能力的整合進(jìn)階框架，基于整合理論改善教學(xué)設(shè)計(jì)，并將研究成果與一線教學(xué)緊密聯(lián)系起來，通過實(shí)證研究不斷檢驗(yàn)、反思與調(diào)整，使學(xué)習(xí)進(jìn)階真正成為“連接課程、教學(xué)與評價(jià)的橋梁”。

參考文獻(xiàn)

[1] Smith C， Wiser M， Anderson C W， et al. Implica-tions of Research on Childrens Learning forAssessment： Matter and Atomic Molecular Theory[J].Measurement： Interdisciplinary Research andPerspectives，2006，4（1-2）：1-98.

[2] National Research Council. Taking Science to?School： Learning and Teaching Science in GradesK-8[M].Washington D.C.： National Academies?Press，2007.

[3] 劉晟，劉恩山.學(xué)習(xí)進(jìn)階：關(guān)注學(xué)生認(rèn)知發(fā)展和生活經(jīng)驗(yàn)[J].教育學(xué)報(bào)，2012，8（2）：81-87.

[4] 王磊，黃鳴春.科學(xué)教育的新興研究領(lǐng)域：學(xué)習(xí)進(jìn)階研究[J].課程·教材·教法，2014，34（1）：112-118.

[5] 袁媛，朱寧波.探析國外科學(xué)教育領(lǐng)域的“學(xué)習(xí)進(jìn)階”研究[J].外國中小學(xué)教育，2016（7）：59-64.

[6] 郭玉英，姚建欣.基于核心素養(yǎng)學(xué)習(xí)進(jìn)階的科學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)[J]. 課程·教材·教法，2016，36（11）：64-70.

[7] 中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020：46-48.

*項(xiàng)目來源：江蘇省教育科學(xué)規(guī)劃項(xiàng)目“構(gòu)建USR教師發(fā)展共同體，促進(jìn)教師專業(yè)發(fā)展”（基金編號：J-c/2018/32）。

作者：嚴(yán)映佳，南京師范大學(xué)教師教育學(xué)院碩士研究生，研究方向?yàn)閷W(xué)科教學(xué)（物理）；吳偉，南京師范大學(xué)教師教育學(xué)院，教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)槲锢碚n程與教學(xué)論（210023）。