科学教育的新兴研究领域_学习进阶研究_王磊

新型研究领域 。 二 、 学习进阶的源起 关于学习进阶的研究与科学教育三大研究领 域有密切的继承关系 ： 一是学习领域的研究 ， 二 是课程领域的研究 ， 三是评价领域的研究 。 （ 一 ） 从学习领域的发展看学习进阶 从学习理论的发展来看 ， 人们对学习的认识 经历了相当长时间的研究和发展 。 最初的行为主 义者将学习看成行为方式或频率的改变 ， 认为理 解就是收纳一堆事实性或者程序性知识 。 它因忽 视了学习者作为学习主体对学习的影响而受到了 认知主义学习理论的挑战 。 皮亚杰学派对认知学 习理论的贡献主要体现在两大方面 ： 一是揭示个 体认知成长的历程 ， 即提出了个体认知发展的四 个主要阶段 ； 二是揭示个体认知成长的机制 ， 即 — —将 新 的 信 息 纳 入 自 己 的 图 式 内， 顺 同 化— — — 修正自己原有的图式以适应新的信息 。 这 应— 两方面的研究成果分别推动了之后的认知发展心理 学研究，以及关于个人概念以及概念转变的研究。 皮亚杰学派关于认知发展阶段研究的重要意 义在于将认知心 理 学 与 发 展 心 理 学 进 行 了 融 合 。 而被人认为研究 的 局 限 则 主 要 体 现 在 两 个 方 面 ： 一是仅仅关注了个体逻辑推理的阶段化发展即一 般逻辑能力的发展 ， 而忽视了具体内容领域这一 重要的学习变量 ； 二是其所谓的建构不太重视社 会因素和物理环境对个人认知建构的影响 。 而近 三十年来科学教育领域关于专家和新手的研究不 仅论证了具体领 域 知 识 对 于 认 知 建 构 的 重 要 性 ， 同时指出了事实性知识的有效组织才是认知成长 的关键 ， 因为研究发现各个领域的专家都拥有更
第３ ４ 卷第 １ 期 ２ ０ １ ４年１月
研究与借鉴
Ｃ ＵＲ Ｒ Ｉ Ｃ Ｕ Ｌ ＵＭ，Ｔ Ｅ Ａ ＣＨ Ｉ ＮＧ ＭＡＴ Ｅ Ｒ Ｉ Ａ Ｌ ＡＮ Ｄ ＭＥ ＴＨＯ Ｄ
Ｖ ｏ ｌ ． ３ ４，Ｎ ｏ ． １ ，２ ０ １ ４ Ｊ ａ ｎ ｕ ａ ｒ ｙ
科学教育的新兴研究领域 ： 学习进阶研究
［ ７］ ，２ 变。 （ 这一点提示我 Ｇ ｋ ｈ ａ ｎ ｚ ｄ ｅ ｍ ｉ ｒ ０ ０ ７） 们 ， 在研究概念的转变和发展时概念单位的大小
（ 三 ） 从评价领域的发展看学习进阶 在学习进阶的研究兴起之前 ， 科学教育的评 价系统研 发 已 经 具 备 了 相 应 的 基 础 。２ ０ ０ １年美 认识学生如何知道》 国国家理事 会 （ ＮＲ Ｃ） 在 《 （ Ｋ ｎ ｏ ｗ ｉ ｎ Ｗｈ ａ ｔ Ｓ ｔ ｕ ｄ ｅ ｎ ｔ ｓ Ｋ ｎ ｏ ｗ：Ｔ ｈ ｅ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｇ ）这本报 Ｄ ｅ ｓ ｉ ｎ ｏ ｆ Ｅ ｄ ｕ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ａ ｓ ｓ ｅ ｓ ｓ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ ｇ 告中指出评价设 计 应 该 基 于 认 知 和 学 习 的 模 型 ， 教学课程和评价应该具有一致性 。 它指出如果能 够描述学习是如何随着时间而发展的 ， 即评价系 统可以识别 当 前 学 生 的 思 维 、 可 能 的 原 有 认 识 ， 那么下一步就是去使得学生的思维向着更精熟化
［ ２］
自２ ０ ０ ５ 年以来 ， 美 国 自 然 科 学 基 金 （ Ｎ Ｓ Ｆ） 持 续资助了关 于 学 习 进 阶 的 研 究 ， 到 ２ ０ ０ ８ 年， 它 已经至少建立了 １ ５个不同的研究组来开发和研
［ ３］ 究Ｋ １ ２ 年级 的 科 学 领 域 的 学 习 进 阶 。 ２ ０ ０ ９年 －
［ ６］ ，２ 教学促进概念转 变 。 （ 尽管这些典 Ｃ ｈ ｉ ０ ０ ８） 型的概念转变理 论 都 试 图 阐 述 概 念 改 变 的 机 制 ，
但他们所面临的共同难点是个人概念改变相当复 杂 ， 且较难以囊括包含有认知 、 社会以及情意等 诸多方面的因素 。 这使得概念转变研究在今后相 当长的一段时间内仍将是科学教育研究领域的重 要子领域 。 此外 ， 一个值得注意的问题是 ， 有文献将个 人概念及概念转变的已有研究归纳为两大派别倾 向 ： 一类倾向于认为学生头脑中的概念是结构化 的 ， 具有理论的功用 ； 另一类则认为学生头脑中 的概念 是 碎 片 化 的 ， 通 过 相 似 联 结 进 行 概 念 转 ·１ １ ３·
４］ （ 。同 具有 连 接 性 的 知 识 ［ Ｃ ｈ ｉ ＆Ｃ ｅ ｃ ｉ ，１ ９ ８ ７） 时 ， 维果茨基的学习理论一方面通过强调学习的
构 ， 从而引发了 ２ ０世纪７ ０—８ ０ 年 代 个 人 概 念／ 迷思概念及 ２ ０ 世纪 ８ ０ 年代后的概念转变研究的 热潮 。 关于个人概念的研究最初起源于研究者研 究迷信和错误的理解及其来源和对科学学习的影 响。到２ ０ 世纪 ７ ０ 年代中叶 ， 科学教育研究者才 对儿童的概念研究产生浓厚的兴趣 。 早期关于个 人概念主要关注的是学生对于自然现象的理解与 学生认知发展阶段的匹配程度的验证 。 随后 ， 研 究者开始将焦点转向关注学生的想法以及解释内 容 。 研究者们探查各个具体内容领域学生的个人 概念 ， 例如 ， 物理方面主要有力学 、 光学 、 热与 温度 、 电学 、 物质三态变化等概念 ， 化学方面有 化学 平 衡 、 氧 化 还 原 、 酸 碱 中 和 、 共 价 键 、 摩 尔 、 原子与分子等概念 ， 主要研究迷思概念产生 的来源 、 错误的频率 、 阻碍学习的原因以及教师 促进学生概念转变的策略等 。 研究确证了许多迷 思概念的存在 ， 证明了学生的个人概念与科学概 念之间的差异性 。 但是随着这一领域研究发展的
美国 自 然 科 学 基 金 （ Ｎ Ｓ Ｆ） 又 资 助 召 开 了 全 美 “ 学习进阶 ” 研 究 专 题 研 讨 会 。 同 年 ， 国 际 著 名 《 科学教 学 研 究 杂 志 》 （ Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｉ ｎ ） 第 卷第 期专刊讨论 了 该 Ｔ ｅ ａ ｃ ｈ ｉ ｎ ４ ６ ６ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｇ 主题 。２ ０ １ ２ 年， 美 国 新 一 代 科 学 教 育 标 准 的 前 期框架 《 Ｋ １ ２ 科 学 教 育 的 框 架： 实 践、 交 叉 观 － 念和核心概念 》（ Ａ Ｆ ｒ ａ ｍ ｅ ｗ ｏ ｒ ｋ ｆ ｏ ｒ Ｋ １ ２Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ － ：Ｐ ，Ｃ ， ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｃ ｅ ｓ ｒ ｏ ｓ ｓ ｃ ｕ ｔ ｔ ｉ ｎ Ｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｔ ｓ Ｅ ｄ ｕ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｇ ｐ ） ， 以学习进阶的形式呈现学科核 ａ ｎ ｄ Ｃ ｏ ｒ ｅ Ｉ ｄ ｅ ａ ｓ 心观念和科学实践的学段发展 ， 并将之运用到评 价领域 。２ 新一代 ０ １ ３年 ５ 月正式颁布的美国 《 科学教育标准 》 则贯穿着学习进阶研究的成果和 思想 ， 学习进阶是其中不可或缺的关键词 。 不难 发现 ， 学习进阶的研究正在成为科学教育研究的
的科 学 教 与 学 》
收稿日期 ：２ ０ １ ３ ８ ０ ０ ２ 作者简介 ： 王磊 ， 北京师范大学化学学院化学教育研究 所 所 长 ， 教 授 ， 博 士 生 导 师 ， 主 要 研 究 方 向 为 化 学 教 育 ； 黄 鸣 春 ， 北 京 师范大学化学学院化学教育研究博士生 。
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５］ （ ，１ 极限 ［ Ｔ ａ ｏ ＆Ｇ ｕ ｎ ｓ ｔ ｏ ｎ ｅ ９ ９ ９） 的 到 来 ， 研 究者开始不仅关注迷思概念是什么 ， 有哪些 ， 更
希望能够有一种综合的理论来解释和转化它们 。 从１ ９ ８ ０ 年开始 ， 许 多 研 究 者 开 始 提 出 并 强 ） 的 学 习， 逐 步 调概念转变 （ ｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｔ ｕ ａ ｌ ｃ ｈ ａ ｎ ｅ ｐ ｇ 形成了一 些 有 代 表 性 的 概 念 转 变 理 论 。 如 Ｐ ｏ ｓ － ｎ ｅ ｒ等 人 （ １ ９ ８ ２） 的 概 念 转 变 理 论 、Ｃ ｈ ｉ等 人 （ ） 的本 体 论 类 别 转 换 、Ｖ １ ９ ９ ２ ｏ ｓ ｎ ｉ ａ ｄ ｏ ｕ（ １ ９ ９ ４） 的认知架构理论和心智模式等 。 我们可以看到概 念转变研究所试图解决的四大问题 ： 知识是按照 何种方式被误解的 ？ 为什么这种被误解的知识如 此难以改变 ？ 原有知识改变的是什么 ？ 如何设计
［ ９Байду номын сангаас 。 的理解 去 发 展 （ 这本身就是对 ＮＲ Ｃ，２ ０ ０ １） 学习进阶研究的一种预先倡导 。 之 后 Ｍ ａ ｒ ｋ Ｗ ｉ ｌ －
王磊 ， 黄鸣春
（ ） 北京师范大学 化学学院 ，北京 １ ０ ０ ０ ８ ７ ５
学习进阶的 研 究 在 近 十 年 来 逐 渐 成 为 国 际 科 学 教 育 界 的 热 点 研 究 领 域 ， 摘要 ： 它与学习理论 、 课程 、 评价领域的研究具有密切的继承关系 。 目前 ， 科学教育界对 学习进阶的概念界定虽然呈现多样化 ， 但 均 试 图 刻 画 学 生 认 知 和 思 维 模 式 的 变 化 。 学习进阶典型的开发模式有伯克利系统和结构中心设计法 。 已有的学习进阶研究均 是围绕核心概念建构 ， 力图刻画学生知识和能力的不同层级 ， 并将学生的学习表现 作为进阶发展的证据 ， 从而对课程和教学产生影响 。 国际上关于学习进阶的研究成 果对我国科学教育研究具有重要启示 。 学习进阶 ；源起 ；概念 ；开发模式 ； 要素 ；特点 ；局限性 关键词 ： （ ） Ｇ ６ ３ ３ ． ７ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ０ ０ １ ８ ６ ２ ０ １ ４ ０ １ ０ １ １ ２ ０ ７ 中图分类号 ： － － － 一 、 问题的提出 近 年 来， “ 学习进阶 （ ｌ ｅ ａ ｒ ｎ ｉ ｎ ｒ ｏ ｒ ｅ ｓ － ｇ ｐ ｇ ） ” 研究成为西 方 科 学 教 育 领 域 的 一 个 研 究 ｓ ｉ ｏ ｎ ｓ 热点 。２ 加 拿 大 科 学、 数 学 与 技 术 教 育 ０ ０ ４年 《 ，Ｍ 杂志 》（ Ｃ ａ ｎ ａ ｄ ｉ ａ ｎ Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｔ ｈ ｅ ｍ ａ ｔ － ， ｉ ｃ ｓ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ Ｅ ｄ ｕ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ） 第 ４ 卷 第 １ 期 ｇ ｙ 专刊发表关于学生长期科学概念发展的学习进阶 的研究 报 告 。２ ０ ０ ５年美国国家理事会 （ ＮＲ Ｃ） 的报告 《 建立州科学评价体系 》 中提出学习进阶 可能是更好地解决评价 、 课程以及教学连贯性的 工具的观点 ， 并 由 两 个 团 队 （ Ｃ ａ ｔ ｌ ｅ ｍ ｉ ｔ ｈ ｙ 等 ，Ｓ ［ １］ 等 ） 分别开发了学习 进 阶 的 研 究 样 例 。 ２ ０ ０ ７年 将科学带入学校 ：Ｋ 美国国家理事会在 《 ８ 年级 － （ ： Ｔ ａ ｋ ｉ ｎ ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｔ ｏ ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｇ ）中 Ｌ ｅ ａ ｒ ｎ ｉ ｎ ａ ｎ ｄ ｔ ｅ ａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｉ ｎ Ｋ ８ ｒ ａ ｄ ｅ ｓ － ｇ ｇ ｇ 明确指出学习进阶研究在开发更具有连贯性的科 学课程和教学上的潜在价值 。 同时有资料表明 ，
社会性本质从而 弥 补 了 皮 亚 杰 个 人 建 构 的 不 足 ， 另一方面他提出的最近发展区揭示了学习者存在 最适宜学习空间的问题 。 也就是说 ， 如果学习者 现有的知识水平已知 ， 并且通过已有研究发现了 一种可能的学习路径 ， 那么就有可能通过教学促 进学习者最近发展区的学习 ， 这一观点成为学习 进阶研究的理论前提 。 皮亚杰学派关于学习机制研究的一个重要贡 献在于提出学习是基于个体已有经验的积极的建