學習進程理論在化學教學中的應用

范文娟

（揚州大學 化學與化工學院，江蘇 揚州 225009）

“學習進程”（簡稱PLs）目前為止，還未存在一個明確的定義。學習進程已在多項研究中均被提到，涉及課程內容、概念、教學策略等。目前，美國的NRC專家們暫時對學習進程做了一個粗略的定義，PLs主要是指，在一個適當的時間跨度下，人們學習一個重要的知識或者調查研究一個重要的實踐領域時，人們的思維逐漸變得更加深入和復雜的假定描述。如果教師能夠了解學生的學習進程水平，將有助于改善教師的教學，從而有助于學生拓寬學生自己的學習途徑，更有利于教師的因材施教和學生的全面持續發展。

一、學習進程提出的意義

學習進程起源于教育測量與評價的相關研究，在科學領域中最早提出學習進程的是Smith等人，他們將學習進程描述為“一系列連續的并日趨復雜的思考某一知識主題的方式，這些方式在學生的學習過程中有可能適當地相互追隨”。[1]這樣的學習方式遵循學生的認知方式和身心發展水平，有利于學生循序漸進地學習科學知識。同時Duschl,Schweingruber和Shouse在《讓科學走進學校：k-8年級科學的學與教》一書中將學習進程定義為：“學習進程是對連續的并逐漸精致的思考某一科學主題的方式的描述，這些連續的并逐漸精致的思考方式會在學生學習和研究某一主題相當長的一段時間跨度里發生?！盵2]學生的學習方式以及思維方式潛移默化的改變都體現了學生特有的一種學習進程水平。學生水平的提高也存在瓶頸區，需要老師的糾正和指導。隨后Rea-Ramirez（2008）認為“學生掌握某一個核心概念并不是一次性就形成的，在通向核心概念的過程中他們產生了許多中間概念，因而，這些從教學前概念到形成核心概念的中間概念的相繼輪廓就提供了一個學習路徑”。[3]當學生對一個核心概念不能理解時，我們是否可以考察這一核心概念的上一水平概念的掌握情況，突破學生的認知障礙，從而對癥下藥。

由此可知，學習進程（PLs）不僅有利于教師了解學生的學習是否已經達標，而且有助于學生知道下一步該去哪兒，如何做，從而能以最佳方式指導教師和學生的教與學，最終達到雙贏。

二、學習進程的理論基礎

學習進程源于威爾遜和同事提出的“結構圖”（construct map）的概念，他們認為每一個水平代表學生認知水平發展的不同階段，學生的認知能力是由低水平逐漸向高水平上升的，[4]這和布魯納提出的螺旋式課程相似。螺旋式課程認為掌握概念會隨時間而發展，但是沒有一條清晰的發展路徑，并且缺乏實證基礎從而沒有驗證證據，而這些不足之處學習進程卻恰恰可以彌補。

建構主義的學習理論重視學生的先驗經驗，學生的腦海里在開始學習之前就已具備了先前概念（又叫前概念，prior-concept），所學的新知識是以這些“前概念”為基礎的。[5]建構主義學習理論描述學習應是一個積極主動的過程，是學生以有意義的方式去主動建構知識的過程。我們知道學生的學習是通過在自己理解的基礎上去驗證與調整認知的內容及過程，因此，從教材中學習的知識并不一定是他們唯一的答案，真正的學習一定是基于生活情境的。

三、基于學習進程（PLs）研究化教學——以“化學反應中的能量轉化”為例

查閱中學階段的課程標準我們可以清晰地知道，我國義務教育階段的化學課程標準中對化學反應中能量轉化的有關知識沒有單獨給出專題章節進行學習，但是化學反應的能量觀卻已經處處滲透在中學教材的各個方面。比如，化學反應與變化的特征、燃燒反應等。此時學生大多是通過宏觀想象，如發光放熱等現象來感知化學變化中的能量。到了高中階段，在《普通高中化學課程標準》中，化學反應中能量轉化的相關知識是以必修和選修兩類模塊來介紹的。

當然選修要求明顯高于必修部分。對于學生的宏觀、微觀、符號表征水平的要求逐漸增高。在中學階段的化學反應與能量中，學生的學習進程水平要求不斷提高，從簡單的宏觀現象的感知到宏觀、微觀、符號相結合與相互轉化的深層次理解。隨著時間的推移，學生的學習進程水平不斷發展，同一年級不同學生的發展水平又不一樣：有的低年級就可以達到高年級水平，有的高年級甚至達不到低年級水平的要求。這就為我們化學老師的課堂教學帶來了一系列問題，學生學習進程水平的錯亂使得教師必須要針對不同水平提出不同教學策略，才能是每位學生根據自己的水平逐漸與教學目標水平相吻合，從而更有利因材施教。

化學是一門特殊的學科，化學知識的掌握必須要從宏觀、微觀、符號三重表征水平的角度去學習，因此我以化學反應與能量三重表征的發展水平去了解學生的學習進程水平，從而有助于老師的教學。

（一）教學目標的設計實例

我們以蘇教版化學必修2中專題二第二單元的化學反應中的熱量為例，設計此單元的教學目標。通過對學生的學情分析可知學生在初三時已學過燃燒的相關概念，再結合自己生活經驗，已形成了對熱量的感官認知，具備了學習本單元的元認知能力。所以我們可以根據學生當前的學習進程水平設計如下教學目標：

1.通過日常生活體驗和實驗感知化學反應中能量變化的主要表現形式，能根據反應事實辨別出吸熱反應、放熱反應，能看懂熱化學方程式，初步了解化學鍵與反應能量的關系。

2.通過實驗探究活動感知科學研究的一般流程，了解科學研究的基本方法。

3.通過實驗探究開發學習化學的興趣，從而培養與同伴交流、合作、自我反思、自我評價的學習習慣。

重點難點：吸熱反應、放熱反應等基本概念的理解。

對于上述教學目標中的1，依據學生的認知規律和身心發展規律，知識的學習進程水平是逐步增加的。由簡單到復雜，圍繞反應中的能量這一核心概念逐步遞進。

學習進程給教師展示了學生的化學學習所歷經的多種中間環節和各個學習進程水平上的學習表現。因而，化學教師可以清楚地根據不同進程水平設定適合當前學生進程水平的的學習目標，隨之就可以清晰地知道最終目標是如何一步一步分解、細化、連貫、逐漸遞進深入的設置于不同的水平階段，以讓學生的思維沿著特定水平的軌跡漸漸深入、精致和延伸。

（二）貼合學生實際認知水平的教學策略實例

我們以蘇教版化學的必修2中專題二第三單元的化學能與電能的轉化為例加以說明。對此我做了如下圖，以表示學生在理解化學能與電能轉化這一核心概念時的學習進程過程。

如上圖所示，我們沒有按照教材的順序來學習知識，而是按照學習進程水平來一步步學習。學生在學習化學能轉化為電能這一概念時，首先我們通過實驗知道有原電池這種裝置，通過宏觀觀察實驗可知原電池會產生電流，這時學生就會產生疑惑：為什么原電池可以奇妙地產生電流呢？于是通過學習知道產生電流是因為存在電子的得失，正因為電子的得失而發生了化學反應，從而產生了一些宏觀上可觀察的現象，于是就有了正極反應和負極反應，整個過程實現了化學能向電能的轉化，我們從宏觀、符號和微觀三個層面上步步逼近理解了原電池的概念。

化學是一門特殊的學科，不同水平學生的思維發展也具有差異性如圖1所示。在化學教學過程中，如果教師對學生化學學習過程的每個階段的表征水平都清晰地了解，將有利于教師依據學生的不同學習進程設置與學生實際表征水平相對應的教學目標，設計合適的教學模式，選擇最佳教學方法。同時，在教學過程中，不同學科的教師之間也要經常性地就學生的學習進程水平互動交流，合作研究和分享各自教學過程中收集的學生表征水平的數據。這樣，教師就可以依據學生的不同學習進程水平，有針對性地進行恰當的教學干預，最終使學生學習進步。例如，要注意的是，學生之間的進程水平存在差異，教師即使掌握了學生的差距，也未必輕易地能進行教與學的調整。因為教師沒能了解后續教學系列，即使知道了學生的學習情況，也不能很好地進行后續改進計劃。這種操作難以實施的不足影響教師及時向學生提供學習指導和反饋，在此，學習進程就能夠彌補這種不足，為教師提供一系列的學習內容。

綜上所述，化學教育經歷了10年新一輪的改革，積累了許多寶貴的經驗。學習進程是從西方引進的一股新熱流，具有一定的借鑒和遷移價值。學習進程是目前新興的研究領域，存在的很多問題還需要深入細致的實證研究，不是照搬照抄。學習進程的研究受國家地區的限制很大，應根據實際情況，設計出一套適用的學生學習進程水平測量工具。當今，不同領域的學者已意識到學習進程的獨特魅力，學習進程將進入一個嶄新的領地，期待學習進程在化學教學中有新的突破，為化學學科帶來強勁的力量。

圖片1[6]

[1]義務教育課程標準實驗教科書化學九年級下冊[M].北京:人民教育出版社,2006.

[2]普通高中課程標準實驗教科書化學必修2[M].北京:人民教育出版社,2007.

[3]化學九年級第一學期(試用本)[M].上海:上?？茖W技術出版社,2007.

[4]Roberts，L.，Wilson，M. & Draney，K.. The SEPUP Assessment System：an Overview. BEA Report Series [R].Berkeley：University of California,1997.6.

[5]劉恩山.中學生物學教學論[M].第2 版.北京:高等教育出版社.2003.46-52.

[6]Shawn Y.Steven,Cesar Dellgado﹠Joseph S.Krajcik.Dveloping a Hypothetical Multi Dimensioal Learning Progression for the Nature of Matter[J].Journal of research in science teaching,2010,47(6):689-670.