三维认知教学目标对教学的解释与指导

梁 旭

（浙江省教育厅教研室，浙江 杭州 310012）

关于认知领域的教学目标，我们提出如图1所示的三维结构［1］.

图1

三维认知教学目标与原二维教学目标相比，看上去只增加了“学习水平”维度，其实它不仅丰富了教学目标的结构体系，还真正体现了“教学活动实施的方向和预期达成的结果”这一教学目标的本质内涵.下面就三维认知教学目标对教学实际的解释与指导作用进行讨论.

1 三维认知教学目标对教学实践的解释

1.1 二维教学目标的不足

教学目标是“教学活动实施的方向和预期达成的结果”.安德森提出的二维教学目标，是否反映了教学目标的内涵呢？下面以“平抛运动”为例进行讨论（见表1所示）.

表1

上述教学目标缺陷之一为仅对新授课表述了教学目标.虽然内容上已经涉及“平抛运动的轨迹与方向”、“平抛运动规律”（或“平抛运动模型”）和“平抛运动方法”，但缺乏对高中阶段学生掌握与运用“平抛运动”知识相应的内容和过程的整体思考，不能揭示“平抛运动”教学活动的实施方向.如这一教学目标不能回答是否完成了“平抛运动”新课教学后，不再需要单元复习及综合复习课，学生就能够解决相关问题？或者“平抛运动”新授课后为什么还需要上单元复习和综合复习课？这些课的教学目标怎么确定？

上述教学目标缺陷之二为虽然对知识内容维与认知过程维进行了描述，但因其在内容表述上比较笼统，使得不同专业发展水平的教师对内容的丰富与完整程度有不同的理解，影响了教学活动“预期达成的结果”的清晰性.以“平抛运动”为例，部分年青教师忽略了事实性知识、方法性知识的目标，仅将它定位为“规律”教学，关注学生对分运动与合运动的速度、位移关系式的掌握.有经验的教师还会增加方法性目标，将“平抛运动”作为曲线运动处理方法的一个案例，既关注学生对分运动与合运动的速度、位移关系式的掌握，又关注对运动合成与分解方法的掌握.更有经验的教师会将“平抛运动”定位为“模型”进行教学，首先让学生观察不同类型的曲线运动（获得事实性知识），依据运动特征进行归类，在归类的基础上进行分析与估算，确定初速方向水平、空气阻力可忽略的这一类为“平抛运动”（建模），然后研究这一模型遵循的规律.显然，将“平抛运动”作为“模型”进行教学，具有更加全面的教学目标.

1.2 认知三维教学目标揭示了教学活动实施的方向

在物理教学实际中，确实存在教学活动实施方向的问题.如“相互作用”这部分内容在教科书中是通过 “重力”、“弹力”、“摩擦力”、“受力分析”、“力的合成”和“力的分解”等分节学习的，这些知识内容的前、后排列是由知识内容之间的关系确定的，一般不能改变.

另一种体现“教学活动实施方向”的是“新授课——单元复习课——综合复习（问题解决）”.但因其体现的是一种外在形式，而非内在本质联系，不同的教师就会有不同的做法.如教师完成“相互作用”这一章新授课后，会进行单元复习，在高三阶段还会进行“相互作用”的综合复习课.有经验的教师会在“相互作用”新授课教学完成后，开设平衡状态下的“受力分析”的专题复习，在“牛顿运动定律”或“曲线运动”新授课完成后，再开设变速状态下的“受力分析”专题复习课.

教师对“教学活动实施方向”的不明白，导致出现如下的困惑：单元复习课和综合复习课用来干什么（教学目标是什么）？单元复习与综合复习课应该怎样进行组织和安排？

三维认知教学目标非常清晰地揭示了教学活动实施方向.新授课只能使学生在大脑中形成“单一结构水平”及“多元结构水平”的知识结构，只能解决理解和简单应用的问题，无法解决有一定综合性的习题.通过单元复习课，对“多元结构水平”的知识进行联系与区分、整理与提升，使其成为清晰、稳定的“关联结构水平”的知识结构，学生就能解决有一定综合性的问题.通过综合复习课，应用“关联结构水平”的知识结构解决实际问题，在解决的过程中不仅习得与实际问题相关的背景知识，更重要的是习得解决实际问题的方法与策略，使“关联结构水平”的知识结构内容得到了扩展；通过综合复习课，应用“关联结构水平”的知识结构解决实际问题，在解决实际问题的过程中，对问题的分类完成从表面相似到本质相同的提升，使“关联结构水平”的知识结构内容得到了更深层次的整理与提升，更加抽象化，达到“抽象扩展水平”，到达这一水平的学生，就会表现出灵活、高效解决问题的特征.

三维认知教学目标明确揭示了知识结构与学生学习水平的关系，符合认知心理学的观点，即“结构决定功能”——学生的学习水平其实就是其知识结构处于不同层次，及知识结构是否清晰、稳定、完备的体现.

三维认知教学目标揭示了知识结构的建构过程与方向，与二维教学目标只关注离散“知识点”的建构不同，三维认知教学目标既重视离散“知识点”的建构，也关注知识的整合、拓展，即知识间“良好结构”的建构.对这一问题的清晰认识，能够解释为什么几乎所有的学校都需要开设大量的复习课（含单元与综合的教学）.对这一问题的清晰认识，也对课程标准制定与教材编写提出了要求，因为之前的课程标准制定及教材编写常常只考虑了新授课的教学时间.

教学实践中有一个“一步到位”的问题常常困惑教师与管理者，即高考试题是否可以在新课教学时呈现？这一问题之所以长期存在，就是因为“各有道理”.其实笼统地回答是没有意义的，因为求解不同的高考试题所对应的知识结构水平是不一样的.现在我们可以清晰地回答这一问题，选择与“多元结构水平”相近的“高考题”让学生求解是合理的；选择与“多元结构水平”相距甚远的“高考题”让学生求解是不合理的.

1.3 三维认知教学目标体现了预期达成的结果

三维认知教学目标体现了“预期达成结果”的最终结构化目标，如“电容器”最终目标是“多元结构水平”，“电容”最终目标是“关联结构水平”，而“带电粒子在电场中的运动”最终目标是“抽象扩展水平”.

结构化的最终目标必须体现在每一课时的具体目标中，首先是学习内容的细化与通俗化.细化指将事实性知识、概念性知识、方法性知识和元认知知识进一步细化，通俗化指将上述4类知识的下属内容用教师熟悉的“话语系统”表述［2］.其次是采用符合学生大脑贮存与提取的教学目标——文字叙述清晰与完整、表象清晰（图片、视频中的关键、主要特征的明确）、动作、思维技能熟练、稳定与自动化等，目的是提高教学效率和让不同水平的教师更易把握，相关案例如表2所示.

表2

续表

上述教学目标表示方法，十分明确与清晰地体现了教学活动预期达成的结果.这一教学目标与传统的教学目标相比，不仅丰富了教学目标的内容，提升了教学目标的精确性，还明确了教学目标的属性，便于教师进行学习条件分析与教学设计.

2 三维认知教学目标对教学的指导

从三维认知教学目标可以看出，学生不仅需要进行不同类型的知识学习，还需要提升学习水平（优化知识结构），在不同的阶段这二者之间既各有侧重，又相互交叉.另外，不同类型知识的学习与不同阶段知识结构的优化，都有适合自身的认知过程.所以，学习内容、学习水平与认知过程三者之间存在丰富与复杂的关系.

2.1 选择适合教学实际的教学目标表达形式

教学目标要对教学产生指导作用的前提是将研制的教学目标清晰地表述.三维认知教学目标是一个立体结构，很难清晰表述，必须转化为多个二维结构才可能进一步细化表述.

例如受到“磁共振”或“CT”的启发，是否也可以采用“断层扫描”的方法将三维教学目标转化为二维教学目标.通过思考我们认识到，如果教学目标要适合教学实际的需要，机械的“断层扫描”方法并不可行，下面我们将针对不同类型的课，通过分析教学目标3个维度的重要性，实现结构的转化.

（1）新授课.

新授课通常是学习新知识，围绕几个知识点，或一个知识点的不同方面进行教学，知识结构处于“单一结构水平”或“多元结构水平”，由于知识结构简单及确定，所以“学习水平”这一维并不包含丰富内容，重要性下降.

“学习内容”维中的知识分类（如事实性知识、方法性知识，或者如现象、概念、模型等）关系到学习条件分析和教学模式选择，另外，教师要研制内容比较完整的教学目标，需要有内容维框架的引导，所以“学习内容”的重要性不言自明.

新授课涉及的知识类型比较丰富，不同知识有不同的认知过程（方式），如物理现象可以通过呈现，让学生观察与记忆；物理概念就须通过具体案例的分析与共同特点（本质特征）的归纳来习得等等.所以，在教学目标中明确不同学习内容的认知过程也是必须的.经过前面的讨论，在新授课教学时，应选择 “学习内容——认知过程”这二维作为教学目标的表述维度.

“学习内容——认知过程”的二维教学目标其实就是安德森提出的教学目标.

（2）单元复习课.

单元复习课通常是同一单元、或同一模块内不同单元相关知识的梳理，也可是几个知识点之间联系与区分.从“学习水平”维度来看，单元复习课大多是从“多元结构水平”向“关联结构水平”的转化（知识的联系与区分），也可以是局部知识从“关联结构水平”向“抽象扩展水平”转化（知识的整理与方法的习得）.由于单元复习课的最主要功能就是提升学生的“学习水平（知识结构水平）”，这一维度的重要性是显然的.从“学习内容”的维度来看，不同的知识存在与同一单元、同一模块内其他单元知识的关联，也存在着少量方法的习得，这些具体的学习内容必须得到呈现，“学习内容”维也是非常重要的.从“认知过程”的维度来看，单元复习课可能存在理解、应用、分析、评价、创造等多种认知过程，考虑到单元复习课已经不同于新授课，无须根据教学内容确定认知过程，以便分析学习条件与确定教学模式，基于上述考虑，在单元复习课教学时，“认知过程”维相对不太重要.“学习内容——学习水平”作为二维教学目标的表述方式是合理的.

在实际教学中，教师感觉单元复习课远比新授课要复杂.其中之一是不同教师确定的教学目标差异较大，这一方面反映了单元复习课缺乏教学目标理论的指导，另一方面也揭示了教学目标内容的确定上存在自身的特殊性——单元复习课有关知识内容的习得通常与解决问题的情景有密切联系，离开具体问题的教学内容显得空洞，所以教学目标表述时，“典型案例”与“教学目标内容”成为一对“孪生兄弟”.

单元复习课中的习题是为了达成教学目标而设置的，某一题目的价值就是在于通过问题求解后获得明确、清晰的知识与方法，所以典型案例的教学目标也必须明确表述，否则就会使教学陷入“只见题目，不见结构”的低效状态.

综上所述，单元复习课的教学目标可用如表3所示的方式表示.

表3

（3）综合复习课.

综合复习课通常是不同模块之间知识联系与区分的梳理，也有大量解决问题方法与思维策略的习得.

从“认知过程”维度来看，综合复习课的几乎所有学习内容并不只是对应单一的认知过程，而涉及应用、分析、评价、创造等多种认知过程，所以对综合复习课的学习内容确定认知过程已经没有价值与必要.

从“学习水平”维度来看，综合复习课大多是从“关联结构水平”向“抽象扩展水平”转化.“抽象”是对知识意义的更本质把握，如“平衡状态”这一物理概念，从“静止、匀速直线运动”到“加速度为零”，再到“合外力为零”，经历了从表象到本质，从单一因素到全面认识的转化.在这一过程中，知识的表征更加抽象与本质.“拓展”是对知识结构的丰富，在传统教学中，教师更多关注的是“现象、概念和规律”，这其实只包括事实性知识和概念性知识，从目标内容维可以看到，方法性知识与元认知知识也是教学目标内容重要的组成部分，所以“拓展”就是将大量“方法与策略”纳入知识结构，增加知识结构解决问题的功能.

从“学习内容”维度来看，不同的知识存在与其他知识的关联，也存在着大量方法与策略的习得，这些具体的学习内容必须得到呈现.综合复习课有关知识内容、方法与策略的习得通常与解决问题的情景有密切联系，所以“典型案例”与“教学目标内容”仍然是一对“孪生兄弟”.

与单元复习课的教学目标相似，综合复习课的教学目标可如表4所示.

表4

续表

2.2 教学目标研制要处理好的几个关系

前面我们确定了不同学习阶段教学目标表述的方式，但好的教学目标不仅需要合适的形式，更需要合适的内容.

（1）教学目标内容确定的依据.

确定教学目标的内容涉及到学生应该习得什么才具有基本的科学素养这一问题.教学目标内容框架已经在文献［1］中得到清晰表述.这里要讨论的是如何研制具体的教学目标.

学生应该习得的内容应该满足学科进一步学习及运用知识解决问题的需要.在物理教学实际中，新授课的教学目标对于许多教师来说是通过阅读、分析教科书所述内容的知识结构进行确定的，如果仅用此方法，学习内容中的事实性、概念性知识应该是比较完整的，但缺少方法与策略方面的知识.一些优秀的教师常常既研究教科书的知识结构，又研究学生课后需要求解的习题，在整合两者的基础上确定新授课的教学目标.我们认为这些优秀教师的做法是符合教学目标理论的，研究学生课后需要求解的习题的实质是确定学生需要学习与掌握的方法与策略目标.

单元复习课与综合复习课已经没有新的知识，如何确定教学目标？按照三维认知教学目标理论，虽然没有了新的知识，但学习应该朝向知识之间联系更紧密、综合性更强、层次更清晰、方法与策略更丰富的方向发展，这一过程的困难程度不亚于新知识的学习.

在知识结构不断向更高层次发展过程中，知识之间的关系发生变化，也会产生新的内容，如知识之间的联系与区分，知识的分类与分层，知识的整理与提升，特别是方法性、策略性、条件性知识的习得，极大地提高了运用知识解决问题的功能.

需要说明的是，知识的变化虽然可以结构化表述，但结合案例可能更生动，另外，方法与策略学习总是与问题解决紧密相连，所以单元复习课和综合复习课在教学目标确定时，首先需要研究试题，研究解决这些试题所需要的知识、方法和策略，并根据知识结构建构的内在规律将其设置在不同水平上，承担起完成知识结构水平转化的功能.

一些教师有如下的困惑：我不知道做了多少高考题、模拟题，为什么意识不到方法与策略目标呢？我们认为，这既跟教师的教学目标理论框架是否清晰与完备有关，还跟教师能否透过题目“看到”题目核心的知识结构有关，这正是教师引领学生“走出题海”，减轻学习负担所需要的本领.

（2）课内与课后的关系.

通常，教学目标被认为是课堂教学的目标.其实，教学目标是针对学生的学习活动设置的，不区分课内与课外.

如教师让学生观察“空调、冰箱是否一直连续工作”，“公路转弯处路面的高低情况”等就是让学生习得事实性知识.

又如，学生的课后练习，教师们都知道是必须的，但教师常规的做法是“跟着习题集走”.如果是基于课内与课外教学目标协调统一的课后练习设计，必须满足：① 遵循方法教学的规律，学生先体验，后总结归纳方法，再通过运用方法达到习得方法及适用条件；② 遵循策略教学的规律，学生先尝试，后理解策略，通过运用掌握策略及迁移；③ 课内与课外分工协同，合力建构知识.

基于教学目标指导下的学习活动，在例题、习题方面应该具有如下特点：首先，例题是依据教学目标结构性配置的，例题的典型性与全面性影响着学生所建构的知识结构的完备程度；第二，习题是依据不同知识学习的条件而配置的，如方法、策略不是靠死记硬背习得的，而是需要通过在问题情景中运用才能掌握的，所以习题必须针对教学目标中的方法、策略来配置，习题配置的好坏影响着学生所建构的知识结构的牢固程度.

我们期待按照三维认知目标理论重构已有的、处于自然状态的例题、习题系统，在实践中进一步优化，使学生的“做题”科学化、精细化.

1 梁旭.完善物理教学目标的结构［J］.物理教学，2013（5）.

2 梁旭.拓展物理教学目标的内容［J］.物理教学，2012（9）.