学习进程理论在化学教学中的应用

范文娟

（扬州大学 化学与化工学院，江苏 扬州 225009）

“学习进程”（简称PLs）目前为止，还未存在一个明确的定义。学习进程已在多项研究中均被提到，涉及课程内容、概念、教学策略等。目前，美国的NRC专家们暂时对学习进程做了一个粗略的定义，PLs主要是指，在一个适当的时间跨度下，人们学习一个重要的知识或者调查研究一个重要的实践领域时，人们的思维逐渐变得更加深入和复杂的假定描述。如果教师能够了解学生的学习进程水平，将有助于改善教师的教学，从而有助于学生拓宽学生自己的学习途径，更有利于教师的因材施教和学生的全面持续发展。

一、学习进程提出的意义

学习进程起源于教育测量与评价的相关研究，在科学领域中最早提出学习进程的是Smith等人，他们将学习进程描述为“一系列连续的并日趋复杂的思考某一知识主题的方式，这些方式在学生的学习过程中有可能适当地相互追随”。[1]这样的学习方式遵循学生的认知方式和身心发展水平，有利于学生循序渐进地学习科学知识。同时Duschl,Schweingruber和Shouse在《让科学走进学校：k-8年级科学的学与教》一书中将学习进程定义为：“学习进程是对连续的并逐渐精致的思考某一科学主题的方式的描述，这些连续的并逐渐精致的思考方式会在学生学习和研究某一主题相当长的一段时间跨度里发生。”[2]学生的学习方式以及思维方式潜移默化的改变都体现了学生特有的一种学习进程水平。学生水平的提高也存在瓶颈区，需要老师的纠正和指导。随后Rea-Ramirez（2008）认为“学生掌握某一个核心概念并不是一次性就形成的，在通向核心概念的过程中他们产生了许多中间概念，因而，这些从教学前概念到形成核心概念的中间概念的相继轮廓就提供了一个学习路径”。[3]当学生对一个核心概念不能理解时，我们是否可以考察这一核心概念的上一水平概念的掌握情况，突破学生的认知障碍，从而对症下药。

由此可知，学习进程（PLs）不仅有利于教师了解学生的学习是否已经达标，而且有助于学生知道下一步该去哪儿，如何做，从而能以最佳方式指导教师和学生的教与学，最终达到双赢。

二、学习进程的理论基础

学习进程源于威尔逊和同事提出的“结构图”（construct map）的概念，他们认为每一个水平代表学生认知水平发展的不同阶段，学生的认知能力是由低水平逐渐向高水平上升的，[4]这和布鲁纳提出的螺旋式课程相似。螺旋式课程认为掌握概念会随时间而发展，但是没有一条清晰的发展路径，并且缺乏实证基础从而没有验证证据，而这些不足之处学习进程却恰恰可以弥补。

建构主义的学习理论重视学生的先验经验，学生的脑海里在开始学习之前就已具备了先前概念（又叫前概念，prior-concept），所学的新知识是以这些“前概念”为基础的。[5]建构主义学习理论描述学习应是一个积极主动的过程，是学生以有意义的方式去主动建构知识的过程。我们知道学生的学习是通过在自己理解的基础上去验证与调整认知的内容及过程，因此，从教材中学习的知识并不一定是他们唯一的答案，真正的学习一定是基于生活情境的。

三、基于学习进程（PLs）研究化教学——以“化学反应中的能量转化”为例

查阅中学阶段的课程标准我们可以清晰地知道，我国义务教育阶段的化学课程标准中对化学反应中能量转化的有关知识没有单独给出专题章节进行学习，但是化学反应的能量观却已经处处渗透在中学教材的各个方面。比如，化学反应与变化的特征、燃烧反应等。此时学生大多是通过宏观想象，如发光放热等现象来感知化学变化中的能量。到了高中阶段，在《普通高中化学课程标准》中，化学反应中能量转化的相关知识是以必修和选修两类模块来介绍的。

当然选修要求明显高于必修部分。对于学生的宏观、微观、符号表征水平的要求逐渐增高。在中学阶段的化学反应与能量中，学生的学习进程水平要求不断提高，从简单的宏观现象的感知到宏观、微观、符号相结合与相互转化的深层次理解。随着时间的推移，学生的学习进程水平不断发展，同一年级不同学生的发展水平又不一样：有的低年级就可以达到高年级水平，有的高年级甚至达不到低年级水平的要求。这就为我们化学老师的课堂教学带来了一系列问题，学生学习进程水平的错乱使得教师必须要针对不同水平提出不同教学策略，才能是每位学生根据自己的水平逐渐与教学目标水平相吻合，从而更有利因材施教。

化学是一门特殊的学科，化学知识的掌握必须要从宏观、微观、符号三重表征水平的角度去学习，因此我以化学反应与能量三重表征的发展水平去了解学生的学习进程水平，从而有助于老师的教学。

（一）教学目标的设计实例

我们以苏教版化学必修2中专题二第二单元的化学反应中的热量为例，设计此单元的教学目标。通过对学生的学情分析可知学生在初三时已学过燃烧的相关概念，再结合自己生活经验，已形成了对热量的感官认知，具备了学习本单元的元认知能力。所以我们可以根据学生当前的学习进程水平设计如下教学目标：

1.通过日常生活体验和实验感知化学反应中能量变化的主要表现形式，能根据反应事实辨别出吸热反应、放热反应，能看懂热化学方程式，初步了解化学键与反应能量的关系。

2.通过实验探究活动感知科学研究的一般流程，了解科学研究的基本方法。

3.通过实验探究开发学习化学的兴趣，从而培养与同伴交流、合作、自我反思、自我评价的学习习惯。

重点难点：吸热反应、放热反应等基本概念的理解。

对于上述教学目标中的1，依据学生的认知规律和身心发展规律，知识的学习进程水平是逐步增加的。由简单到复杂，围绕反应中的能量这一核心概念逐步递进。

学习进程给教师展示了学生的化学学习所历经的多种中间环节和各个学习进程水平上的学习表现。因而，化学教师可以清楚地根据不同进程水平设定适合当前学生进程水平的的学习目标，随之就可以清晰地知道最终目标是如何一步一步分解、细化、连贯、逐渐递进深入的设置于不同的水平阶段，以让学生的思维沿着特定水平的轨迹渐渐深入、精致和延伸。

（二）贴合学生实际认知水平的教学策略实例

我们以苏教版化学的必修2中专题二第三单元的化学能与电能的转化为例加以说明。对此我做了如下图，以表示学生在理解化学能与电能转化这一核心概念时的学习进程过程。

如上图所示，我们没有按照教材的顺序来学习知识，而是按照学习进程水平来一步步学习。学生在学习化学能转化为电能这一概念时，首先我们通过实验知道有原电池这种装置，通过宏观观察实验可知原电池会产生电流，这时学生就会产生疑惑：为什么原电池可以奇妙地产生电流呢？于是通过学习知道产生电流是因为存在电子的得失，正因为电子的得失而发生了化学反应，从而产生了一些宏观上可观察的现象，于是就有了正极反应和负极反应，整个过程实现了化学能向电能的转化，我们从宏观、符号和微观三个层面上步步逼近理解了原电池的概念。

化学是一门特殊的学科，不同水平学生的思维发展也具有差异性如图1所示。在化学教学过程中，如果教师对学生化学学习过程的每个阶段的表征水平都清晰地了解，将有利于教师依据学生的不同学习进程设置与学生实际表征水平相对应的教学目标，设计合适的教学模式，选择最佳教学方法。同时，在教学过程中，不同学科的教师之间也要经常性地就学生的学习进程水平互动交流，合作研究和分享各自教学过程中收集的学生表征水平的数据。这样，教师就可以依据学生的不同学习进程水平，有针对性地进行恰当的教学干预，最终使学生学习进步。例如，要注意的是，学生之间的进程水平存在差异，教师即使掌握了学生的差距，也未必轻易地能进行教与学的调整。因为教师没能了解后续教学系列，即使知道了学生的学习情况，也不能很好地进行后续改进计划。这种操作难以实施的不足影响教师及时向学生提供学习指导和反馈，在此，学习进程就能够弥补这种不足，为教师提供一系列的学习内容。

综上所述，化学教育经历了10年新一轮的改革，积累了许多宝贵的经验。学习进程是从西方引进的一股新热流，具有一定的借鉴和迁移价值。学习进程是目前新兴的研究领域，存在的很多问题还需要深入细致的实证研究，不是照搬照抄。学习进程的研究受国家地区的限制很大，应根据实际情况，设计出一套适用的学生学习进程水平测量工具。当今，不同领域的学者已意识到学习进程的独特魅力，学习进程将进入一个崭新的领地，期待学习进程在化学教学中有新的突破，为化学学科带来强劲的力量。

图片1[6]

[1]义务教育课程标准实验教科书化学九年级下册[M].北京:人民教育出版社,2006.

[2]普通高中课程标准实验教科书化学必修2[M].北京:人民教育出版社,2007.

[3]化学九年级第一学期(试用本)[M].上海:上海科学技术出版社,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]刘恩山.中学生物学教学论[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.