基于“学习进阶” 优化教学设计——以初中科学“根”的学习为例

□杨尧飞 胡梦翔

（1.宁海县教育局教科室，浙江宁海 315600；2.宁海县胡陈乡初级中学，浙江宁海 315632）

学习进阶理论是近年来教育界比较热门的一个新研究方向，描述了学生在学习某一主题时所遵循的学习路径，其中包含进阶起点、进阶终点、进阶变量、中间水平等要素。进阶起点是学生在学习前已有的认知和学情，进阶终点是要求学生达到的水平，在起点与终点之间是学生在学习过程中认知发展的逐层变化，包含多个进阶变量。在实施过程中，教师遵循由浅入深、由现象到本质、连续且螺旋上升的基本原则，引导学生基于脑海中的已有概念、经验递进学习，各个击破，最终达到进阶终点。进阶学习的路径图，可以直观形象地整合成如图1所示。

图1 进阶学习的路径图

因此，教师在备课时需要针对不同的学习内容设计清晰可循的学生思维走向图，引导其对知识的理解不断丰富、精致和深入。这种学习过程就像“爬山”，教师除了指引学生爬山的方向，还需帮助学生找到每一步的“脚踏点”，一步一步攀登知识高峰，建构有意义的认知，最终实现教学目标。

初中科学“根”的教学内容与学生生活较为贴近，其中根的形态、功能等概念学生已有所了解，但是这些知识是碎片化、纯经验性或者错误的。比如学生前概念中已知直根系、须根系相关名词并可以模糊描述，但此块内容的教学目标为建构直根系、须根系形态模型并能准确区别两者，相对比教学目标还存在一定差距。故本文从学习进阶的视角出发对初中科学“根”一课规划进阶路径，围绕“根”的主题，根据目标分解，首先划分5个进阶变量。相当于5个知识板块（或知识点），然后针对每个进阶变量又设计风格各异的学习路径图。具体的学习进阶分解图如图2 所示。这样的进阶分解分散了教学难点，从而可以更好地描述学生在学习活动中的思维变化，帮助学生从最初的模糊理解到最终的科学理解。

图2 根的学习进阶分解图

下面把“根”的学习分解成5个进阶变量，即5个知识板块，每个进阶变量又分别设计多种学习路径，循序渐进，予以落实。

一、进阶变量1（知识板块1）——“根的形态”学习路径

进阶起点：知道根的形态有直根系、须根系两种类型，但对直根系、须根系的概念理解模糊。

学习水平1：大致能够将教师提供的不同植物根据根系的特点进行分类，但无法区分其中一些易混淆的植物根系。

学习水平2：通过观察、对比其他组的分类结果，进行分析、归纳，知道直根系、须根系的区别。

学习水平3：掌握直根系、须根系的概念，建构根的形态模型。

进阶终点：掌握直根系、须根系的概念，并知道两者区别在于有无明显的主根；建构根的形态模型；培养观察、比较、分析、协作和归纳等能力，并体会分类的学习方法。

【解析】此学习路径中，教师提供多种植物根系让学生进行区分，可以激活并检测学生前概念，以便将前概念充分暴露出来。紧接着，选择有代表性的分类结果进行投影，让全班学生来分析、比较、归纳，利用学生的分类结果帮助有错误或者不完整前概念的学生进行纠正、完善，从“揪错”到“纠错”，再从“纠错”到“究错”，最终共同完成建构“根的形态”模型。

二、进阶变量2（知识板块2）——“根尖的形态”学习路径

进阶起点：学生没有根尖相关的前概念，对根尖一无所知。

学习水平1：通过观察不同类型植物的根，发现最前端非常相似（教师有意识地重点引导观察对象）。

学习水平2：肉眼整体观察教师提供的新培养萝卜根的前端，认识根前端的大体形态和颜色。

学习水平3：放大镜局部观察，进一步了解根尖中根毛位置和长度（见图3），建构根尖概念。

图3 根毛放大图

进阶终点：知道从根的顶端到长有根毛的一段叫根尖；体会由宏观到微观的观察方法。

【解析】此学习路径中，由于学生对根尖的前概念基本空白，故教师提供新培养的萝卜根尖为学生提供感性认识，激发学习热情。并且观察过程由表及里（从肉眼到放大镜），符合认知规律，能够帮助学生有效建构根尖的概念。

三、进阶变量3（知识板块3）——“根尖的结构”学习路径

进阶起点：知道进一步观察根尖的内部微观结构需要用显微镜。

学习水平1：通过观察大麦、玉米、洋葱纵切后在显微镜下的结构图，发现三者根尖结构相似，具有共同特点。

学习水平2：根据根尖结构的相似性进行区域划分，可能分为3 块区域（将分生区和伸长区划分为一块区域），也可能分为4块区域，或者可能存在其他不同分法。能够初步说出划分依据，但并不完整。

学习水平3：通过对比、分析其他组的分区域情况进行讨论，最终确定划分为4 个区域，但学生只知道各区域零散的结构特点，比如伸长区细胞长、分生区细胞核相对比较大等，未建构清晰的根尖结构模型。

学习水平4：通过教师PPT 中所呈现表格（见表1）的引导，进一步比较、归纳各区域的细胞结构特点，建构清晰的根尖结构模型。

进阶终点：通过讨论、分区、评价、说理等过程，体会并掌握根冠、分生区、伸长区、根毛区各区域的细胞结构特点，从中比较完整地建构起根尖结构模型；培养观察能力和求同比较、求异比较的思维。

表1 植物根尖细胞结构特点

【解析】此学习路径中，学生分组寻找不同植物根尖结构的异同，然后自主分区域、说理，当出现多种分区域结果时再进行相互对比、说理、纠正，确定合理的分区域结果，特别要注意求同比较与求异比较，最后归纳、完善各区域的细胞结构特点（即为分区域理由），在整个过程中学生的思维螺旋式上升，从不完善到完善，逐步建构起清晰的根尖结构模型。

四、进阶变量4（知识板块4）——“根尖的功能”学习路径

进阶起点：不清楚根尖各区域功能，无法独立分析各区域之间的关系。

学习水平1：根据细胞特点，可能猜测细胞增加主要在分生区或伸长区，少部分学生能够联想到与细胞核相对大小有关，但大部分学生无法说出明确的理由。

学习水平2：基于前概念不足，故教师直接告知分生区功能，从而知道细胞增加主要在分生区，明确分生区的功能。在此基础上，学生生成一些与根尖生长慢镜头相关的疑惑，比如根在土壤中会不会有磨损？根不断向土壤中推进的动力来自哪里？等等。

学习水平3：针对课堂生成的问题，依次进行解惑。易猜到根冠的功能，并能够分析在摩擦过程中根冠顶端细胞数目不断在减少，而根冠基部由于分生区细胞的不断分裂补充，使该区域内细胞数目总体保持稳定，从而树立起各区域间的细胞不断演变的观念。

学习水平4：根据细胞的形状特点，学生直观猜测根在土壤中不断推进的动力主要来自于伸长区，因为伸长区的细胞形状较长，而忽略了分生区细胞从立方体形变为长方体形的动态变化过程，分生区细胞不断分裂生长，逐步演变为伸长区细胞，这才是真正的动力源泉，进一步体会各区域间细胞在不断演变，存在一定的相互联系。

学习水平5：能够推理伸长区的细胞进一步长大、成熟后变为根毛区细胞，据此粗略猜测根毛区细胞功能，同时因为根毛的存在，大大增加了与土壤的接触面积，学生可能未意识到根毛在这个区域的重要价值（今后可迁移到小肠绒毛的学习）。

学习水平6：知道根毛是通过增大与土壤的接触面积，从而能够更好地吸收水分和无机盐，整体理解根尖的结构与功能是相适应的。

进阶终点：掌握并理解根冠、分生区、伸长区、根毛区各区域的功能；知道根尖四区域之间是互相连续、依次向前动态发展变化的；领悟结构与功能相适应的辩证关系；培养逻辑思维能力；进一步明白事物都是普遍联系的。

【解析】课堂中即时生成的教学资源是学生真实学情的反映，是学生的最近发展区，教师将学生在课堂中生成的问题作为教学“助推器”，帮助学生从低水平认知向高水平认知进阶，帮助学生析疑解难，最终理解各区域之间的相互关系，并建立根尖各结构与功能相统一的生物观。

五、进阶变量5（知识板块5）——“根的功能”学习路径

进阶起点：基于问卷调查（以本县8所初中学校的学生样本为例），68.3%的学生只知道根具有吸收、固定功能，31.7%的学生通过课外阅读、新闻报道等途径知道根还具有其他功能。

学习水平1：通过图片（图4）可直观判断榕树在空气中的根具有支持作用，从而认识支持根并知道其作用。

学习水平2：判断哪一部分是番薯的根（见图5），大部分认为A，B 是根，少部分认为A，B，C均是根。

图4 榕树根

图5 番薯根

学习水平3：通过相互之间不同答案的讨论，知道图5 中的C 也是根，与普通根相比更加膨大，可以储藏更多的营养，从而认识贮藏根。

进阶终点：知道与常见的根在形态、功能等方面存在较大区别的根称为变态根。

【解析】在学生进阶起点的基础上，此学习路径遵循由易入难的认知顺序，引导学生先认识支持根，再认识贮藏根，符合学生的认知规律。其中学生对于判断哪一部分是番薯的根存在不同思考，学习水平2 中的不同组别学生，产生不同的判断，对比后产生认知冲突，纠正前概念的错误思维，从而更好地理解共性与个性的辩证关系。

通过对“根”的学习进阶的阐释，我们可以将总的课堂教学目标科学细化，使知识更具有连贯性、层次性、逻辑性。5 个进阶变量的设计，采取循序渐进的方式，基于学生的最近发展区，层次深入，逐层加深问题的难度和抽象性，契合学生的认知规律，培养学生良好的科学思维能力，从而达到较好的教学效果。

进阶学习理论融入科学教学实践，为初中科学教学提供了又一种科学、高效的学习路径和方法。简洁明了的进阶设计，抓住了教学的要点，分散了教学的难点，突出了学生学习的“盲点”，有助于教师的教育思想理念与学生的实际学情有机融合，针对问题，对症下药，强化精准教学，从而达到更好的教学效果。□◢