学习进阶：科学项目化学习设计的底层逻辑

【摘 要】将学习进阶作为科学项目化学习设计的底层逻辑，就是以概念建构进阶为学习内容选择的重心、以认知策略进阶为驱动性问题设计的标尺、以实践创新进阶为学习过程统筹原则，并依据进阶反馈开展项目评价。以学习进阶为科学项目化学习设计的底层逻辑能有效提升学生的科学素养。

【关键词】科学教学;项目化学习;学习进阶;底层逻辑

【中图分类号】G623.6  【文献标志码】A  【文章编号】1005-6009（2021）35-0053-04

【作者简介】左文飞，江苏省常州市武进区星河实验小学（江苏常州，213100）教师，高级教师。

项目化学习是一种综合性的学习方式。在科学教学中进行项目化学习，能帮助学生有效串联头脑中零散存储的知识，从而建构起对世界的认知体系;能帮助学生沟通理论世界与生活世界，把惰性知识转化为活性能力;能让学生生发联想与创见，让创造真正发生。对于科学教育工作者而言，只有厘清科学项目化学习设计的基本点，才能真正用好这一方式。

一、学习进阶是科学项目化学习设计的底层逻辑

将学习进阶作为科学项目化学习设计的底层逻辑，主要出于以下方面的考虑：

（一）学习进阶是科学项目化学习的最终目的

美国国家研究理事会（NRC）将学习进阶定义为：“学生在一段较长的时间跨度内学习或研究某一主题时，其思维方式由新手向专家转变的、连续的、有层级的发展路径的描述。”其重点关注的是学生对概念认知深化的过程。随着学习的深入，进阶变量从单一走向多维，从科学概念认知进阶逐渐发展为科学概念认知和科学实践能力的共同进阶，进而拓展到社会与文化认知的进阶。从学习进阶的目标维度可以看出，科学项目化学习也要达成同样的目标。学习进阶是长期的、渐进的，它反映的是人的整体发展，而项目化学习相对来说具有阶段性特征，主要围绕某一内容或主题展开。所以，项目化学习主要帮助学生在一定时间内实现学习进阶，而从长远来看，学习进阶是项目化学习的最终目的。

（二）学习进阶是科学项目化学习的航标

从科学项目化学习的实施方向看，要开展好科学项目化学习，教师需要以学习进阶为基础。分析学生的概念发展水平、认知策略水平、方法掌握程度，确定好真实的学习起点和可能达到的学习终点，确定好每一步应该踏上的台阶层级和跨越高度，这能帮助教师明确项目化学习的方向，保障项目化学习设计的科学性，消弭设计的随意性。

从科学项目化学习的评价看，学习进阶的成效反馈，有利于项目化学习的及時评估和过程调控。判断某一项目对学生的发展是否有意义，有多大意义？是持续推进还是中途下马？需要有一个评价标准。而学习进阶可以提供有效的参考。学习进阶的根源在于国家课程，参照的是课程标准。《义务教育小学科学课程标准》提出了18个核心概念。通过对核心概念进行学习进阶的细致分解，可以设计出评价标准，如此，在即时的评估监控中，项目就可以得到不断地完善。

基于以上分析，我们可以认为学习进阶是科学项目化学习设计的底层逻辑，是目的、方向、标准。

二、科学项目化学习是学习进阶的有效途径

在科学教育中，从知识学习到概念掌握需要有桥梁帮助跨越，从对世界的认识到问题的解决需要有绳索帮助勾连，从高阶认知策略的习得到应用需要实践场域帮助实现，从批判、反思到接受、理解要有自由心智帮助斡旋，从已有规律到发明创造需要有碰撞帮助激发。而项目化学习的实践性、成长性、融合性、合作性等特征符合科学学习进阶的基本需求。因而，项目化学习是学习进阶的方式、途径、手段。

三、利用学习进阶设计科学项目化学习活动

（一）建构科学项目化学习的进阶图谱

在教学实践中，教师可以通过科学项目化学习进阶图谱来明确项目应该承载怎样的任务，应该在哪些维度促进学生科学学习进阶。

利用项目化学习达成的学习进阶包括三个方面：概念建构进阶、认知策略进阶、实践创新进阶，具体而言，即拓展科学认识领域，促进学生概念认知不断发展深化;开展分析、设计、决策、创造等高阶学习活动;以问题解决为导向，学生发现有价值的科学问题，共商方案，对涉及的科学知识、科学手法进行专题式学习，反思、修正前期方案，设计后续研究流程并实践，收集数据开展分析，最后形成成果并分享。学习进阶意味着这三个维度都要进阶，三个维度是互相影响、彼此勾连的。

（二）以进阶维度与进阶阶梯引导项目设计

1.以概念建构进阶为学习内容选择的重心。

概念建构进阶是学习进阶理论一开始就关注的话题。因而，科学项目化学习的主题应该从核心概念中去寻找。教师可以基于大概念建构一个较为宏观的学习项目，也可以基于大概念的下位概念建构一个中小型的学习项目，从而达成利用项目化学习推动概念认知深化的目的。

在设计学习项目之初，教师既要对具体概念进行细分并建构“阶”，也要基于学习者视角建构“阶”。下面，笔者以磁化概念为例，阐述学生概念建构的流程。

第一，调研学生的概念发展水平。磁化概念是“机械能、声、光、热、电、磁是能量的不同表现形式”这一大概念的下位概念之一。以苏教版《科学》教材来看，磁化概念出现在二年级和五年级。二年级学生在学习前完全没有磁化概念，经过学习后能知道“利用磁铁摩擦铁丝能让铁丝变成磁铁”，同时会产生这样的概念推演——“大多数物体都能被磁铁摩擦后变成磁铁”。五年级学生已经知道磁化概念，且大部分学生认为所有金属都能被磁化。两个年级学生的概念空白基本相似，他们对于磁化材料的选择、更多样的磁化方法、磁化后物体的磁极控制、磁化原理、磁化效果的存续时间几乎一无所知。

第二，确定概念建构进阶的终点。终点的确定要结合学生的学习能力、学习需求和课标要求。磁化原理已经进入了微观层面，涉及物质的本质属性，对于小学生来说艰深难懂，即使要学习，他们对磁化原理的理解也应该是初步的、简略的、形象化的，他们对磁化概念的理解应以他们能够观察到的现象为基础。鉴于此，我们将磁化概念进阶的终点定位为：理解磁化是使不具有磁性的物体具有磁性的现象，这种现象目前只出现在铁钴镍及其合金材料上，会用两到三种方法对材料进行磁化，磁化时会用一种方法控制被磁化物体的磁极，知道不同的磁化方法会有不同的磁化效果，知道磁化后获得的磁性是会消退的。

第三，划分概念发展的进阶层级，见表1。

[表1 磁化概念的进阶层级][层级 概念建构表现 一 没有发现过，完全没概念 二 在生活中见过磁化现象，知道物体靠近磁铁较长时间后也会吸引一些物品 三 知道这种现象叫磁化，会用磁铁摩擦的方式让物体磁化 四 将磁化材料的范围确定为铁钴镍及其合金，会用贴近一段时间、制作电磁铁等方法让金属磁化 五 认识到磁化物体时可对其磁极进行控制，认识到磁化物体时会出现不同强度的磁化结果 六 知道常见的磁化方法带来的磁化时间是有限的，能用多种方法破坏磁化的效果 ]

第四，设定进阶单元。对于大多数学生来说，磁化这一概念是陌生的，他们对磁化的原初认知是空白的。虽然磁化这一概念的外延丰富，但并不难理解，问题主要在于学生认识了一种物质的磁化现象后会自行推演到更多物质（这种物质有时不具备磁化条件），但因为磁化有直观可见的现象，因此进阶单元的跨度可以大一些，如：层级一到三为一个进阶单元，层级四到五为一个进阶单元，层级六为一个进阶单元。围绕磁化概念的进阶，我们可以设计“做一个最棒的指南针”项目：

准确选材：原来不是所有的材料都可以用来做指南针。

磁性强弱PK：进行磁化时，选择摩擦还是接触？选择某种金属还是合金？用来接触的原初磁铁该如何选择？如果用电流磁化金属，又要如何选择材料和电流？

对被磁化物体的磁极进行精准控制：如何接触、摩擦或用什么方向的电流才能保证某一端是N极？

磁化后维持磁性时间长短比较：跟进行磁化的磁铁磁性强度有关吗？跟被磁化的材料有关吗？

追问磁化的原因：既然磁化后物体的外部看不出什么变化，那微观层面的原因是什么？

项目化学习的设计应建立在详尽的概念分析基础之上，每一个研究板块都对应概念的进阶，从而为课程目标的达成助力。

2.以认知策略进阶为驱动性问题设计的标尺。

美国教育专家马扎诺认为低阶认知策略包括：信息收集、组织、存储、巩固;高阶认知策略包括：问题解决、创见、决策、实验、调研、系统分析;中间还有：比较、分类、抽象、推理、提供支持、分析。在科学课堂上，学生可在高阶学习中运用、掌握各级认知策略。这需要教师将认知策略的进阶作为学习项目设计的目标，同时将其作为项目驱动性问题的衡量标准，因为不同的驱动性问题需要不同的认知策略，如同样是磁化概念进阶的项目化学习，如果以“怎样做一个指南针”为驱动性问题，那么，学生用到的认知策略主要是信息收集、存储、分析和低层级的问题解决。如果把驱动性问题设置为“怎样做一个最棒的指南针”，学生就需要用到评价、决策、系统分析、创见和高层级的问题解决等高阶认知策略，同时还能带动信息收集、存储、分析等低中阶认知策略的运用。

当然，就某一策略而言，该策略也有自己的进阶层级。比如：作为低阶认知策略的信息收集，它可以是漫天撒网式的信息积聚，也可以进阶为围绕具体概念的靶向收集;作为高阶认知策略的实验，可以是自然状态下的简单观察，也可以进阶为控制影响因素的探究，还可以进阶为指向创新的新因素介入性实验。

3.以实践创新进阶为学习过程统筹原则。

科学项目化学习着眼于学生的兴趣激发，期望引领学生从模仿走向创造。要做到这一点，教师除了要给学生提供可以学习的思维方法、提供技术支持与学习指导，还需要从学习进阶的角度去统筹规划项目学习过程中的创新机会，在研究过程中安排有利于实践创新进阶的具体环节。问题发现、假设提出、方案设计、流程规划、结论提炼和作品物化中的创见都属于实践创新进阶的范畴，在设计具体学程时，教师要有意识地在这些领域安排挑战性任务。

实践创新除了要有广度，还要有深度。教师不仅要给学生提供方案设计的机会，还要对学生设计的方案设置标准，体现不同年段进阶性的要求。如：对“空气是一种常见的混合物质”这一核心概念，一、二年级可以研究的问题是“你能用多少种方法让空气被发现”，方案设计的要求在于多元性;三、四年级可以是“怎样证明空气是多种气体的混合物”，方案设计的要求在于严谨性;五、六年级可以是“利用空气的性质创造新型工具”，方案設计的要求在于创造性。

（三）以进阶反馈开展项目评价

评价学习项目是否有价值，是否可以作为持续推进的项目，是否需要修改完善，都需要看学生的学习是否进阶，是否达到了进阶的层级要求，简言之，就是要通过评价学生的发展来评价项目的设计水平与价值。此外，评价应是全程的，在项目实施过程中要以表现性评价为主，这能及时发现和解决项目设计和实施中的问题，项目结束后可以开展总结性评价，评估项目对学生学习进阶的效度。

实践表明，将学习进阶作为科学项目化学习设计的底层逻辑，能让教师设计出科学的、丰富的学习项目，能让学生在丰富的体验活动中形成自己的科学理解，并促进学生全面发展、主动发展和终身发展。

【参考文献】

[1]张玉峰，郭玉英.围绕学科核心概念建构物理概念的若干思考[J].课程·教材·教法，2015，35（5）：99-102，75.

[2]魏昕，郭玉英.与学习进阶相适宜的科学探究课程方案述评[J].课程·教材·教法，2018，38（3）：139-143.

[3]夏雪梅.项目化学习设计：学习素养视角下的国际与本土实践[M].北京：教育科学出版社，2018.