学习进程与NGSS

本专题“从NGSS解读美国科学教育的新观点”一文中已详细分析了NGSS与以往课程标准的不同观点，其中第3条“NGSS中的科学概念需要从幼儿园到12年级连贯地建构”就是与“学习进程”（Learning Progressions）密切相关的一处。

2011年的《框架》是NGSS的基础，其中曾提出：《框架》的设计是为了帮助实现一种科学与工程教育的构想，即学生通过在校期间多年的学习，积极参与科学与工程实践、运用跨领域概念，以加深他们对这些领域核心概念的理解。在如何实现这种构想的问题上，《框架》认为（引自《框架》P10—11）：

本框架的制定，部分原因是国内正在形成的一种共识，即K—12科学教育需要更大的连贯性。很多时候，标准往往是一长串琐碎和缺乏联系的事实，这加剧了对美国科学课程的批评——美国的科学课程往往是“1英里宽，1英寸深”。这不仅使年轻人疏远科学，而且留给他们的只是知识的碎片，并不能让他们体会科学的创造性、其内在逻辑性、一致性和普遍性。

本框架努力从3个方面使科学教育的构想更具连贯性。

（1）本框架建立在学习是一个发展进程的概念之上；

（2）本框架着眼于有限的几个科学与工程核心概念；

（3）本框架强调科学与工程的学习需要将进行科学解释的知识与参与科学探究和工程设计所需的实践整合起来。

可见从《框架》到NGSS都格外关注连贯性，即学习是一个发展进程这一科学原则。《框架》制定原则中也指出“理解随着时间而发展”。其实，早在美国1996年科学教育标准中，已经对学习进程有所思考。其中对内容标准所分年级段或多或少已运用了学习进程的研究成果。不过在这部科学教育标准中并没有将“学习进程”放在重要的位置上加以描述和强调。NGSS之所有强调发展、强调学习进程，与本世纪以来学习科学的理论变革密切相关。

学习进程的概念和组成

美国国家研究理事会（NRC）2001年发表研究报告《知道学生所知道》（Knowing What Students Know：The Science and Design of Educational Assessment，National Research Council，2001），在研究认知与测量科学进展的基础上，提出“教育评价要整合学习进程的研究”，强调“评价的设计要以认知和学习模型为依据，学生相关领域的认知与学习模型要基于实证研究，课程、教学与评价应相互一致”，“一旦知道学生学习是如何随时问发展，评价就可以鉴别学生当前思维、先行理解、随即发展，从而不断促使学生的理解逐步向前发展”。

这份报告呼吁了人们对学习进程的重视，随后各类研究者开始就各领域的学习进程进行研究，包括科学概念的学习进程以及科学实践技能的学习进程，如Claesgens等从2002年开始，研究学生化学核心概念随时问变化的模式和特征，Catley K.等对“进化”理论学习进程的追踪，Smith C.L.等对分子原子理论学习进程的研究等。

2007年NRC的报告《将科学带进学校》（Taking Science to School：Learning and Teaching Science m Grades K— 8.N ationalResearch Council，2007）中对学习进程给出了明确的定义：科学中的学习进程是基于实证的，可以检验的假设，这些假设主要是关于学生在正确的指导下，理解核心科学概念、运用核心科学概念的能力、解释和相关的科学实践怎样一直成长、变得日益成熟。这些假设描述了学生掌握核心概念可能要遵循的路径；儿童逐级深入地学习和研究某个主题的一系列步骤。这些步骤相互衔接，循序渐进，完成所有步骤需要很长时间（例如6～8年）。学习进程一般具有5个组成部分。

（1）目标：由社会期望和对学科中心概念和主题的分析而确定的学习目标或明确目标。

（2）变量：能识别随时问而发展的理解和技能的关键维度的进程变量。

（3）水平：能确定大多数儿童可能期望通过能获得所期望的能力的路径的概念/技能发展的重要中间阶段的成就水平或进程阶段。

（4）预期表现：学习表现是儿童的理解和技能在进程的每个阶段应是怎样的操作性定义，这使评估和活动的进展得以具体化，这将能定位学生在他们的进程中所处的位置。

（5）评测：测量学生对关键概念或实践的理解的评测能追踪学生随时间的发展进程。

《框架》中的学习进程

学习进程的思想在《框架》中表现的非常鲜明，强调在K—12年级学习期间以一种连贯的、符合学习进展逻辑性的方式培养学生的科学能力。《框架》为每一实践和概念开发出可能的学习进展草图。

《框架》为每个分解概念提供了年级段“终点（endpoints）”，这些终点描述了学生在2年级、5年级、8年级和12年级结束是分别应该达到的。同时，也表明了在K—12年级的范围内应该如何建构的。

《框架》还指出这些终点在各年级会沿着共同的趋势前进：在K—2年级，选择学生可以直接体验并研究的现象；3—5年级则包含了学生很少有直接经验的无形的宏观物体，当介绍微观物体时，不会强调理解它们的大小，但可用实物模型和模拟等将微观物体与学生可以调查和解释的现象相联系；6—8年级则转到对自然现象进行原则水平的解释，以及对生命进程和生物结构进行细胞水平的解释；在9 12年级则需要转移到亚原子和亚细胞的解释上了。同样，《框架》也对科学与工程实践的进展给出了类似的模式。这些都体现了学习进程的研究成果和思想。

NGSS中的学习进程

遵循《框架》的视野，NGSS旨在提高K 12科学教育的连贯性。丰富了本文开始时提到的3点：

首先，它建立在学习是一个发展的学习进程这一概念的基础上。这样设计来帮助孩子们从他们看到周围世界的好奇心和他们最初关于这个世界是怎样运转的概念开始，不断地建立和修改自己的知识和能力，我们的目标是引导他们的知识向着更科学为基础的和连贯的自然科学和工程技术，同时可以应用他们追求的方法和结果。

其次，该框架着重于学科内和学科间数量有限的科学和工程的核心概念。该委员会做出了这个选择，以避免浅显得覆盖大量的主题，把更多的时间留给教师和学生更深入探索每个概念。减少要掌握的细节的总数，是为了给学生更多的时间参与科学调查和论证，更深度的理解现有的核心概念。划定关于每个核心概念在每个年级段要学什么，可以帮助分清什么是最重要需要花时间的，避免学习一些没有概念基础的细节扩充。

第三，框架强调学习科学和工程技术包括了科学探究知识和从事科学探究和工程设计所需的实践知识的综合。因此，该框架旨在展示在K—12科学教育中设计教学活动时是怎样使知识和实践交织的。

学科核心概念的进程

为了更简略地看到学习进程所描述的进展，NGSS的附录E给出了各个学科核心概念的进程，即对每个年级段的内容进行了总结。

表1以地球空间科学的学习进程为例，不难发现一些学科核心概念的分解概念有较大的重叠。读者可以注意到在那些概念中并不总是进行清晰的划分，所以许多学习进程不止在一个分概念中分解。这些表格的目的是简短得描述K—12年级每个年级段各学科的核心概念。因此，这一学习进程仅作为参考。

科学与工程实践的进程

除了对学科核心概念进程的关注，NGSS的附录F中还给出了科学与工程实践的进程，以指导教学如何逐步帮助学生获得科学与工程实践能力。表2以科学与工程实践中“提出为和明确要解决的困难”为例，总结了学生在每个年级段结束前应该能够达到的能力。

跨领域概念的学习进程

对于更为抽象的跨领域概念，从理论和实践两方面而言都更需要经过一段时间的学习来获得。NGSS的附录G中对所提及的7条跨领域概念注意给出学习进程，以说明如何在K12年级期间逐步建构对跨领域概念的理解。表3以“原因与结果”为例说明跨领域概念的学习进程。

综上所述，《框架》和NGSS都把发展作为衡量教育成败的标准，而学习进程则是度量发展的有效策略。

学习进程作为使科学教育标准从决策导向到实证导向，联结课程标准、教学与评价，促进一致性的最具潜力的工具，在NGSS制定过程中有一次得到了发展。但学习进程的研究，尤其是具体内容的细致分析与实证研究仍然是科学教育研究中的重点和难点问题，NGSS的，将使学习进程的研究与教学实践结合地越来越紧密，更好的体现学习进程研究的教育意义与价值。

参考文献

[1]韦斯林、贾远娥，美国科学教育研究新动向及启示，课程·教材·教法，2010.10

[2]NRC，A Framework for K—12 Science Education：Practices，Crosscutting Concepts，and Core Ideas，2011

[3]NRC，Taking Science to School：Learning and Teaching Science in Grades K—8.2007

[4]NRC，Knowing What Students Know：the Science and Design 0f Educational Assessment，2001