学习进阶视域下培养科学思维的教学研究一以“圆周运动”为例 图1山发表年度分布 如图所示，2010年我国学者韦斯林最早发表《学习进程：促进课程、教学和评价 致性》。这一阶段以的郭玉英、刘恩山为代表的学者引入学习进阶理论并介绍学习进阶 的内涵、相关的研究方法和模式，2013~2016年是研究的摸索阶段，在这一阶段学者们 进行学习进阶的实证研究，根据选择的进阶单元的大小不同产生了建构概念序列和建构 思维路径的两种研究方向。2017年至今学者开始提出相对应的教学策略更多的将建构 的学习进阶应用到实践教学中。 对于学习进阶的构建的方式有两种，一种是验证式的自上而下的构建方式，这是一 种课程论的视角偏向于符合认知逻辑性的发展过程，以现有的知识成果、课程文件和专 家建议为指导的知识结构的研究：另一种是探索式的自下而上的建构方式，这是一种教 学论的视角偏向于符合认知理解性的发展过程，以一线教师的教学经验和学生的真实表 现为基础的知识理解的研究。前者更加关注知识间的逻辑性，因此有较强的理论性能够 实现大范围的推广，后者更加关注教学的操作性。 1.3.2关于科学思维的研究 (1)赫尔巴特对科学思维的研究 在教育学中对于思维的研究总是绕不过两个问题“思维是怎样的”和“思维的发展遵 循什么样的路径”。对于这两个问题不同学者有着自己的见解，在教育学史上赫尔巴特 是首先明确的提出思维发展的路径即“明了—联想一系统一方法”的过程。这使得 思维有了具体的演进过程，从此教学摆脱了偶然性的范围进入了有意识地运用方法进行 讲授的领域。 C)1994-2023 China Academie Joumal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.enki.net
学习进阶视域下培养科学思维的教学研究——以 “圆周运动”为例 5 图 1-1 发表年度分布 如图所示， 2010 年我国学者韦斯林最早发表《学习进程:促进课程、教学和评价一 致性》。这一阶段以的郭玉英、 刘恩山为代表的学者引入学习进阶理论并介绍学习进阶 的内涵、相关的研究方法和模式，2013～2016 年是研究的摸索阶段，在这一阶段学者们 进行学习进阶的实证研究，根据选择的进阶单元的大小不同产生了建构概念序列和建构 思维路径的两种研究方向。2017 年至今学者开始提出相对应的教学策略更多的将建构 的学习进阶应用到实践教学中。 对于学习进阶的构建的方式有两种，一种是验证式的自上而下的构建方式，这是一 种课程论的视角偏向于符合认知逻辑性的发展过程，以现有的知识成果、课程文件和专 家建议为指导的知识结构的研究；另一种是探索式的自下而上的建构方式，这是一种教 学论的视角偏向于符合认知理解性的发展过程，以一线教师的教学经验和学生的真实表 现为基础的知识理解的研究。前者更加关注知识间的逻辑性，因此有较强的理论性能够 实现大范围的推广，后者更加关注教学的操作性。 1.3.2 关于科学思维的研究 （1）赫尔巴特对科学思维的研究 在教育学中对于思维的研究总是绕不过两个问题“思维是怎样的”和“思维的发展遵 循什么样的路径”。对于这两个问题不同学者有着自己的见解，在教育学史上赫尔巴特 是首先明确的提出思维发展的路径即“明了——联想——系统——方法”的过程。这使得 思维有了具体的演进过程，从此教学摆脱了偶然性的范围进入了有意识地运用方法进行 讲授的领域
学习进阶视域下培养科学思维的教学研究一以“圆周运动”为例 (2)杜威的“五步教学法” 杜威反对赫尔巴特将教学解释为在教师的引导下通过提供外部教材使得新旧材料 “融合”从而成就知识的系统化，杜威认为赫尔巴特忽略了教学活动中学生的能动性。杜 威将教学过程解释为儿童有意识的亲身探索来获取经验的过程，这一过程是从直接经验 开始并且到直接经验结束，学生的思维经历了“暗示—问题一假设—推理—行 动检验”五个步骤，这一教学过程也被称为五步教学法。 (3)多元智能理论 赫尔巴特和杜威是对思维的演进提出自己的闸述，加德纳则是跳出来思维发展过 程的描述，对思维的组成内容做了论述，他认为思维的方式是丰富的，这种能力并非与 生俱来的而且每个人都有对自己能力拓展的可能和方向。 1.3.3研究述评 通过文献梳理来看，学习进阶理论在培养科学思维水平的发展方面研究还不够丰 富，但与之相关的研究正逐渐扩充，现在对学习进阶的要素、学习进阶的特点与学习进 阶范式等研究比较成熟，相关的教学实践研究成果也在增加。尤其是新课标背景下，对 于学习进阶的研究应当围绕着实现核心素养为目标的教学实践研究。 国内对核心素养的学习进阶研究主要分为概念序列、教学策略、教学评价等方面研 究： (1)概念序列的研究多从核心概念下对重要概念的选择和组织；对于学习进阶的 概念序列的研究需要选择跨度较大的一段时间进行实证研究，例如从小学到高中三个学 段的时间展开研究，不太容易进行实证研究。 (2)一线教师多重视核心素养培养的教学设计及现状研究：研究者表达了科学思 维的建构对学生有重大价值，但受到时间限制只对现状做出分析，没能给出切实可行的 解决方法。 (3)新课标当中明确划分了科学思维的学业质量水平，很少有人系统的围绕着如 何实现科学思维质量水平在教学的引导下逐步提高的相关研究。部分研究只是将科学思 维的水平划分作为教学评价的工具，忽视了科学思维的划分水平对于教学指导的作用。 上术分析可以得出学习讲阶教学的研究缺乏可操作的实际教学研究，并日针对物理 教学整体进行研究缺乏针对性。综上所述，本研究将从以下三个方面进行研究：1如何 建构科学思维评价体系2科学思维的进阶水平如何划分3.科学思维的学习进阶教学的 探讨。 6 (C)1994-023 China Academie Joumal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.enki.net
学习进阶视域下培养科学思维的教学研究——以 “圆周运动”为例 6 （2）杜威的“五步教学法” 杜威反对赫尔巴特将教学解释为在教师的引导下通过提供外部教材使得新旧材料 “融合”从而成就知识的系统化，杜威认为赫尔巴特忽略了教学活动中学生的能动性。杜 威将教学过程解释为儿童有意识的亲身探索来获取经验的过程，这一过程是从直接经验 开始并且到直接经验结束，学生的思维经历了“暗示——问题——假设——推理——行 动检验”五个步骤，这一教学过程也被称为五步教学法。 （3）多元智能理论 赫尔巴特和杜威是对思维的演进提出自己的阐述，加德纳则是跳出来思维发展过 程的描述，对思维的组成内容做了论述，他认为思维的方式是丰富的，这种能力并非与 生俱来的而且每个人都有对自己能力拓展的可能和方向。 1.3.3 研究述评 通过文献梳理来看，学习进阶理论在培养科学思维水平的发展方面研究还不够丰 富，但与之相关的研究正逐渐扩充，现在对学习进阶的要素、学习进阶的特点与学习进 阶范式等研究比较成熟，相关的教学实践研究成果也在增加。尤其是新课标背景下，对 于学习进阶的研究应当围绕着实现核心素养为目标的教学实践研究。 国内对核心素养的学习进阶研究主要分为概念序列、教学策略、教学评价等方面研 究： （1）概念序列的研究多从核心概念下对重要概念的选择和组织；对于学习进阶的 概念序列的研究需要选择跨度较大的一段时间进行实证研究，例如从小学到高中三个学 段的时间展开研究，不太容易进行实证研究。 （2）一线教师多重视核心素养培养的教学设计及现状研究；研究者表达了科学思 维的建构对学生有重大价值，但受到时间限制只对现状做出分析，没能给出切实可行的 解决方法。 （3）新课标当中明确划分了科学思维的学业质量水平，很少有人系统的围绕着如 何实现科学思维质量水平在教学的引导下逐步提高的相关研究。部分研究只是将科学思 维的水平划分作为教学评价的工具，忽视了科学思维的划分水平对于教学指导的作用。 上述分析可以得出学习进阶教学的研究缺乏可操作的实际教学研究，并且针对物理 教学整体进行研究缺乏针对性。综上所述，本研究将从以下三个方面进行研究：1.如何 建构科学思维评价体系 2.科学思维的进阶水平如何划分 3.科学思维的学习进阶教学的 探讨
学习进阶视域下培养科学思维的教学研究一以“圆周运动”为例 14研究目的和研究内容 1.4.1研究目的 本文依托学习讲阶和科学思维现有的研究成果，通时对科学思维的内函和外延的相 关界定。拟采用文献梳理法和问卷调查法重新审视科学思维的培养和学习进阶理论教学 之间的内在联系，期待基于学习进阶的水平划分指导科学思维的进阶式发展，在此基础 上撰写此模式的教学流程和教学设计。依托具体的新课教学，针对高中阶段圆周运动主 题下进行学习进阶的实践教学。以学习进阶理论为依据，析学生对圆周运动概念的理解 过程和逐步深入的思维发展路径，参照新课标中科学思维的质量水平构建圆周运动的学 习进阶框架，并以学习进阶框架为依据展开设计教学，旨在发展学生的科学思维水平 1.4.2研究内容 基于上述目的，本研究以圆周运动为考察内容，进行以下内容的研究： (1)厘清科学思维和学习进阶内涵、特点和内在联系 本研究在己有的研究基础上，进行文献梳理，对学习进阶的内涵、构成要素、特点 以及科学思维的内涵及外延进行界定。深入分析学习进阶的进阶式发展理念与科学思维 学业质量水平的提升过程，在指导教学目标设置、教学活动的开发和教学评价上，具有 内在的高度一致性。 (2)建构学习进阶视域下进行培养科学思维的教学 基于学习进阶理论构建培养科学思维的学习进阶框架，通过逐级发展的教学理念将 提升科学思维作为教学目标，建构一套新的教学。 (3)学习进阶视域下培养科学思维的教学模式的实证研究 根据学习进阶视域下培养科学思维的教学进行两到三次相应的教学，将此教学设计 应用到实际课堂中，设置一组实验班和对照班进行教育学实验，通过教学实践和问卷调 查的方式对此模式进行数据收集、整理与分析，找出教学不足的情况，并根据实际情况 提出建议。 1.5研究方法及路径 1.5.1研究方法 (1)文献法：通过阅读、归纳、分析和整理相关文献，详细了解学习进阶理论以及 相关成果作为理论支撑，了解该主题下的研究进展，借助他人的研究工作丰富自己的研 究内容，确立自己的研究方向。 C)1994-2023 China Academie Joumal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.enki.net
学习进阶视域下培养科学思维的教学研究——以 “圆周运动”为例 7 1.4 研究目的和研究内容 1.4.1 研究目的 本文依托学习进阶和科学思维现有的研究成果，通过对科学思维的内涵和外延的相 关界定。拟采用文献梳理法和问卷调查法重新审视科学思维的培养和学习进阶理论教学 之间的内在联系，期待基于学习进阶的水平划分指导科学思维的进阶式发展，在此基础 上撰写此模式的教学流程和教学设计。依托具体的新课教学，针对高中阶段圆周运动主 题下进行学习进阶的实践教学。以学习进阶理论为依据，析学生对圆周运动概念的理解 过程和逐步深入的思维发展路径，参照新课标中科学思维的质量水平构建圆周运动的学 习进阶框架，并以学习进阶框架为依据展开设计教学，旨在发展学生的科学思维水平。 1.4.2 研究内容 基于上述目的，本研究以圆周运动为考察内容，进行以下内容的研究： （1）厘清科学思维和学习进阶内涵、特点和内在联系 本研究在已有的研究基础上，进行文献梳理，对学习进阶的内涵、构成要素、特点 以及科学思维的内涵及外延进行界定。深入分析学习进阶的进阶式发展理念与科学思维 学业质量水平的提升过程，在指导教学目标设置、教学活动的开发和教学评价上，具有 内在的高度一致性。 （2）建构学习进阶视域下进行培养科学思维的教学 基于学习进阶理论构建培养科学思维的学习进阶框架，通过逐级发展的教学理念将 提升科学思维作为教学目标，建构一套新的教学。 （3）学习进阶视域下培养科学思维的教学模式的实证研究 根据学习进阶视域下培养科学思维的教学进行两到三次相应的教学，将此教学设计 应用到实际课堂中，设置一组实验班和对照班进行教育学实验，通过教学实践和问卷调 查的方式对此模式进行数据收集、整理与分析，找出教学不足的情况，并根据实际情况 提出建议。 1.5 研究方法及路径 1.5.1 研究方法 （1）文献法：通过阅读、归纳、分析和整理相关文献，详细了解学习进阶理论以及 相关成果作为理论支撑，了解该主题下的研究进展，借助他人的研究工作丰富自己的研 究内容，确立自己的研究方向
学习进阶视域下培养科学思维的教学研究一以“圆周运动”为例 (2)调查法：本研究根据第三章和第四章对于科学思维和学习进阶教学进行理性 分析，编制了信效度良好的高中物理科学思维测试题，通过编制的试题测量学生的科学 思维水平，使用SPSS软件对测量数据进行分析。 (3)教育实验法：本研究将会在同一所中学选择两个班级对学生进行科学思维的 前测，通过控制变量设置对照班和实验班，进行实验。对实验班应用建构学习进阶视域 下培养科学思维的教学进行干预，对照班则采用传统的教学设计，通过后测分析实验班 和对照班的成绩差别，最后分析结果。 1.5.2研究思路 学习进阶是一种实证研究，研究的流程有一定的范式，即学习进阶的制定；开发测 量工具，选定研究对象实施测量：因此研究主要包括四部分 第一部分：文献梳理，阅读相关文献了解国内外有关学习进阶理论研究现状，介绍 学习进阶的内涵、构成要素、特点以及研究范式分析科学思维的培养与学习进阶教学之 间存在的关系。 第二部分：在文献研究的基础上进行理论建构。本研究中通过对文献梳理的理论基 础上，对科学思维培养的学习进阶教学的特点、要素和教学价值进行深入分析。 第三部分：在理论分析上，结合当前教学环境，尝试建构学习进阶视域下培养科学 思维的教学。 第四部分：教育实验研究。基于学习进阶视域下培养科学思维的教学，运用到教学 实践当中，通过设置对照组，观察实验的可行性。 第五部分：数据分析根据课堂观察结果和数据进行结果分析。 8 (C)1994-023 China Academie Joumal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.enki.net
学习进阶视域下培养科学思维的教学研究——以 “圆周运动”为例 8 （2）调查法：本研究根据第三章和第四章对于科学思维和学习进阶教学进行理性 分析，编制了信效度良好的高中物理科学思维测试题，通过编制的试题测量学生的科学 思维水平，使用 SPSS 软件对测量数据进行分析。 （3）教育实验法：本研究将会在同一所中学选择两个班级对学生进行科学思维的 前测，通过控制变量设置对照班和实验班，进行实验。对实验班应用建构学习进阶视域 下培养科学思维的教学进行干预，对照班则采用传统的教学设计，通过后测分析实验班 和对照班的成绩差别，最后分析结果。 1.5.2 研究思路 学习进阶是一种实证研究，研究的流程有一定的范式，即学习进阶的制定；开发测 量工具，选定研究对象实施测量；因此研究主要包括四部分 第一部分：文献梳理，阅读相关文献了解国内外有关学习进阶理论研究现状，介绍 学习进阶的内涵、构成要素、特点以及研究范式分析科学思维的培养与学习进阶教学之 间存在的关系。 第二部分：在文献研究的基础上进行理论建构。本研究中通过对文献梳理的理论基 础上，对科学思维培养的学习进阶教学的特点、要素和教学价值进行深入分析。 第三部分：在理论分析上，结合当前教学环境，尝试建构学习进阶视域下培养科学 思维的教学。 第四部分：教育实验研究。基于学习进阶视域下培养科学思维的教学，运用到教学 实践当中，通过设置对照组，观察实验的可行性。 第五部分：数据分析根据课堂观察结果和数据进行结果分析
学习进阶视域下培养科学思维的教学研究—以“圆周运动”为例 第二章概念界定及理论基础 2.1概念界定 2.1.1学习进阶 当前对于学习进阶的定义仍有较大的分歧，对学习进阶主要的认识有以下三 (1)对概念的理解进程：史密斯将学习进阶界定为“研究学生对某一概念的 理解随者时间的推移而产生的变化，是一种对概念理解的深化过程”。同样的 Alonzo等人认为学习进阶是学生对于概念理解的描述。 (2)概念序列：罗斯曼认为学习进阶是从小学持续到高中这一长时间里最 有顺序的、最合乎学生认知发展规律的概念次序，即最被推选适用的概念序列。 我们国家最早对学习进阶进行研究的刘恩山教授将“学习进阶”定义为“对同一概 念的学习在不同年龄阶段有着不同的理解，这种理解的变化在学生群体中是有高 度的统一性，因出可可以找到一条典型的路径帮助教师更好的引导学牛发展引。乔 通认为概念序列是律立在学生颜会的演化是线性的过程之■上。 (3)思维路径：美国国家研究委员会将学习进阶界定为“对孩子们在一个较 大时间跨度内学习和研究某一主题时，所遵循的连贯的、逐渐深入的思维路径的 描述办其中着重突出两点，第一强调进阶水平是对照思维水平划分。第二强调 思维的发展路径并不是唯一的，建立的学习进阶是尽可能精巧的帮助学生认知发 展的过程。与之相同的还有陈樱樱认为学习进阶是描绘学生在学习某一主题思想 从简单到复杂的发展过程。孙影认为学习进阶关注的是学生理解的真实发展，站 在学生认知的角度刻画他们的思维方式的变化。 本研究的学习进阶界定为学生在一段时间内围绕着核心概念的学习过程中， 思维得到有效的进阶发展。 2.1.2科学思维 根据上述对于思维内涵的界定，可以将科学思维定义为在科学活动中为解决 某一问题以抽象概括等方式形成的对于客观事物的理性认识。 学生通过直观形象的观察获得思维材料再经过抽象概括的加工过程，建构出 便于解决问题的模型：这一加工过程是学生使用归纳分析、总结综合、推理论证 等方法实践：支撑起实践的则是有力的实证和缜密的推理，依靠证据和推理对不 同的观点进行追问评论或是核验修正：培养出能够创造性地提出见解的能力与品 格。 (C)1994-2023 China Academie Joumal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.enki.net
学习进阶视域下培养科学思维的教学研究——以 “圆周运动”为例 9 第二章 概念界定及理论基础 2.1 概念界定 2.1.1 学习进阶 当前对于学习进阶的定义仍有较大的分歧，对学习进阶主要的认识有以下三 种： （1）对概念的理解进程：史密斯将学习进阶界定为“研究学生对某一概念的 理解随着时间的推移而产生的变化，是一种对概念理解的深化过程”。同样的 Alonzo 等人认为学习进阶是学生对于概念理解的描述。 （2）概念序列：罗斯曼认为学习进阶是从小学持续到高中这一长时间里最 有顺序的、最合乎学生认知发展规律的概念次序，即最被推选适用的概念序列。 我们国家最早对学习进阶进行研究的刘恩山教授将“学习进阶”定义为“对同一概 念的学习在不同年龄阶段有着不同的理解，这种理解的变化在学生群体中是有高 度的统一性，因此可以找到一条典型的路径帮助教师更好的引导学生发展[13]。乔 通认为概念序列是建立在学生领会的演化是线性的过程之上。 （3）思维路径：美国国家研究委员会将学习进阶界定为“对孩子们在一个较 大时间跨度内学习和研究某一主题时，所遵循的连贯的、逐渐深入的思维路径的 描述[13] ”其中着重突出两点，第一强调进阶水平是对照思维水平划分。第二强调 思维的发展路径并不是唯一的，建立的学习进阶是尽可能精巧的帮助学生认知发 展的过程。与之相同的还有陈樱樱认为学习进阶是描绘学生在学习某一主题思想 从简单到复杂的发展过程。孙影认为学习进阶关注的是学生理解的真实发展，站 在学生认知的角度刻画他们的思维方式的变化。 本研究的学习进阶界定为学生在一段时间内围绕着核心概念的学习过程中， 思维得到有效的进阶发展。 2.1.2 科学思维 根据上述对于思维内涵的界定，可以将科学思维定义为在科学活动中为解决 某一问题以抽象概括等方式形成的对于客观事物的理性认识。 学生通过直观形象的观察获得思维材料再经过抽象概括的加工过程，建构出 便于解决问题的模型；这一加工过程是学生使用归纳分析、总结综合、推理论证 等方法实践；支撑起实践的则是有力的实证和缜密的推理，依靠证据和推理对不 同的观点进行追问评论或是核验修正；培养出能够创造性地提出见解的能力与品 格