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 2.2理论基础 2.2.1Solo目标分类理论 (一)主要观点 Soo分类理论是以等级描述的质性方式对学生进行水平划分。这一理论主 要起源于皮亚杰的认知发展阶段论，他认为儿童的认知发展过程不仅体现在量的 积累上还表现出质的飞跃从而表现出阶段性，根据学生的表现从低到高划分成四 个阶段，从实践的过程中证式了这一理论的有效性，但是也存在两个主要的问题， 第一，认知发展的表现在不同领域的表现不同，第二，认知发展不是线性的过程 会出现反复到退等问题。 针对上述存在的两类问题，比格斯团队提出这是由于问题的思维结构和个体 的认知结构的关联强弱导致的，因此将思维结构中可观测的学习结果进行测量， 基于测量结果将皮亚杰发展学说进行扩充为五个阶段，并根据实践改进了皮亚杰 的理念，从能力、思维操作、一致性与收敛三个方向分析将该理论划分为了五种 复杂性水平，并对各水平标准做了较为详细的解释。 (二)Solo目标分类理论的启示 一是，学生的原有知识背景决定着对新知识的接纳程度，教师对于学生的学 习准备越充分就越能调动学生学习的积极性，从而使学生得到充分发展。 二是，Soo分类理论可以较准确的了解学生现有的思维水平，能够及时调节 学习方式，对指导教师教学有重大意义 2.2.2最近发展区理论 (一)主要观点 前苏联教育家维果斯基提出教育效果最直接的体现就是学生的发展，然而通 过教育使学生得到的发展是有限的，每个人在发展过程中都会有超越自己所表现 出的能力的一个潜在发展区段，称为“最近发展区”。通过适当的方式，可以指导 其进入最近发展区，从而展现出比自己同龄人常模更高的发展水平，教师对于学 生最近发展区的把握会直接影响到学生的发展成败。 (二)启示 最近发展区理论对本研究的启示有 一是，在培养科学思维的教学中，教学的最佳效果在最近发展区内才能实现， 要在教学设计中充分了解学生的现有水平和将要实现的发展水平的差距，通过恰 当的设置进阶目标，使学生每次完成的目标都在最近发展区范围中，从而达到教 学的最佳水平。 10 (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 10 2.2 理论基础 2.2.1 Solo 目标分类理论 （一）主要观点 Solo 分类理论是以等级描述的质性方式对学生进行水平划分。这一理论主 要起源于皮亚杰的认知发展阶段论，他认为儿童的认知发展过程不仅体现在量的 积累上还表现出质的飞跃从而表现出阶段性，根据学生的表现从低到高划分成四 个阶段，从实践的过程中证式了这一理论的有效性，但是也存在两个主要的问题，： 第一，认知发展的表现在不同领域的表现不同，第二，认知发展不是线性的过程 会出现反复倒退等问题。 针对上述存在的两类问题，比格斯团队提出这是由于问题的思维结构和个体 的认知结构的关联强弱导致的，因此将思维结构中可观测的学习结果进行测量， 基于测量结果将皮亚杰发展学说进行扩充为五个阶段，并根据实践改进了皮亚杰 的理念，从能力、思维操作、一致性与收敛三个方向分析将该理论划分为了五种 复杂性水平，并对各水平标准做了较为详细的解释。 （二）Solo 目标分类理论的启示 一是，学生的原有知识背景决定着对新知识的接纳程度，教师对于学生的学 习准备越充分就越能调动学生学习的积极性，从而使学生得到充分发展。 二是，Solo 分类理论可以较准确的了解学生现有的思维水平，能够及时调节 学习方式，对指导教师教学有重大意义 2.2.2 最近发展区理论 （一）主要观点 前苏联教育家维果斯基提出教育效果最直接的体现就是学生的发展，然而通 过教育使学生得到的发展是有限的，每个人在发展过程中都会有超越自己所表现 出的能力的一个潜在发展区段，称为“最近发展区”。通过适当的方式，可以指导 其进入最近发展区，从而展现出比自己同龄人常模更高的发展水平，教师对于学 生最近发展区的把握会直接影响到学生的发展成败。 （二）启示 最近发展区理论对本研究的启示有 一是，在培养科学思维的教学中，教学的最佳效果在最近发展区内才能实现， 要在教学设计中充分了解学生的现有水平和将要实现的发展水平的差距，通过恰 当的设置进阶目标，使学生每次完成的目标都在最近发展区范围中，从而达到教 学的最佳水平
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 二是，学生从现有的水平发展到目标水平离不开成人的帮助，因此教学过程 中强调教师的帮助、引导和启发，教师针对教学目标和内容善于激疑或提问，启 发学生进行积极的思维活动从而培养学生的科学思维能力， (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 11 二是，学生从现有的水平发展到目标水平离不开成人的帮助，因此教学过程 中强调教师的帮助、引导和启发，教师针对教学目标和内容善于激疑或提问，启 发学生进行积极的思维活动从而培养学生的科学思维能力
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 第三章高中生科学思维学习进阶框架的理性审视 学习进阶本质上是对学生认知活动过程的研究，表现在学生在学习核心概念 过程中知识的理解水平逐步加深或能力水平逐步提高。本章将从已有的文献研究 以新课程标准为依据将科学思维划分为从“模型构建”、“科学推理”、“科学论证” 和“质疑创新”这四个维度，结合课程标准对于科学思维的学业质量划分水平，建 构一个可以测评学生科学思维的学习进阶框架，作为后续实践教学中的评价依据 3.1学习进阶的内涵实质 3.11学习进阶的内涵 对于学习进阶的内涵定义，国内外专家学者持有各自不同的观点，总的来说 可以从课程论和教学论的两种视角进行认识。 如果站在教学的立场上选择的进阶单元较小，能够更好的帮助一线教师进行 教学活动。教学论者认为：学生的学习过程不是单独一条线性且唯一的路径，学 习进阶不是描述通向深入学习的唯一路径。每个学生有自己独特的人格特质和文 化背景，及前概念都在影响学习进阶的进展。学习进阶的成就水平描述的是学 生特定阶段下的典型表现，除了正确的理解表现以为，也包含学生典型的错误理 解或思维方式。进阶水平的表现水平按照学段进行划分的方式，虽然直截了当、 易于操作，但其实这对学生个体发展的差异性关怀不足。 如果站在课程的视角则选择的进阶单元较大，研究则倾向于排列概念的学习 顺序。课程论者认为：概念序列的学习进阶研究对学科的改革和发展更有意义。 其次，如果从教学论视角研究，虽然能够关注到学生个体间的差异，但是针对性 过强，导致研究推广效度较低。 上述观点的分歧实际上是因为不同的研究者选择的进阶单元大小所导致。笔 者认为，学习进阶理论是为了避免一味的按照学科逻辑顺序组织教学，而忽略学 生认知发展的规律提出的教学样式，因此，学习进阶是学生在学习某一核心概念 时，遵照思维层级的发展次序将核心概念拆解为便于学生理解且连贯的思维路径 思维路径不是唯一的，不同的路径相互穿插，其中的“交叉点”是思维发展的必经 之路。各个“交叉点”连接起的所有路径整合成对核心概念的认知。在发展的路径 上，会存在错误的发展路径，教师可以通过总结典型的错误思维路径，在教学设 计上增加思维辨析的环节作为教学重难点的突破口，帮助学生得到更好的思维发 展。 12 (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 12 第三章 高中生科学思维学习进阶框架的理性审视 学习进阶本质上是对学生认知活动过程的研究，表现在学生在学习核心概念 过程中知识的理解水平逐步加深或能力水平逐步提高。本章将从已有的文献研究， 以新课程标准为依据将科学思维划分为从“模型构建”、“科学推理”、“科学论证” 和“质疑创新”这四个维度，结合课程标准对于科学思维的学业质量划分水平，建 构一个可以测评学生科学思维的学习进阶框架，作为后续实践教学中的评价依据。 3.1 学习进阶的内涵实质 3.1.1 学习进阶的内涵 对于学习进阶的内涵定义，国内外专家学者持有各自不同的观点，总的来说 可以从课程论和教学论的两种视角进行认识。 如果站在教学的立场上选择的进阶单元较小，能够更好的帮助一线教师进行 教学活动。教学论者认为：学生的学习过程不是单独一条线性且唯一的路径，学 习进阶不是描述通向深入学习的唯一路径。每个学生有自己独特的人格特质和文 化背景，及前概念都在影响学习 进阶的进展。学习进阶的成就水平描述的是学 生特定阶段下的典型表现，除了正确的理解表现以为，也包含学生典型的错误理 解或思维方式。进阶水平的表现水平按照学段进行划分的方式，虽然直截了当、 易于操作，但其实这对学生个体发展的差异性关怀不足。 如果站在课程的视角则选择的进阶单元较大，研究则倾向于排列概念的学习 顺序。课程论者认为：概念序列的学习进阶研究对学科的改革和发展更有意义。 其次，如果从教学论视角研究，虽然能够关注到学生个体间的差异，但是针对性 过强，导致研究推广效度较低。 上述观点的分歧实际上是因为不同的研究者选择的进阶单元大小所导致。笔 者认为，学习进阶理论是为了避免一味的按照学科逻辑顺序组织教学，而忽略学 生认知发展的规律提出的教学样式，因此，学习进阶是学生在学习某一核心概念 时，遵照思维层级的发展次序将核心概念拆解为便于学生理解且连贯的思维路径。 思维路径不是唯一的，不同的路径相互穿插，其中的“交叉点”是思维发展的必经 之路。各个“交叉点”连接起的所有路径整合成对核心概念的认知。在发展的路径 上，会存在错误的发展路径，教师可以通过总结典型的错误思维路径，在教学设 计上增加思维辨析的环节作为教学重难点的突破口，帮助学生得到更好的思维发 展
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 3.12学习进阶的构成要素 学习进阶将学习的过程比作爬楼梯的过程，这个过程包括了进阶的起点和终 点、进阶维度、成就水平、学习表现和评价工具五个部分构成。 (1)进阶起点和终点：进阶起点是指学生现有的对核心概念的理解水平， 进阶终点是指经过学习后要达到教学目标。 (2)进阶维度：将一个能够展示学科图景的主题分解为几个维度，每个维 度下按照认知发展顺序或者推理方式或者理解进程设置进阶，通过追踪进阶维度 的发展掌握学生的学习情况。 (3)成就水平：在进阶的过程中认知和思维达到的普遍阶段。 (4)学习表现：在进阶的过程中学生所表现出的真实水平。 (5)评价工具：评判学生的当下发展水平。 3.1.3学习进阶的特点 (1)连贯性 传统的教学关注的重点是知识内容的传授，教师按照教学大纲和课时表进行 教授知识，造成了教师和学生的实际生活经验与知识内容的割裂。学习进阶与传 统教学的不同在于，学习进阶是建立在认知科学的基础上，更加关注学生的认识 发展水平学习进阶是对学生理解的描述路径，这种描述应当符合学生的认知发展 规律。 (2)特续性 学习进阶重视对知识的深化，是对核心概念按照思维路径的发展过程进行解 构，得到的教学内容和技能。体现在不同学段的学生对于同一核心概念的思维方 式是不一样的。 (3)多样性 思维的发展不是唯一的，学习进阶描述了典型的、精致的发展路径。学习进 阶不是线性的，可能存在其他路径并不是代表了所有可能。学习进阶是一种假设， 需要进行实证，通过实证修改假设再进行测试这一循环的过程。 3.1.4学习进阶的教学价值 (一)学习进阶教学的育人价值 学习进阶教学作为一种教学方式，对人的生存和发展具有促进和提升作用， 教育的本体价值就是育人价值，通过教育培养人的发展。 (二)学习进阶教学的规划价值 以螺旋式课程和最近发展区为基础的学习进阶理论，建立起一个螺旋上升的 13 (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 13 3.1.2 学习进阶的构成要素 学习进阶将学习的过程比作爬楼梯的过程，这个过程包括了进阶的起点和终 点、进阶维度、成就水平、学习表现和评价工具五个部分构成。 （1）进阶起点和终点：进阶起点是指学生现有的对核心概念的理解水平， 进阶终点是指经过学习后要达到教学目标。 （2）进阶维度：将一个能够展示学科图景的主题分解为几个维度，每个维 度下按照认知发展顺序或者推理方式或者理解进程设置进阶，通过追踪进阶维度 的发展掌握学生的学习情况。 （3）成就水平：在进阶的过程中认知和思维达到的普遍阶段。 （4）学习表现：在进阶的过程中学生所表现出的真实水平。 （5）评价工具：评判学生的当下发展水平。 3.1.3 学习进阶的特点 （1）连贯性 传统的教学关注的重点是知识内容的传授，教师按照教学大纲和课时表进行 教授知识，造成了教师和学生的实际生活经验与知识内容的割裂。学习进阶与传 统教学的不同在于，学习进阶是建立在认知科学的基础上，更加关注学生的认识 发展水平学习进阶是对学生理解的描述路径，这种描述应当符合学生的认知发展 规律。 （2）持续性 学习进阶重视对知识的深化，是对核心概念按照思维路径的发展过程进行解 构，得到的教学内容和技能。体现在不同学段的学生对于同一核心概念的思维方 式是不一样的。 （3）多样性 思维的发展不是唯一的，学习进阶描述了典型的、精致的发展路径。学习进 阶不是线性的，可能存在其他路径并不是代表了所有可能。学习进阶是一种假设， 需要进行实证，通过实证修改假设再进行测试这一循环的过程。 3.1.4 学习进阶的教学价值 （一）学习进阶教学的育人价值 学习进阶教学作为一种教学方式，对人的生存和发展具有促进和提升作用， 教育的本体价值就是育人价值，通过教育培养人的发展。 （二）学习进阶教学的规划价值 以螺旋式课程和最近发展区为基础的学习进阶理论，建立起一个螺旋上升的
学习远阶视域下培养科学思维的教学研究一以“圆周运动”为例 发展过程，在不断重复的过程中加深对某一概念的理解，其发展过程也表现出了 连续性和重复循，虽然进阶过程总是曲折前行的，但是学习进阶仍向学生提供了 通向深度发展的路径，并且进阶路径是按照顺序小步前行的，使得每位学生都可 能获得一般性发展的 (三)学习讲价教学的评价价值 学习进阶的建构是基于测量获得的学生表现信息，描述了学生从低到高的具 体表现，也可以追踪学生在一段时间的学习后根据实践水平判断学生的发展状况， 可以将学习进阶作为检验学习成果的有效工具。 3.2科学思维的理论分析 32.1科学思维的内涵 思维是人类长期以来所研究的焦点，在众多的科学领域对思维均有研究，它 们对于思维的研究，既有联系又有不同，笔者这里主要是从教育学的角度切入来 简单的谈一谈对思维的认识. 思维是人类长期以来所研究的焦点，在不同领域有着不同的含义，教有学中 经常思考以怎样的方式能够使思维得到有效的发展。站在不同的角度对思维的认 识也就有所不同，总体上可以从认识论和方法论来进行说明。从认识论的角度上， 思维是主体认识世界的反映，是基于感觉器官获得的感性材料后，再通过抽象橱 括的思维方式形成的间接性的认识成果，因此思维与认识不同，思维可以通过其 他事物为媒介从而形成对客观事物的认识，从方法论的角度上，思维是认识的形 成和发展过程中推理和解决问题的方法和手段，常见的思维方法有抽象概括、类 比推理、模型律构、归纳猫绎等等： 对于思维的内涵理解还有很多认识，从教学的视角上看，关注的重点在科学 思维是如何发展的，因此综合方法论和认识论对模型的理解，将思维定义为主体 通过某种科学思维方式的加工形成的对客体特征的认识成果：一方面，思维方式 的高低影响着认识成果的品质，另一方面，认识成果又可以作为新的加工原材料， 促进思维方式的提高。 比格斯认为认知结构是纷乱繁杂的、不可测量的：然而在回答问题时，所展 现出来的思维结构是可以测量的，因此可以通过特定的问题测试学生的思维水平 使用这种方法可以判断学生思维水平的高低。比格斯按照Soo分类标准根据学 生的表现把学生的思维水平划分五类，如下表31所示 14 (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 14 发展过程，在不断重复的过程中加深对某一概念的理解，其发展过程也表现出了 连续性和重复循，虽然进阶过程总是曲折前行的，但是学习进阶仍向学生提供了 通向深度发展的路径，并且进阶路径是按照顺序小步前行的，使得每位学生都可 能获得一般性发展的。 （三）学习进阶教学的评价价值 学习进阶的建构是基于测量获得的学生表现信息，描述了学生从低到高的具 体表现，也可以追踪学生在一段时间的学习后根据实践水平判断学生的发展状况， 可以将学习进阶作为检验学习成果的有效工具。 3.2 科学思维的理论分析 3.2.1 科学思维的内涵 思维是人类长期以来所研究的焦点，在众多的科学领域对思维均有研究，它 们对于思维的研究，既有联系又有不同，笔者这里主要是从教育学的角度切入来 简单的谈一谈对思维的认识。 思维是人类长期以来所研究的焦点，在不同领域有着不同的含义，教育学中 经常思考以怎样的方式能够使思维得到有效的发展。站在不同的角度对思维的认 识也就有所不同，总体上可以从认识论和方法论来进行说明。从认识论的角度上， 思维是主体认识世界的反映，是基于感觉器官获得的感性材料后，再通过抽象概 括的思维方式形成的间接性的认识成果，因此思维与认识不同，思维可以通过其 他事物为媒介从而形成对客观事物的认识，从方法论的角度上，思维是认识的形 成和发展过程中推理和解决问题的方法和手段，常见的思维方法有抽象概括、类 比推理、模型建构、归纳演绎等等； 对于思维的内涵理解还有很多认识，从教学的视角上看，关注的重点在科学 思维是如何发展的，因此综合方法论和认识论对模型的理解，将思维定义为主体 通过某种科学思维方式的加工形成的对客体特征的认识成果；一方面，思维方式 的高低影响着认识成果的品质，另一方面，认识成果又可以作为新的加工原材料， 促进思维方式的提高。 比格斯认为认知结构是纷乱繁杂的、不可测量的；然而在回答问题时，所展 现出来的思维结构是可以测量的，因此可以通过特定的问题测试学生的思维水平， 使用这种方法可以判断学生思维水平的高低。比格斯按照 Solo 分类标准根据学 生的表现把学生的思维水平划分五类，如下表 3-1 所示