楊淑萍 金冬桂 郝淵博

(新疆石河子大學(xué)師范學(xué)院 石河子 832000)

學(xué)習(xí)進(jìn)階是對學(xué)生學(xué)習(xí)某一核心概念時(shí)所遵循的連續(xù)的、典型的學(xué)習(xí)路徑的描述，一般呈現(xiàn)為圍繞核心概念展開的一系列由簡單到復(fù)雜、相互關(guān)聯(lián)的概念序列[1]。其不僅有助于學(xué)生對科學(xué)教育中核心概念的認(rèn)識和理解，而且有利于教師從學(xué)科核心概念入手，進(jìn)行跨學(xué)段的描述和測評，并對每一個(gè)主題進(jìn)行學(xué)習(xí)進(jìn)階分析，從而實(shí)現(xiàn)微觀教學(xué)實(shí)踐的應(yīng)用。早在2007年，美國國家研究理事會(huì)在《讓科學(xué)走進(jìn)學(xué)校： K-8年級科學(xué)學(xué)習(xí)的學(xué)與教》中曾明確指出，學(xué)習(xí)進(jìn)階研究在課程開發(fā)、課程標(biāo)準(zhǔn)的深度、科學(xué)知識的關(guān)聯(lián)性以及教學(xué)理解的深刻性上具有潛在的價(jià)值[2]?？梢?，學(xué)習(xí)進(jìn)階理論為學(xué)科教學(xué)的持續(xù)深入提供了理論基礎(chǔ)。鑒于此，本文以“通過神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)”為例，以“神經(jīng)調(diào)節(jié)”核心概念作為學(xué)習(xí)進(jìn)階的對象，圍繞“神經(jīng)調(diào)節(jié)”核心概念構(gòu)建學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的學(xué)習(xí)進(jìn)階，以此來指導(dǎo)教學(xué)設(shè)計(jì)。

1 “神經(jīng)調(diào)節(jié)”學(xué)習(xí)進(jìn)階的建構(gòu)

1.1 確定進(jìn)階維度 神經(jīng)系統(tǒng)能夠及時(shí)感知機(jī)體內(nèi)、外環(huán)境的變化，并作出反應(yīng)，調(diào)控各器官、系統(tǒng)的活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)體穩(wěn)態(tài)。本研究從這個(gè)重要概念入手通過對課程標(biāo)準(zhǔn)和教材內(nèi)容的解讀，歸納出神經(jīng)調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)進(jìn)階下的5個(gè)核心概念，分別是神經(jīng)調(diào)節(jié)的基本方式、興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)、興奮在神經(jīng)元之間的傳遞、神經(jīng)系統(tǒng)的分級調(diào)節(jié)和人腦的高級功能。通過分析神經(jīng)調(diào)節(jié)大概念的認(rèn)知發(fā)展過程，呈現(xiàn)本節(jié)的概念圖(圖1)。

圖1 神經(jīng)調(diào)節(jié)概念圖

圖1較清晰地展示了神經(jīng)調(diào)節(jié)這一大概念所統(tǒng)攝的一般概念和學(xué)科事實(shí)。通過對概念圖的分析發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)調(diào)節(jié)的組成多為學(xué)科事實(shí)，學(xué)生較容易理解；神經(jīng)調(diào)節(jié)的基本方式和反射的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)這部分內(nèi)容學(xué)生在初中已經(jīng)學(xué)習(xí)過；但興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)、興奮在神經(jīng)元之間的傳遞、神經(jīng)系統(tǒng)的分級調(diào)節(jié)和人腦的高級功能這些內(nèi)容都是學(xué)生首次接觸，對這部分內(nèi)容所包含的專業(yè)術(shù)語比較陌生，難以理解，很容易引起學(xué)生的誤用和誤解。因此，將“神經(jīng)調(diào)節(jié)”這一核心概念的進(jìn)階維度確定為3個(gè)： 神經(jīng)調(diào)節(jié)的基本方式、興奮的傳導(dǎo)、高級神經(jīng)中樞的調(diào)節(jié)。通過追蹤學(xué)生在這些進(jìn)階維度上的理解水平可以了解其對核心概念“神經(jīng)調(diào)節(jié)”的學(xué)習(xí)進(jìn)程[3]。

1.2 劃分進(jìn)階水平 如何圍繞“神經(jīng)調(diào)節(jié)”核心概念認(rèn)知發(fā)展構(gòu)建學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的學(xué)習(xí)進(jìn)階，是神經(jīng)調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)進(jìn)階構(gòu)建過程中一個(gè)難點(diǎn)。概念教學(xué)正是圍繞核心概念的認(rèn)知發(fā)展，通過糾正、補(bǔ)充和完善學(xué)生的前概念，從而使學(xué)生構(gòu)建正確的認(rèn)知體系和核心概念。生物學(xué)概念的認(rèn)知過程中，概念教學(xué)的過程從簡單到抽象依次為： 圖式—同化—順應(yīng)—平衡四個(gè)階段[4]。根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知水平以及對核心概念的認(rèn)知發(fā)展過程將學(xué)習(xí)進(jìn)階劃分為4個(gè)階段，分別來對應(yīng)概念教學(xué)過程的發(fā)展層級(表1)。

表1 概念教學(xué)過程層次表

確定了學(xué)習(xí)進(jìn)階劃分的標(biāo)準(zhǔn)之后，又根據(jù)各要素在不同學(xué)習(xí)階段的發(fā)展水平的劃分方法[5]，對核心概念每個(gè)進(jìn)階維度包含的一般概念和學(xué)科事實(shí)進(jìn)行進(jìn)階水平的劃分。圖1中所涉及的一般概念和學(xué)科事實(shí)均是以專業(yè)術(shù)語的形式表示，而在教學(xué)中，教師給學(xué)生傳授的不僅僅是基本的名詞術(shù)語，還包括這些科學(xué)概念的內(nèi)涵與外延等。參照《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》，將“神經(jīng)調(diào)節(jié)”統(tǒng)攝的一般概念和學(xué)科事實(shí)用陳述句的形式進(jìn)行表述，構(gòu)建出學(xué)生“神經(jīng)調(diào)節(jié)”核心概念學(xué)習(xí)進(jìn)階，進(jìn)而對神經(jīng)調(diào)節(jié)這節(jié)內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)(圖2)。

2 基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的“神經(jīng)調(diào)節(jié)”核心概念教學(xué)設(shè)計(jì)

2.1 學(xué)情分析 通過分析圖2神經(jīng)調(diào)節(jié)核心概念學(xué)習(xí)進(jìn)階圖可以看出，現(xiàn)在學(xué)生的認(rèn)知水平處于一種較低的理解水平，學(xué)生往往會(huì)根據(jù)已有的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)對神經(jīng)調(diào)節(jié)核心概念有一些認(rèn)識，認(rèn)為人體內(nèi)的許多活動(dòng)會(huì)與神經(jīng)調(diào)節(jié)有關(guān)，但體內(nèi)的這些活動(dòng)是怎樣通過神經(jīng)調(diào)節(jié)的，對于神經(jīng)調(diào)節(jié)這一機(jī)制的運(yùn)行過程并不了解，因此對這一運(yùn)行過程更深入的探究為學(xué)生學(xué)習(xí)“神經(jīng)調(diào)節(jié)”提供了一個(gè)進(jìn)階起點(diǎn)。且2017年版高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)基于學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展和學(xué)科核心素養(yǎng)修訂了高中生物課程結(jié)構(gòu)和內(nèi)容，將社會(huì)要求學(xué)生對神經(jīng)調(diào)節(jié)核心概念的科學(xué)理解水平作為一個(gè)終極目的，為教師設(shè)計(jì)“神經(jīng)調(diào)節(jié)”這節(jié)內(nèi)容提供了一個(gè)思路，也為學(xué)生學(xué)習(xí)完“神經(jīng)調(diào)節(jié)”提供了一個(gè)進(jìn)階終點(diǎn)。但在學(xué)生學(xué)習(xí)“神經(jīng)調(diào)節(jié)”時(shí)可能會(huì)存在中間狀態(tài)，學(xué)生從簡單到復(fù)雜逐步學(xué)習(xí)神經(jīng)調(diào)節(jié)的基本方式、興奮的傳導(dǎo)、高級神經(jīng)中樞的傳導(dǎo)。在已有的研究中一些教師已經(jīng)發(fā)現(xiàn)： 學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中，由于對于一些概念的混淆和沒有更深入的理解，會(huì)存在一些迷思概念。例如，神經(jīng)沖動(dòng)的傳導(dǎo)和傳遞，學(xué)生由于沒有理解興奮的傳導(dǎo)過程，同時(shí)也沒有進(jìn)一步去理解興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)和興奮在神經(jīng)元之間傳遞的區(qū)別，以至于學(xué)生對于這兩個(gè)概念會(huì)混淆。這些常見的迷思概念也是學(xué)習(xí)進(jìn)階的關(guān)鍵核心概念，教師需要通過設(shè)計(jì)相應(yīng)的教學(xué)策略來解決學(xué)生對于這些概念的混淆，幫助學(xué)生理解這些核心概念，跨越關(guān)鍵點(diǎn)，從而使學(xué)生進(jìn)入下一階段的學(xué)習(xí)，最后可以達(dá)到社會(huì)要求學(xué)生對神經(jīng)調(diào)節(jié)核心概念的科學(xué)理解水平。

圖2 神經(jīng)調(diào)節(jié)核心概念學(xué)習(xí)進(jìn)階圖

通過對學(xué)生學(xué)情進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)： 將學(xué)習(xí)進(jìn)階的終點(diǎn)進(jìn)行分解，變成一個(gè)一個(gè)的進(jìn)階維度，再根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展水平來對每一個(gè)進(jìn)階維度做出一個(gè)清晰地規(guī)劃，并引導(dǎo)學(xué)生完成每一個(gè)進(jìn)階維度的目標(biāo)，這樣可以更有利于教師的教學(xué)，也有利于教師對學(xué)生的更深入了解。

2.2 教學(xué)設(shè)計(jì) 學(xué)習(xí)進(jìn)階并不只是解決學(xué)習(xí)者認(rèn)知發(fā)展路徑的問題，它解決的是學(xué)習(xí)者認(rèn)知發(fā)展過程中用以“踏腳”的具體“腳踏點(diǎn)”[6]。在我們的學(xué)習(xí)中只有學(xué)習(xí)路徑是不夠的，它并不能滿足學(xué)習(xí)者認(rèn)知發(fā)展的支撐，所以只有找到那個(gè)“腳踏點(diǎn)”才能幫助完善認(rèn)知結(jié)構(gòu)。而在神經(jīng)調(diào)節(jié)這節(jié)內(nèi)容的教學(xué)設(shè)計(jì)中，那些常見的迷思概念就是那個(gè)“腳踏點(diǎn)”，只有在教學(xué)設(shè)計(jì)中找到那個(gè)“腳踏點(diǎn)”才能使學(xué)生構(gòu)建有意義的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。因此，教師在教學(xué)中，需要選擇合理的教學(xué)策略，制定完整的教學(xué)規(guī)劃，設(shè)計(jì)具體的教學(xué)步驟，幫助學(xué)生從一個(gè)較低的臺(tái)階過渡到另一個(gè)較高的臺(tái)階，幫助學(xué)生形成對核心概念的理解，厘清學(xué)生對那些迷思概念的理解。圍繞學(xué)習(xí)進(jìn)階進(jìn)行神經(jīng)調(diào)節(jié)核心概念教學(xué)，能使教學(xué)過程有更清晰的思路，呈現(xiàn)出一個(gè)由簡單到復(fù)雜的過程。教學(xué)設(shè)計(jì)如下：

圖式階段： 通過問題導(dǎo)入讓學(xué)生回顧之前學(xué)過的神經(jīng)調(diào)節(jié)相關(guān)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的前概念，作為學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)階起點(diǎn)。教師進(jìn)一步提問一些新概念，引發(fā)學(xué)生的興趣，導(dǎo)入新課內(nèi)容。

同化階段： 該階段涉及到的新概念較多，教師通過多媒體演示興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)和興奮在神經(jīng)元之間的傳遞，使學(xué)生更直觀地理解實(shí)驗(yàn)操作過程，將學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的原有概念和此實(shí)驗(yàn)操作聯(lián)系起來，通過上位學(xué)習(xí)、下位學(xué)習(xí)和并列學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變成新概念，使學(xué)生完成新概念的同化。同時(shí)教師以一連串問題引導(dǎo)學(xué)生采用小組合作去探討發(fā)生這些變化的原因，激發(fā)學(xué)生的科學(xué)探究思維，學(xué)生之間相互分享自己的觀點(diǎn)，最終讓每個(gè)小組整合形成一個(gè)比較完整的觀點(diǎn)，各小組依次和全班同學(xué)進(jìn)行交流，最后老師進(jìn)行修改、補(bǔ)充和解釋。

順應(yīng)階段： 該階段學(xué)生的原有概念會(huì)受到刺激，學(xué)生應(yīng)該學(xué)會(huì)適當(dāng)改變來適應(yīng)刺激的過程。這一階段主要是通過小組合作探討方式來厘清興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)和興奮在神經(jīng)元之間的傳遞過程，該部分知識比較抽象，教師通過多媒體課件的輔助以及對比這兩個(gè)過程異同點(diǎn)的教學(xué)策略，來引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)和興奮在神經(jīng)元之間的傳遞。同時(shí)以問題引導(dǎo)：“在沒有受到刺激時(shí)，神經(jīng)纖維上的電位表是怎么變化的？當(dāng)受到刺激時(shí)，神經(jīng)纖維上的電位表又是如何變化的？為什么會(huì)發(fā)生這種變化？興奮在神經(jīng)纖維上的傳遞有何特點(diǎn)？在靜止的時(shí)候神經(jīng)纖維的電位是怎么變化的？在受到刺激時(shí)神經(jīng)纖維的電位又是怎么變化的？興奮在神經(jīng)元之間又是如何從一個(gè)神經(jīng)元傳遞到下一個(gè)神經(jīng)元的？興奮在神經(jīng)纖維和神經(jīng)元上傳導(dǎo)有什么異同？”通過思考這些問題來啟發(fā)學(xué)生的科學(xué)思維，使學(xué)生將原有概念與新概念關(guān)聯(lián)在一起，更深刻去理解興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)和興奮在神經(jīng)元之間的傳遞過程。

平衡階段： 此階段要求學(xué)生初步形成同化之后，教師應(yīng)給予一定的變式訓(xùn)練來加強(qiáng)同化或建立更完善的同化以形成概念的平衡。教師通過一些變式練習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生在解決問題的過程中，對那些易混淆知識點(diǎn)進(jìn)行鞏固應(yīng)用，厘清學(xué)生對于迷思概念的理解，最后學(xué)生能夠獨(dú)立地完成神經(jīng)調(diào)節(jié)的思維導(dǎo)圖的制作。

根據(jù)學(xué)習(xí)進(jìn)階指導(dǎo)的核心概念教學(xué)為教師的教學(xué)決策提供了一個(gè)清晰的思路。教師在教學(xué)過程中要基于學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展，針對每一階段的學(xué)習(xí)情況選擇合適的教學(xué)策略，最后能夠達(dá)到對核心概念的科學(xué)理解，走向進(jìn)階終點(diǎn)。