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摘要：概述学习进阶理论在化学核心概念教学衔接研究中的应用价值，介绍了SOLO分类理论对划分化学核心概念认知层级与进阶路径的指导意义。按照SOLO分类理论划分中和反应概念的学习阶段、进阶路径和发展目标，建构中和反应概念进阶学习的认知模型，对中和反应的初高中跨学段教学衔接提出研究与实施建议。
关键词：学习进阶理论；SOLO分类理论；中和反应；初高中教学衔接；认知模型
文章编号：1005–6629（2016）11–0024–06 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
1 基于SOLO分类理论研究化学核心概念的学习进阶与教学衔接
1.1 基于学习进阶理论探讨化学核心概念的跨学段教学衔接
近年来，在国内外科学教育领域中，学习进阶理论已成为研究学生认知发展的热点领域之一。学习进阶理论[1]描述学生在不同学段学习同一核心概念时所遵循的连贯、典型的学习路径。学科知识、技能和方法的学习是分阶段和有明确路径的，教师更应高度关注学生学习过程的方向、路径和各阶段水平要求。对学习进阶的规划是对学生在不同学段对概念的理解水平、迷思概念、进阶目标及测评要求的描述，目前相关研究集中在学习、课程和评价领域[2]，如Corcoran提出学习进阶应具有5个构成要素：进阶终点、进阶维度、多个相互关联的成就水平、各水平预期表现、特定的评测工具[3]。学习进阶理论可用于指导学科核心概念的跨学段教学衔接研究，对研制分阶段、划层级、系统性的学业质量标准体系有重要指导意义。
围绕学科核心概念的跨学段学习进阶来组织教学内容是当前科学教育的研究焦点。从2009年欧亚拉美七国学者联合编著的《科学教育的原则和大概念》出版[4]，到美国以学习进阶形式将核心概念写入国家课程文件《新一代科学教育标准》，再到近期我国教育部组织260多位专家修订普通高中课标，以学习进阶形式统整教学要求与学业标准，都体现了对学科核心概念的学习进阶及其跨学段教学衔接的关注。
化学核心概念的形成不是一蹴而就的，而是学生通过不同学段的主题学习而不断丰富与发展的，具有阶段性、层次性和渐进性等特点。国内外不同研究者对于化学核心概念学习进阶的设计有不同的理解与研究方法：（1）美国Stevens基于实证测查和标准文件描述中学生在物质结构与性质概念上的学习进阶假设，并通过实证研究进行修正完善；（2）林建芬按照初中、必修、选修和高三4个不同学段，通过分析考纲、课标、教材并结合教学实践，根据学生思维层级和认知发展，梳理了同分异构体、元素周期律、离子反应、化学用语等核心概念[5～9]的认知方式与角度、知识水平，划分相应的学习进阶路径，提出各学段的学习目标、进阶路径与教学建议；（3）周玉芝[10]提取化学电源核心概念及相应学段的目标，进而划分电化学的学习进阶；（4）庄晓文[11]选取电离、离子反应和勒夏特列原理作为电解质溶液领域的核心概念，从不同学段的概念理解水平分解、迷思概念、进阶目标进行分析，以学习进阶为统领设计教学过程；（5）谌秀云[12]、苗兰[13]、雷才[14]、童文昭[15]则以“低-中-高阶水平学习进阶模型”分别呈现化学反应、反应热、化学平衡、物质结构等化学核心概念与基本反应原理的学习进阶路径，提出跨学段教学衔接的建议。
综上，学习进阶理论揭示了学生对化学核心概念的理解、对某种技能的掌握随时间推移连贯且逐渐深入的典型发展路径，可用于指导化学核心概念的初高中跨学段教学衔接研究。
1.2 应用SOLO分类理论划分化学核心概念在跨学段衔接中的学习进阶
为了指导教师充分认识学生的学习周期和阶段要求、评价学生的学业质量水平，彼格斯[16]在皮亚杰认知发展阶段论的基础上提出SOLO分类理论（“可观察的学习成果结构”，见图1），根据学生回答某一学科具体问题时的内部结构复杂性，将学生学习结果和思维结构分类为前结构、单点结构、多点结构、关联结构和拓展抽象结构5种层次。前结构和单点结构水平属于低阶思维，多点和关联结构则为中阶水平，拓展抽象结构水平则属于高阶认知，SOLO分类理论对思维结构的5个层级划分与学习进阶理论相融合、相映衬。SOLO分类理论根据学生思维方式的性质和抽象程度，将个体认知方式依次分为感觉运动方式、形象方式、具体符号方式、形式方式、后形式方式5种方式，分别产生隐性知识、直觉知识、陈述性知识、理论知识、层次更高更抽象的理论知识这5类知识。学生认知发展方式和思维结构层次共同组成一个螺旋式上升的认知发展阶段体系：学生总体的认知发展具有阶段性，学生对核心概念的认知发展也具有阶段性。教师既要重视学生在不同学段的学习结果的数量（即掌握的知识点的多少），更要重视学生在不同阶段的学习结果的质量（即掌握知识点的相互关系）。
2 基于跨学段学习的进阶路径建构“中和反应”概念认知模型
中和反应是化学核心概念之一，因其重要性列入中学化学学科100个关键词[17]，对学生化学认知方式发展、化学概念的多重表征学习、化学核心素养的培育都起到重要作用。台湾学者邱美虹[18]选取了溶液酸碱性、中和反应、弱酸和弱碱的稀溶液这3个主题研究初三学生关于酸和碱的认识方式与前概念，描述学生对核心概念的理解、推理或者解释的动态过程（见表1），并对高中相应主题的教学提出建议。综上，本研究将中和反应作为化学核心概念进行初高中教学衔接研究，采用文献研究、文本分析、实践研究法等，主要任务是基于学习进阶理论划分中和反应的认知层级水平与学习进阶路径，进而建立中和反应认知模型，基于SOLO分类理论对化学核心概念初高中跨学段教学提出分阶段的教学建议与学业质量标准。
（2）选修4模块：中和反应概念的学习进阶经历3个转变：①由定性到定量：选修4前期，记为选修4-1，学生从反应热、能量变化曲线图、热化学方程式、中和热的测定实验、水的电离、酸碱滴定等主题学习内容，定量认识中和反应过程的能量变化、pH变化和微粒变化，是学生思维层级由定性向定量提升的关键阶段；②从正向到逆向：选修4后期，记为选修4-2，中和热、水的电离与溶液的酸碱性、酸碱滴定实验等学习内容是学生从正向思维认识中和反应概念、能量变化、反应限度、微粒作用情况；而盐类水解与沉淀溶解平衡则是从逆向思维认识中和反应的限度、能量转化形式与实际应用价值，学生的认知层级经历了“正向→逆向”的提升过程；③单一分析到多重表征：从宏观现象-微观变化-符号书写-曲线图像数据分析这四重表征[23]的认识角度形成完整的“中和反应”概念体系。
（3）高三备考阶段：即便到了高三复习阶段，学生的化学认知方式与化学核心素养的现状水平仍不乐观，一是没有建立学科系统思想，对化学概念与原理间的关联认识不到位；二是缺乏系统、有序、全面的分析思路，没有将不同学段中化学核心概念与原理知识进行重整；三是未深刻认识化学核心概念的应用价值，因此在高三一轮复习阶段，教师应通过主题式复习帮助学生建构中和反应认知模型，深入分析认知对象、角度、层级与任务这4个结构维度。
4 研究反思与未来展望
4.1 研究反思
本研究是建立在跨学段教学实践后经验总结这一定性的视角，仍需要通过大数据测评，用翔实的数据报告和学生学业表现来完善修正本研究的认识。而化学核心概念的初高中跨学段教学，除了要根据不同学段的具体认知任务和研究对象，还要考虑化学核心概念的发展性和整体性，既要有不同学段延续发展的整体考虑，又要有不同学科渗透发展的整体考虑。笔者认为应从化学学科课程的整体来认识和理解化学核心概念的教学内容与学业标准，从初三到高二乃至高三，要逐步深入和扩大对核心概念跨学段教学的研究，进行基于进阶目标、评价标准的课堂教学实践和学业测评活动。
4.2 未来展望
要定义某一核心概念或学科技能的学习进阶，许多研究者所根据的现有文献往往是研究者本人长期致力于某一领域的科学课程，而发展学习进阶的证据需要超越学生想法与学生思维本质特征的不同。我们一线化学教师身处在基础教育课程改革风起云涌的时代，不断面临着理论和实践上的问题和挑战。未来应该加强实证研究，借助深圳市教科院在全市各个初中高中开展化学测评这一平台，运用大数据学业质量平台进行跨学段的学生大样本测试，形成大数据学业质量诊断书，以深入了解学生化学核心概念在教学过程中变化的空间、路径和关键因素，为选择合适的教学方法和提高教学质量提供学理上的支持和实践中的指导。
参考文献：
[1]刘晟，刘恩山.学习进阶——关注学生认知发展和生活经验[J].教育学报，2012，（4）：81～87.
[2]王磊，黄鸣春.科学教育的新兴研究领域：学习进阶研究[J].课程·教材·教法，2014，34（1）：112～118.
[3]康永明.高中生有机物化学性质认识方式现状探查[D].北京：北京师范大学硕士学位论文，2013.
[4]毕华林，万延岚.化学的魅力与化学教育的挑战[J].化学教学，2015，（5）：3～7.
[5]林建芬，陈允任.基于学习进阶理论探讨“同分异构体”教学序列的跨学段设计[J].化学教学，2014，（12）：38～41.
[6]林建芬，钱扬义.基于认知模型探讨高中生化学概念的进阶学习——以人教版必修2“元素周期律”的教学为例[J].中学化学教学参考，2015，（17）：33～36.
[7]林建芬.基于PDEODE策略和四重表征模式探讨“金属电化学腐蚀”概念的进阶教学[J].中学化学教学参考，2016，（3）：33～36.
[8]林建芬，钱扬义.信息技术条件下基于“CLD理论”的高中化学概念教学研究——以必修1“离子反应”同课异构课例的观摩分析为例[J].中学化学教学参考，2014，（19）：31～34.
[9]林建芬，周群力，钱扬义，任竞昕.利用“翻翻乐”和“争上游”游戏攻克初三化学用语难题——浅析“520中学化学桌游”学习新法[J].化学教育，2013，（9）：48～52.
[10]周玉芝.厘清核心概念及其学习进程：分析教材的新视角——以中学化学“电化学基础”教学内容为例[J].化学教育，2014，（13）：7～10.
[11]庄晓文，姜建文.“电解质溶液”核心概念的学习进阶研究[J].化学教学，2016，（2）：28～33.
[12]谌秀云.中学生化学反应学习进程研究[D].上海：华东师范大学硕士学位论文，2012.
[13]苗宁.中学生“化学反应与能量”学习进程的研究[D].南京：南京师范大学硕士学位论文，2012.
[14]雷才.高中学生化学平衡学习进阶的研究[D].成都：四川师范大学硕士学位论文，2015.
[15]童文昭.物质结构核心概念及其学习进阶研究[D].武汉：华中师范大学硕士学位论文，2015.
[16]彼格斯，科利斯著.高凌飚，张洪岩译.学习质量评价：SOLO分类理论（可观察的学习成果结构）[M].北京：人民教育出版社，2012.
[17]钱扬义等.化学概念与化学“学科关键词”的学习与认知[M].北京：科学出版社，2009：125，170～172.
[18] Chiu M H， Chung S L. Investigating Correctness， Consistency， and Completeness of Students’ Mental Models and Paths of Conceptual Change in Learning the Nature of Gas Particles Via Multiple Modeling Activities [C]. Paper presented at the annual meeting of ESERA， August. 2007：21～25.
[19]教育部考试中心. 2016普通高等学校招生全国统一考试大纲[M].北京：高等教育出版社，2015.
[20]中华人民共和国教育部制订.义务教育化学课程标准[S].北京：北京师范大学出版社，2012.
[21]深圳市教育科学研究院.深圳市初中毕业生学业考试说明[D].北京：民主与建设出版社，2015.
[22]中华人民共和国教育部制订.普通高中化学课程标准（实验）[S].北京：人民教育出版社，2003.
[23]林建芬，盛晓婧，钱扬义.化学“四重表征”教学模式的理论建构与实践研究——从15年数字化手持技术实验研究的回顾谈起[J].化学教育，2015，（7）：1～6.
关键词：学习进阶理论；SOLO分类理论；中和反应；初高中教学衔接；认知模型
文章编号：1005–6629（2016）11–0024–06 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
1 基于SOLO分类理论研究化学核心概念的学习进阶与教学衔接
1.1 基于学习进阶理论探讨化学核心概念的跨学段教学衔接
近年来，在国内外科学教育领域中，学习进阶理论已成为研究学生认知发展的热点领域之一。学习进阶理论[1]描述学生在不同学段学习同一核心概念时所遵循的连贯、典型的学习路径。学科知识、技能和方法的学习是分阶段和有明确路径的，教师更应高度关注学生学习过程的方向、路径和各阶段水平要求。对学习进阶的规划是对学生在不同学段对概念的理解水平、迷思概念、进阶目标及测评要求的描述，目前相关研究集中在学习、课程和评价领域[2]，如Corcoran提出学习进阶应具有5个构成要素：进阶终点、进阶维度、多个相互关联的成就水平、各水平预期表现、特定的评测工具[3]。学习进阶理论可用于指导学科核心概念的跨学段教学衔接研究，对研制分阶段、划层级、系统性的学业质量标准体系有重要指导意义。
围绕学科核心概念的跨学段学习进阶来组织教学内容是当前科学教育的研究焦点。从2009年欧亚拉美七国学者联合编著的《科学教育的原则和大概念》出版[4]，到美国以学习进阶形式将核心概念写入国家课程文件《新一代科学教育标准》，再到近期我国教育部组织260多位专家修订普通高中课标，以学习进阶形式统整教学要求与学业标准，都体现了对学科核心概念的学习进阶及其跨学段教学衔接的关注。
化学核心概念的形成不是一蹴而就的，而是学生通过不同学段的主题学习而不断丰富与发展的，具有阶段性、层次性和渐进性等特点。国内外不同研究者对于化学核心概念学习进阶的设计有不同的理解与研究方法：（1）美国Stevens基于实证测查和标准文件描述中学生在物质结构与性质概念上的学习进阶假设，并通过实证研究进行修正完善；（2）林建芬按照初中、必修、选修和高三4个不同学段，通过分析考纲、课标、教材并结合教学实践，根据学生思维层级和认知发展，梳理了同分异构体、元素周期律、离子反应、化学用语等核心概念[5～9]的认知方式与角度、知识水平，划分相应的学习进阶路径，提出各学段的学习目标、进阶路径与教学建议；（3）周玉芝[10]提取化学电源核心概念及相应学段的目标，进而划分电化学的学习进阶；（4）庄晓文[11]选取电离、离子反应和勒夏特列原理作为电解质溶液领域的核心概念，从不同学段的概念理解水平分解、迷思概念、进阶目标进行分析，以学习进阶为统领设计教学过程；（5）谌秀云[12]、苗兰[13]、雷才[14]、童文昭[15]则以“低-中-高阶水平学习进阶模型”分别呈现化学反应、反应热、化学平衡、物质结构等化学核心概念与基本反应原理的学习进阶路径，提出跨学段教学衔接的建议。
综上，学习进阶理论揭示了学生对化学核心概念的理解、对某种技能的掌握随时间推移连贯且逐渐深入的典型发展路径，可用于指导化学核心概念的初高中跨学段教学衔接研究。
1.2 应用SOLO分类理论划分化学核心概念在跨学段衔接中的学习进阶
为了指导教师充分认识学生的学习周期和阶段要求、评价学生的学业质量水平，彼格斯[16]在皮亚杰认知发展阶段论的基础上提出SOLO分类理论（“可观察的学习成果结构”，见图1），根据学生回答某一学科具体问题时的内部结构复杂性，将学生学习结果和思维结构分类为前结构、单点结构、多点结构、关联结构和拓展抽象结构5种层次。前结构和单点结构水平属于低阶思维，多点和关联结构则为中阶水平，拓展抽象结构水平则属于高阶认知，SOLO分类理论对思维结构的5个层级划分与学习进阶理论相融合、相映衬。SOLO分类理论根据学生思维方式的性质和抽象程度，将个体认知方式依次分为感觉运动方式、形象方式、具体符号方式、形式方式、后形式方式5种方式，分别产生隐性知识、直觉知识、陈述性知识、理论知识、层次更高更抽象的理论知识这5类知识。学生认知发展方式和思维结构层次共同组成一个螺旋式上升的认知发展阶段体系：学生总体的认知发展具有阶段性，学生对核心概念的认知发展也具有阶段性。教师既要重视学生在不同学段的学习结果的数量（即掌握的知识点的多少），更要重视学生在不同阶段的学习结果的质量（即掌握知识点的相互关系）。
2 基于跨学段学习的进阶路径建构“中和反应”概念认知模型
中和反应是化学核心概念之一，因其重要性列入中学化学学科100个关键词[17]，对学生化学认知方式发展、化学概念的多重表征学习、化学核心素养的培育都起到重要作用。台湾学者邱美虹[18]选取了溶液酸碱性、中和反应、弱酸和弱碱的稀溶液这3个主题研究初三学生关于酸和碱的认识方式与前概念，描述学生对核心概念的理解、推理或者解释的动态过程（见表1），并对高中相应主题的教学提出建议。综上，本研究将中和反应作为化学核心概念进行初高中教学衔接研究，采用文献研究、文本分析、实践研究法等，主要任务是基于学习进阶理论划分中和反应的认知层级水平与学习进阶路径，进而建立中和反应认知模型，基于SOLO分类理论对化学核心概念初高中跨学段教学提出分阶段的教学建议与学业质量标准。
（2）选修4模块：中和反应概念的学习进阶经历3个转变：①由定性到定量：选修4前期，记为选修4-1，学生从反应热、能量变化曲线图、热化学方程式、中和热的测定实验、水的电离、酸碱滴定等主题学习内容，定量认识中和反应过程的能量变化、pH变化和微粒变化，是学生思维层级由定性向定量提升的关键阶段；②从正向到逆向：选修4后期，记为选修4-2，中和热、水的电离与溶液的酸碱性、酸碱滴定实验等学习内容是学生从正向思维认识中和反应概念、能量变化、反应限度、微粒作用情况；而盐类水解与沉淀溶解平衡则是从逆向思维认识中和反应的限度、能量转化形式与实际应用价值，学生的认知层级经历了“正向→逆向”的提升过程；③单一分析到多重表征：从宏观现象-微观变化-符号书写-曲线图像数据分析这四重表征[23]的认识角度形成完整的“中和反应”概念体系。
（3）高三备考阶段：即便到了高三复习阶段，学生的化学认知方式与化学核心素养的现状水平仍不乐观，一是没有建立学科系统思想，对化学概念与原理间的关联认识不到位；二是缺乏系统、有序、全面的分析思路，没有将不同学段中化学核心概念与原理知识进行重整；三是未深刻认识化学核心概念的应用价值，因此在高三一轮复习阶段，教师应通过主题式复习帮助学生建构中和反应认知模型，深入分析认知对象、角度、层级与任务这4个结构维度。
4 研究反思与未来展望
4.1 研究反思
本研究是建立在跨学段教学实践后经验总结这一定性的视角，仍需要通过大数据测评，用翔实的数据报告和学生学业表现来完善修正本研究的认识。而化学核心概念的初高中跨学段教学，除了要根据不同学段的具体认知任务和研究对象，还要考虑化学核心概念的发展性和整体性，既要有不同学段延续发展的整体考虑，又要有不同学科渗透发展的整体考虑。笔者认为应从化学学科课程的整体来认识和理解化学核心概念的教学内容与学业标准，从初三到高二乃至高三，要逐步深入和扩大对核心概念跨学段教学的研究，进行基于进阶目标、评价标准的课堂教学实践和学业测评活动。
4.2 未来展望
要定义某一核心概念或学科技能的学习进阶，许多研究者所根据的现有文献往往是研究者本人长期致力于某一领域的科学课程，而发展学习进阶的证据需要超越学生想法与学生思维本质特征的不同。我们一线化学教师身处在基础教育课程改革风起云涌的时代，不断面临着理论和实践上的问题和挑战。未来应该加强实证研究，借助深圳市教科院在全市各个初中高中开展化学测评这一平台，运用大数据学业质量平台进行跨学段的学生大样本测试，形成大数据学业质量诊断书，以深入了解学生化学核心概念在教学过程中变化的空间、路径和关键因素，为选择合适的教学方法和提高教学质量提供学理上的支持和实践中的指导。
参考文献：
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[7]林建芬.基于PDEODE策略和四重表征模式探讨“金属电化学腐蚀”概念的进阶教学[J].中学化学教学参考，2016，（3）：33～36.
[8]林建芬，钱扬义.信息技术条件下基于“CLD理论”的高中化学概念教学研究——以必修1“离子反应”同课异构课例的观摩分析为例[J].中学化学教学参考，2014，（19）：31～34.
[9]林建芬，周群力，钱扬义，任竞昕.利用“翻翻乐”和“争上游”游戏攻克初三化学用语难题——浅析“520中学化学桌游”学习新法[J].化学教育，2013，（9）：48～52.
[10]周玉芝.厘清核心概念及其学习进程：分析教材的新视角——以中学化学“电化学基础”教学内容为例[J].化学教育，2014，（13）：7～10.
[11]庄晓文，姜建文.“电解质溶液”核心概念的学习进阶研究[J].化学教学，2016，（2）：28～33.
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[13]苗宁.中学生“化学反应与能量”学习进程的研究[D].南京：南京师范大学硕士学位论文，2012.
[14]雷才.高中学生化学平衡学习进阶的研究[D].成都：四川师范大学硕士学位论文，2015.
[15]童文昭.物质结构核心概念及其学习进阶研究[D].武汉：华中师范大学硕士学位论文，2015.
[16]彼格斯，科利斯著.高凌飚，张洪岩译.学习质量评价：SOLO分类理论（可观察的学习成果结构）[M].北京：人民教育出版社，2012.
[17]钱扬义等.化学概念与化学“学科关键词”的学习与认知[M].北京：科学出版社，2009：125，170～172.
[18] Chiu M H， Chung S L. Investigating Correctness， Consistency， and Completeness of Students’ Mental Models and Paths of Conceptual Change in Learning the Nature of Gas Particles Via Multiple Modeling Activities [C]. Paper presented at the annual meeting of ESERA， August. 2007：21～25.
[19]教育部考试中心. 2016普通高等学校招生全国统一考试大纲[M].北京：高等教育出版社，2015.
[20]中华人民共和国教育部制订.义务教育化学课程标准[S].北京：北京师范大学出版社，2012.
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