原文刊载于《中国考试》2023年第3期第68—76页。
作 者
张云，上海市风华中学教师。
何声清，上海师范大学数理学院讲师（通信作者）。
摘 要：梳理近年来学科教育领域的学习进阶研究，厘清其研究范式、研究框架及具体方法。学科教育领域的学习进阶研究主要分为测评研究和应用研究，其中：测评研究包含验证性学习进阶与演进性学习进阶2类范式，通常采用定量分析与定性研究相结合的方法；应用研究包括教学与教师专业发展2个方向，通常将学习进阶与其他理论模型整合，建立教学设计模型、教师发展模型等。通过梳理发现，学科教育领域学习进阶的研究呈现3方面特点：1）验证性学习进阶测评框架趋于成熟，演进性学习进阶测评框架尚需探索；2）学习进阶要素的确立方法日趋成熟；3）应用研究越来越关注将其与其他理论模型进行有机整合。
关键词：学科教育；学习进阶测评；验证性学习进阶测评；演进性学习进阶测评
学习进阶（learning progressions, LPs）概念起源于美国的科学教育领域，由Smith于2004年首次提出，被用于描述学生在学习过程中思维方式的形成过程[1]。美国国家研究理事会（National Research Council）将学习进阶界定为学生在学习特定概念、主题时认识由低级向高级发展的过程[2]。
学科教育领域的学习进阶研究可分为测评研究和应用研究2类[3]，前者是指以实证方法构建学生的学习进阶模型，后者是指学习进阶研究成果在课程、教学等方面的应用。国外学习进阶的研究较国内起步更早，部分测评研究成果已经走向实际应用。例如，《美国共同核心数学课程标准》（Common Core State Standards for Mathematics）就是依据数学学习进阶的系列实证研究成果编写的[4]。国内学科教育领域学习进阶的研究可大致划分为特定概念的学习进阶、学科核心素养与能力的学习进阶和基于学习进阶的教学设计研究3个阶段[5]。近年来，在教学设计研究之外，还兴起了基于学习进阶的教师专业发展方面的研究。综合来看，国内外有关学习进阶的研究方兴未艾，并逐步由科学教育领域延伸到数学、地理等其他学科教育领域；但目前尚缺乏对这些研究的范式、框架及方法的梳理和总结。基于此，本研究对2006—2021年国内外关于学科教育领域的学习进阶研究进行梳理，以期为后续开展相关研究提供有益参考。
1 学科教育领域学习进阶的测评研究
Duschl等将学习进阶测评划分为验证性学习进阶（validation LPs）和演进性学习进阶（evolutionary LPs）2类范式[6]。验证性学习进阶测评主要采用理论驱动的自上而下的范式，根据理论或课程标准建立假设学习进阶模型，并通过实证研究加以检验和修正；演进性学习进阶测评主要采用证据驱动的自下而上的范式，根据实证研究的结果构建学习进阶模型。近几年有关学习进阶的测评大多归为这2类。
1.1 验证性学习进阶测评
现阶段应用较为广泛的验证性学习进阶的测评框架有2类[7]，一类以伯克利测评系统（the BEAR assessment system, BAS）为代表，另一类以结构中心设计（construct-centered design, CCD）为代表。
1.1.1 伯克利测评系统（BAS）
BAS是由Wilson团队创建的一种自上而下的学习进阶测评框架[8]，也被称为“四基石模型”（图1）。基于该框架开发学习进阶模型一般要经历4个阶段的循环过程：假设模型的建立（结构图）、测评工具的开发（项目设计）、测试数据的处理（结果空间）、模型检验与修正（怀特图）。具体流程如下[8]。
第一阶段，假设模型的建立。首先，将课程标准中的课程目标作为进阶终点；其次，根据课程标准提取若干进阶维度；再次，基于文献研究梳理学生在各进阶维度上的迷思概念；最后，自上而下地划分进阶水平、拟定预期表现，由此建立假设的学习进阶模型。
第二阶段，测评工具的开发。该阶段需要设计评估项目以匹配各个进阶水平，同一评估项目的不同选项指向不同的进阶水平，并且要求测试通过信度和效度检验。
第三阶段，测试数据的处理。该阶段需要选取合适的心理测量学模型处理数据[9]，通常选用项目反应理论（item response theory, IRT）的单参数模型。例如，拉什模型（Rasch model）、分部计分模型（partial credit model）等[10]。
第四阶段，模型检验与修正。根据怀特图（Wright map）所呈现的被试能力值与项目难度值的匹配情况，重新划分进阶水平，修正假设的学习进阶模型。
1.1.2 结构中心设计（CCD）
CCD由Krajcik团队开发[11]，基于此框架开展学习进阶测评可以得到学习进阶模型、测评工具与教学策略3项成果。该框架的具体步骤如下。
第一阶段，选取结构。该阶段需要界定要聚焦的特定概念或核心素养等。
第二阶段，拆解结构。首先，需要确定进阶终点与起点，进阶终点依据课程目标制定，进阶起点则是参考已有的实证研究成果；其次，将概念分解成若干子概念（进阶维度）；再次，预设学生对子概念的理解层级；最后，分析学习过程中的潜在困难与迷思概念，据此提出相应的教学策略。
第三阶段，划分进阶水平，包括所需评估的知识、技能等。
第四阶段，描述水平特征，包括学生在各进阶水平上的预期表现。主要依据学科课程标准和实证研究的成果，通过对进阶水平、预期表现等进行整合，得到假设的学习进阶模型。
第五阶段，设计评估任务和学习任务。评估任务以半结构化访谈问题为主[12]，学习任务用于帮助学生实现水平的进阶。
第六阶段，审查成果，包括内部审查和外部审查。内部审查是对不同进阶水平的学生追加访谈，判断模型中的进阶水平与预期表现是否匹配；外部审查要求基于假设的学习进阶模型开发教学材料，开展教学实践检验、迭代假设的学习进阶模型。
前4个阶段聚焦假设学习进阶模型的构建，后2个阶段则聚焦假设学习进阶模型的检验。整个模型大致可归结为建立假设模型、开发测评工具、处理测试数据、检验与修正模型4个环节。
1.1.3 BAS与CCD的比较
从框架结构看，二者大致相同，都是以循环结构为主体，经历建立假设模型、开发测评工具、处理测试数据、检验与修正模型4个阶段[13]。从具体方法看，由于二者均遵循验证性研究范式，所以在理论假设时选择相同的研究方法；但由于指向教学实践的方式不同（间接或直接），前者致力于构建完整且严密的测量方法论体系[7]，而后者立足于学习进阶模型与课堂教学的联结，所以二者在后续开展实证研究的方法上存在较大差异。下面具体分析二者在研究方法上的相同与不同之处。
在假设模型的建立阶段，二者的研究方法基本相同，例如：基于文本研究，依据学科课程标准确定进阶终点；基于文献研究厘清学生的迷思概念、学习困难等，拟定预期表现。需要指出的是，二者并未给出如何确立进阶维度、如何划分进阶水平的具体实施方案，有待后续进一步研究。
在另外3个阶段，二者运用了不同的研究方法。在测评工具的开发阶段：BAS以标准化试题为主，并且试题与水平之间是“一对多”的映射，即试题的不同选项指向不同的进阶水平；CCD则以半结构化的访谈为主，并且评估任务（试题）与水平之间是“一对一”的映射，即特定的评估任务指向特定的进阶水平。在测试数据的处理阶段，BAS基于成熟的心理测量学模型进行定量分析，而CCD倾向于定性分析法的应用。在模型检验与修正阶段，BAS基于定量分析的客观事实修正模型，而CCD将被试在特定教学干预下的进阶表现作为模型检验与修正的重要依据。
1.2 演进性学习进阶测评
当前的演进性学习进阶测评主要集中在具体的科学教育领域[14]，多关注具体的学科概念和核心素养的学习进阶。在国外：美国密歇根州立大学的Mohan与Anderson团队开展了环境素养项目，分别研究碳循环[15]、水循环[16]、科学知识与实践[17]的学习进阶，其中前2项关注的是学科概念的学习进阶。在国内：苏小兵等聚焦地理学科核心素养的培养，以“地理问题生成”为主题开展演进性学习进阶的测评[18]；丁锐等从建构主义教学实验的视角，经历探索性教学、诊断性访谈等6个阶段，自下而上地构建学生在“数”概念中的学习进阶[19]。下面梳理国内外演进性学习进阶测评的研究框架和方法。
1.2.1 国外的演进性学习进阶测评
以“碳循环的学习进阶”研究[15]为例，研究框架与具体方法如下。
第一，确立进阶维度。进阶维度通常以已有实证研究的成果为依据。
第二，开发测评工具。测试工具主要包括书面评估项目和访谈材料，二者均为开放式问题。访谈材料作为书面评估项目的补充，旨在深入了解被试在特定内容上的理解深度。
第三，编写范例工作簿，即初次划分进阶水平。这一阶段需要抽取小规模样本，将被试作答由单一到复杂进行分组排序以作为划分进阶水平的依据，并选取各组1~2名被试的典型作答作为范例。
第四，进阶水平的初次修正及信度检验。对所有被试的作答进行评分，抽取部分样本检验评分者一致性。若评分者在若干项目上存在较大分歧，则通过讨论来修正进阶水平。
第五，再次修正进阶水平。遵循书面评估项目的评分流程和要求，对访谈材料进行分析，其间可能出现新的进阶水平。
第六，建立完整的学习进阶模型。除了测试工具外，进阶模型需包含进阶终点、进阶维度、进阶水平和预期表现等基本要素[2]。
事实上，“碳循环”课题的研究报告中并未展现完整的学习进阶模型，报告仅仅指出最高与最低水平在各进阶维度上的预期表现，以及不同水平的被试在各项目作答的核心特征。倘若能将各进阶水平的核心特征加以凝练，或许可以得到预期表现这一要素，完善上述模型。
1.2.2 国内的演进性学习进阶测评
以“地理问题生成的学习进阶”研究[18]为例，研究框架与具体方法如下。
第一，设计测试任务，建立专家认知模型[20]。专家认知模型是指领域专家解决问题的认知过程及加工特征，它揭示了专家视角下的学习进阶特征，在这类研究中将其视作学习进阶的理论依据。
第二，将所有被试的出声思维报告绘制成“认知行为图”，然后使用迭代法对“认知行为图”进行初步分组，要求组内具有高度相似性、组间具有较高区分度。
第三，初步确立进阶维度，对被试在各进阶维度上的表现进行评分，并检验评分者一致性。
第四，采用判别分析法（距离判别法），保留具有统计学意义的关键性进阶维度，对被试重新分组并观察其在判别平面上的分布情况。
第五，根据分布情况适当调整分组数量，再次运用判别分析法加以检验。
第六，建立学习进阶模型，进阶水平的划分参照已有分组，预期表现则结合被试在各进阶维度的作答情况拟定。
1.2.3 国内外演进性学习进阶研究的比较
从框架结构看，国内外在演进性学习进阶测评上的整体结构大致相同，主要区别在于“确立进阶维度”环节：以Mohan和Anderson团队的研究为代表的国外研究主要发展出确立进阶维度、开发测评工具、初步划分进阶水平、初次修正进阶水平、再次修正进阶水平、建立进阶模型6个阶段，将“确立进阶维度”设置在研究的初始阶段；而以苏小兵等人的研究为代表的国内研究主要发展出开发测评工具、初步划分进阶水平、确立进阶维度、修正进阶维度、修正进阶水平、建立进阶模型6个阶段，将“确立进阶维度”设置在研究的中间环节，并包含对进阶维度的修正环节。
从具体方法看，国内外研究既有相同之处又有不同之处。例如，在进阶水平的初步划分阶段，国内外研究都运用定性研究法将被试作答进行分组排序，作为划分进阶水平的依据；而在确立进阶维度阶段，Mohan和Anderson团队基于文献研究提取进阶变量，苏小兵等人的研究则将被试作答作为确立进阶维度的依据。此外，苏小兵等将统计分析法（判别分析）应用于学习进阶研究，为如何修正进阶维度、如何修正进阶水平等问题提供了切实可行的实施方案，而国外学者在这些方面主要采用定性研究的方法。
然而，由于演进性学习进阶测评是一种自下而上的范式，主要基于被试自身的表现搭建测评模型；因此，被试水平会对模型的建立产生直接的影响，如果取样有偏，则可能会造成模型的代表性不佳。此外，上述演进性学习进阶测评的研究框架均将模型构建环节设置在最后阶段，缺少追加大规模的实证研究来验证模型合理性的“检验与修正模型”环节，在一定程度上影响了模型的信效度。
1.3 混合范式的学习进阶测评
验证性范式和演进性范式的学习进阶测评研究虽然各有侧重，但可以相互补充。一方面，演进性范式下的学习进阶研究需要补充验证性范式中的“检验与修正模型”环节；另一方面，验证性范式下的学习进阶研究通常以课程标准等文件为依据，应加强对学生自身认知发展的关注。在这一思路下，近来少数研究尝试采取验证性与演进性相结合的混合范式开展学习进阶的探索[21]，如郭立军等研究小数概念的学习进阶时：一方面将小样本前测和访谈数据进行分组排序，自下而上地建立学习进阶模型；另一方面参照BAS进行工具开发、数据分析、模型修正等步骤，尝试将2类测评框架与方法相结合[22]。值得注意的是，在当前有关学习进阶研究的总体基数之下，采取混合范式开展的测评研究还较少。
2 学科教育领域学习进阶的应用研究
学习进阶的测评研究为刻画学生的学习过程提供了实证依据，描述了学生知识学习的认知起点、发展层级、潜在障碍等。秉承“以学定教”的理念，“基于学习进阶的教学设计”成为学科教育领域学习进阶应用研究的一项核心议题。除此之外，另有研究从学习进阶的视角探索教师专业发展的规律，相关议题包括教师自身学科知识、学科教学知识的发展等。
2.1 基于学习进阶的教学设计研究
总体来看，基于学习进阶的教学设计研究有2个基本方向：其一是从具体学科出发，构建基于学习进阶的学科教学设计模型；其二是聚焦特定教学组织形式，从学习进阶的视角开发可操作的教学设计模型。
2.1.1 指向具体学科的教学设计研究
学科教育领域里的学习进阶测评研究呈现了学生知识和能力发展的现实图景（即层级模型），为设计内容适切、目标精准的教学提供了科学依据。基于此，研究者们将特定学科的学习进阶证据与教学设计的具体理论相结合，开发出具有具体学科特色、以学习进阶为准则的教学设计模型。例如：郭玉英团队将“科学概念理解的发展层级模型”与“科学关键能力的学习进阶模型”整合，再结合教学系统设计模型（ADDIE模型），开发出“基于学习进阶的科学教学设计模型”，该模型由基于进阶的学情分析、学习过程的设计、教学开发、反馈4个板块构成[23]。此外，该团队还将学习进阶证据与其他教学设计理论相结合，开发出“基于学习进阶的导引式建模教学模式”[24]97和“基于学习进阶的物理学科单元学习教学模式”[25]。为了检验这些教学设计模型的有效性，研究团队分别以“能量理解和科学解释”“机械能守恒定律与科学论证”为主题，开展准实验研究[23,26]，证明了这些教学设计模型能够更好地促进学生发展。
2.1.2 指向特定教学组织形式的教学设计研究
除了为具体学科的教学设计提供实证依据以外，学习进阶的研究成果还被用于指导特定教学组织形式的设计。在此过程中，研究者通常以学习进阶为视角，针对某种（通常是新兴的）教学组织形式开发出可操作的教学设计模型。例如，李振文将“科学概念理解的发展层级模型”作为理论依据，以“目标驱动模型”为项目设计的主体框架，开发出“基于核心概念学习进阶的项目化教学设计模型”，该模型分为学习目标、教学内容、反馈3个阶段；基于此模型，开展了高中物理“运动的描述”的准实验研究，发现这种教学方式在促进学生概念理解、减小性别差异方面具有一定优势[27]。此外，新近研究基于学习进阶的视角，以跨学科问题解决能力发展为目标，开发出“基于学习进阶的STEM教学设计模型”，研究结果表明，这种教学方式对学生问题解决的态度和能力均产生了积极影响[28]。
2.2 基于学习进阶的教师专业发展研究
将学习进阶应用于教师专业发展是指基于学习进阶的视角，探查教师在学科知识、教学知识等专业技能方面的发展。国内外已有一些相关研究，但仍处于起步阶段。例如：密西根州立大学的研究团队聚焦教师在学科教学知识方面的发展，先后开发了基于学习进阶的内容知识（content knowledge）和教学内容知识（pedagogical content knowledge）的测量工具，并借助该工具考查了教师对学生学习过程的掌握程度以及设计适切教学的能力[29]；王磊等关注成熟教师向专家教师的成长，开发了基于学习进阶的卓越教师专业发展模型，并将该模型应用于教师发展项目的设计与实施[30]。
3 学科教育领域学习进阶研究的主要特征
3.1 验证性学习进阶测评框架趋于成熟，演进性学习进阶测评框架尚需探索
现阶段，验证性学习进阶已形成结构完备的测评框架，国内外研究者大多使用BAS开展概念理解、核心素养等方面的学习进阶研究，也有部分研究者选择直接指向教学实践的CCD；相比之下，演进性学习进阶的测评尚处于探索阶段。虽然密西根州立大学的Mohan和Anderson团队、国内的苏小兵等具体展示了如何开展演进性学习进阶的测评，并形成了较为系统的演进性学习进阶测评研究框架；但是测评框架是否能应用于其他内容或其他学科教育领域仍有待考证。
厘清学习过程的规律，据此开展针对性的教学实践活动，帮助学生更好地掌握知识、提升能力和发展素养，是学习进阶研究的初衷。在学科教育领域，各学科知识的内容属性各异，学生能力发展的层级模型也可能存在差别；因此，需要针对不同学科开发特定的能力发展层级模型，以指导研究者划分进阶水平、厘定具体表现、开发测评工具。目前已有一些国内外的研究者在该方面进行了尝试，例如：郭玉英团队在研究能量、机械运动与力等核心概念的学习进阶时，基于层级复杂度与知识整合等认知理论确立进阶维度，提出“科学概念理解的发展层级模型”[23]，作为科学概念学习进阶的一般层级模型。在此基础上，张玉峰补充了各层级对应的具体表现，进一步完善了该层级模型[31]。类似地，Claesgens等人开发出了具有化学学科特色的学习进阶层级模型[32]。
然而，此类研究仍处于起步阶段，在除上述学科之外的其他学科中，尚未形成具有学科特色的、具象化的学习进阶研究框架，以这些具有学科特色的层级模型为指导的实证研究更少。未来研究需要在演进性学习测评框架的学科具体化方面继续进行探索。
3.2 学习进阶要素的确立方法日趋成熟
随着研究的不断推进，学习进阶的研究方法也日趋成熟，尤其是进阶要素的确立，已从研究初期基于经验的研究发展到现阶段基于实证的研究。具体而言，在确立进阶维度时，除了研究课程标准和已有文献外，目前研究还有2种新思路：一种是运用定性研究法分析被试作答，再用判别分析法修正进阶维度；另一种是专家调查法与层次分析法的结合。在确立进阶水平时，验证性与演进性学习进阶测评都采用定量分析与定性研究的方法，主要区别在于：前者通常采用文献研究法进行初步划分，再通过定量分析（基于心理测量学模型）或定性研究的方式验证；而后者则运用定性研究法将作答分组并初步划分水平，再以定量分析（判别分析）或定性研究的手段进行检验。在实施学习进阶测评时，通常使用纸笔测试法[33]，或者将其与访谈法相结合[34]，并已形成相对完备的测评工具[35]。除了上述3个要素外，目前研究中关于进阶终点的确立通常参考课程标准或相关专家，而对于预期表现的描述尚未总结一般方法。
3.3 学习进阶应用研究的整合取向发展
早期的学习进阶应用研究主要根据学习进阶的测评结果，进行针对性的教学设计。更具体地，这些研究通常以某个特定概念为载体，测评学生学习该概念的进阶规律；然后以这些实然的进阶规律为依据设计应然的教学步骤，为学生提供合适的任务链、问题链、知识链等。概言之，这些应用研究通常将学习进阶证据作为改进教学的唯一依据；但是，国外有研究表明，基于学习进阶证据的教学并非总能显著预测学生的学习表现[36]。学校教学是一项相对复杂的工程，因此还需要关注学习理论、认知理论、教学设计理论等的指导价值。换言之，在开展“基于学习进阶的教学设计”时，不可仅将设计依据拘泥于学习进阶的测评结果，还需要结合学生特征、教学目标等融合教育教学的其他理论。正如张静在其研究中所指出的：在厘清学生心智模型的进阶规律（即特定领域或概念的学习进阶）之后，有必要基于班额现状、学生特点等，将上述学习进阶证据与合适的教学模式有机整合，如此才能更好地发挥学习进阶测评研究对于教学设计的指导作用[24]219。通过梳理发现，将学习进阶与其他理论模型有机整合开展应用研究的趋势正在显现，例如：前面提及的郭玉英团队将概念理解与关键能力的学习进阶模型、教学设计系统模型整合，开发出的“基于学习进阶的科学教学设计模型”；密西根州立大学研究团队将学习进阶与教师知识模型整合，建立基于学习进阶的教师知识测评工具；等等。总体而言，整合取向的学习进阶应用研究正在受到关注。
4 对国内学科教育领域学习进阶研究的思考
基于上述对国内外学科教育领域学习进阶研究的梳理，对国内学科教育领域的学习进阶研究有如下思考。
第一，加强验证性研究范式和演进性研究范式的融合与互证。鉴于2类范式各有侧重、各有优势，在同一项研究中兼顾大规模数据下的宏观发现和小规模实验下的微观发现，能更丰富、更深入地探索学生学习进阶规律。
第二，关注教学因素对学习进阶模型的影响。学生的学科学习是在教学场域下发生的，因此，教学因素是影响学生学习进阶的一个重要变量。例如，教材版本的不同可能会导致学生对特定学科中某个具体概念的学习进阶规律存在差异。
第三，关注个性化的学习进阶研究。当前的学习进阶研究的基本立场是探索学生学习过程的一般规律，但是，学生的学习风格、思维特征等方面的差异可能造成其学习进阶的差异。在当前个性化学习、精准教学等背景下，探索个性化的学习进阶规律具有现实意义，需要在厘清学习进阶一般模型的基础上，进一步探索若干典型的个性化模型。
第四，加强学习进阶研究成果的运用，形成系列可操作、可复制的经典案例。在将学习进阶研究成果投入教学实践时，需加强其与其他教学理论、模式的融合。除此之外，研究者和实践者要加强合作交流，通过多轮教学实验后对教学设计进行迭代、优化，最终形成有理论支撑、有实证依据、有操作指南的优势教学设计案例。
参考文献：
“《中国考试》杂志”
学习强国号
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