基于科學取向教學論的教學設計與評析

● 皮連生

基于科學取向教學論的教學設計與評析

● 皮連生

此次給讀者呈現依據科學取向的教學論所設計的教案，目的是讓讀者從教案設計的實際例子中，感受科學取向教學論指導下的課堂教學設計的必要成分、操作程序和區別于傳統教學設計的一些核心思想。

一、科學取向教學論指導下的教案的必要成分

給讀者呈現的教案包含四個必要成分：教學目標、任務分析、教學過程與方法以及學習結果的測量與評價。由于這份教案是單課的教學設計（與單元教學設計相對而言），其學習效果的測量與評價隱含在教學后期的課堂練習中。這樣的測量評價被稱為形成性測量與評價。如果是單元教學設計，則必須有單獨的測量與評價的設計。

讀者不難發現，在形式上，新的教案設計與傳統教案設計的三個成分（教學目標、教學過程與方法、學習結果的測量與評價）是相同的。唯一不同的是，新教案多了“任務分析”這個成分。

二、科學取向教學論指導下的單項能力的一般教學過程

任何復雜的能力都可以分解為單項能力。重要的單項能力的教學都可以按照“六步三段”教學過程模型進行設計。例如“運用壓強公式正確計算壓強的大小，并能說明增大和減小壓強的方法”的能力是受壓強概念支配的。教學的目標是讓學生掌握這一概念并能運用該概念辦事。有效的教學必須經過物理教案中圖二所示的六步和三階段。其中的前四步合稱知識的習得階段。通過這四步，學生習得了新的物理概念——壓強的定義。但前四步只解決知識理解問題。接著，第五步，設計變式練習，解決新知識（壓強概念）的運用問題。第六步，提供新情境，檢測新概念能否在新情境中運用。最后兩步承擔知識向技能轉化和技能的測量和評價任務，所以把這兩步分別稱為學習的兩個階段。

我國傳統課堂教學過程包括如下五步：組織教學、檢查復習、呈現新教材、鞏固新教材、布置家庭作業。同新的教學過程模型相比，前者缺乏學習分類思想和知識向技能轉化的思想。由于在傳統教學過程模型指導下的教學往往出現教了知識，而不能使知識轉化為能力的弊端，所以就有人相信形式訓練說，離開知識去教能力。歷史已經證明，這一條路是走不通的。

三、新的課堂教學設計區別于傳統課堂教學設計的一些核心思想

盡管新的教案的必要成分和教學過程與傳統教案在形式上有許多相似點，但是兩者的指導思想是不同的。

第一，目標設置與陳述不同。傳統教學設計不重視目標設置與陳述。用傳統方法陳述的目標含糊，不可測量；而且目標籠統，缺乏針對性。這樣就導致教師常常上課不顧及目標，單純在過程和方法上下功夫。新課程改革中要求教師陳述所謂“三維目標”，這更是增加教師的負擔，起不到提高教學實效的作用。例如從百度文庫中可以查到初中物理壓強的教案。某教案陳述的“三維目標”如下：

1.知識與技能：知道壓力的概念和方向，理解壓強的概念、公式、單位，并能應用壓強知識進行有關計算，知道增大或減小壓強的方法。

2.過程與方法：培養學生制定計劃、設計實驗、操作實驗、觀察實驗的能力，培養學生分析、論證、概括出規律性結論的能力。

3.情感、態度與價值觀：讓學生在探究實驗中，體會到客觀規律的可認識性和有效的利用規律，培養學生熱愛科學積極研究探索科學知識的精神。

上述三個目標，目標1所使用的動詞“知道”、“理解”是含糊的，不能測量的；目標2和目標3缺乏針對性，似乎放到什么地方都行。它最大的問題是把“知識與技能”和“過程與方法”割裂。表面看來，很重視“過程和方法”，但設計者并不知道“過程和方法”用在何處。讀者認真閱讀科學取向教學論指導下的壓強教案，不難發現，這里的“壓強”作為物理學知識，經歷了陳述性知識習得、變式練習和陳述性知識向智慧技能轉化這么一些過程。這里的知識與技能是轉化的；過程用于習得知識，轉化知識；變量控制的推理策略（思維方法）用于加速知識的習得與轉化過程。

科學取向教學論強調目標的導學、導教和指導測量和評價的作用。為此，教學目標設置要簡明、精要，可以觀察和測量；教學目標應陳述預期學生學習的結果；用學生通過學習后會做什么（技能）和會說什么（知識）來陳述目標。

物理教案的目標1要求學生運用習得的物理概念做事：在具體情境中區分壓力、重力、彈力和拉力。完成教案的第五步中的練習2可以檢測到這個目標的掌握情況。物理教案的目標2要求學生運用壓強概念進行計算與解釋生活中的物理現象。教案中第五步中的練習3和第六步中設計的問題都可以檢測第二個目標的實現情況。

本教案原先還有第3個目標，即“建立壓強的概念”。該目標最后被刪掉了。“建立壓強概念”類似于“掌握壓強概念”，是傳統教學設計中經常出現的目標。這樣陳述的目標不能檢測，因為它陳述的是學習，而不是學習后學生能做什么。相反，該教案的目標2陳述的是要求學生“運用”壓強概念做事（計算、解釋生活中的現象），學生的行為可以表明他們是否掌握壓強概念及其運用的條件。所以第三個目標的陳述是多余的。由于傳統教學論影響深遠，教師要改變傳統目標陳述方法是非常困難的。

第二，任務分析不同。傳統教學設計有教材分析和學生情況分析等教學分析項目，但沒有針對教學目標的任務分析。此處的任務分析要求教師分析教學目標中的學習結果類型，并據此推測學習發生的必要條件和支持性條件。最后還要確定與新課學習有關的學生的起點能力。

物理教案運用加涅的學習結果分類和學習條件的理論，確定終點目標是定義性概念學習，其必要條件是“壓力”和“受力面積”這兩個概念。起點能力主要是“比”或“比值”概念。支持性條件是變量控制的推理方法。這樣針對性的任務分析能力是傳統教學設計人員完全不具備的。

第三，教學過程和方法的依據不同

教學過程和方法也稱教學策略。我國中小學教師受傳統教學論思想影響，主要研究教學設計中的這個環節。許多優秀教師在教學方法上表現出很高的創造力。但為什么選擇這樣或那樣的方法，理論依據是什么？教師往往說不清。在教學方法選擇上，科學取向教學論不同于傳統教學論，其依據來自任務分析。從物理壓強教學設計可見，通過任務分析，教師已經明確了學習的類型和有效學習的條件，包括必要條件和支持性條件。教學則是創造幫助學生學習的條件：包括激發學生學習動機，告知目標，復習原有知識。這些步驟都是為有效學習創造條件。在新知識教授階段，先教使能目標（壓力與受力面積），然后教終點目標（壓強）。終點目標的實現既需要先決概念，又需要推理策略。這些教學步驟和內容都來自任務分析。傳統教學論強調“教學有法，教無定法”。科學取向教學論認為，一旦通過任務分析，確定了學習結果類型和有效學習的條件，那么教學的順序和方法的選擇是極為有限的。在物理壓強概念教學中，先教使能目標，后教終點目標，這個順序是不能調換的。實現終點目標的教學方法只有“例-規”法和“規-例”法兩種選擇。對初中生來說，“例-規”法是最好的選擇。所以教學方法也是確定的。唯一可變的是選擇什么樣的具體例子，教師具有很大的自主權。

物理學習既有大量的物理概念及其關系的教學，也有由物理概念構成的原理或規則的教學。如果教學的目的是希望學生認識物理世界并能說明各種物理現象之間的關系，這樣的教學結果是物理知識（陳述性知識或言語信息）學習；如果教學的目的是希望學生運用物理概念或原理做事，如計算壓強，或知道如何在具體情境中增大或減少壓強，那么這樣的教學結果便是智慧技能。壓強教學前四步重點落實物理知識學習目標；后兩步重點落實智慧技能學習目標。前者通過理清“力”各個概念之間的關系來實現；后者主要通過變式練習來實現。完整的“六步三段”教學過程能實現知識向技能或陳述性知識向程序性知識的轉化。能教會的能力不在廣義的知識之外，而是寓于廣義知識之中。

總之，科學取向教學論指導下的課堂教學設計與傳統課堂教學設計的根本區別是：前者建立在現代科學心理學基礎之上，后者基于教師的經驗。優秀教師的教學經驗是十分寶貴的。如果優秀教師的經驗能夠與科學心理學相結合，使之上升到科學取向教學論水平，那么課堂教學的效率將會得到可靠的提升。

（責任編輯：劉君玲）

皮連生/華東師范大學心理與認知科學學院教授，著名教育心理學家