一、定義學習進程
學習進程(learning progressions,LPs)在國際科教界最近有相當廣泛的研 究，被認為對於研究課室中的學習與教學還有改進教學與評量間的一致性是 個很有效的工具(Salinas, 2009；韋斯林、賈遠娥, 2010)。起因為近年來美國 學生在全國和國際性 K-12 科學與數學教育評量中表現令人失望，美國國內的 科教學者們認為，目前他們國內的科學課程知識龐雜而缺乏關聯性、一致性，
教師在教學只注重知識的廣度而忽略其深度以及學生理解的深入程度，在評 量方面不注重核心知識、技能和能力，課程標準、教學與評量各自為政沒有 進行整合，這樣一來無助於學生知識的整合、構築有致的知識架構以及科學 思維的發展，也無助於學生知識的遷移、實際問題的解決以及科學參與和決 策(韋斯林、賈遠娥，2010b；Corcoran, Mosher & Rogat, 2009； Shavelson, 2009；高慧蓮， 2014)。
學習進程 LPs 並不是一個新的構想，它與其他強調兒童的發展會深化長 期累積知識的概念類似(Duncan, 2009)，這些在教育領域中隨時間發展的研究 例如 Bruner(1960)提出的螺旋式課程、發展長廊(Brown ＆ Campione, 1994) 及認知導向教學(Carpenter ＆ Lehrer, 1999)。
學習進程是當學生學習時，對於連續性複雜思維方式的描述(Wilson &
Bertenthal, 2005)。學生學習時所依循的路徑，對於學生依序發展過程中技能、
理解、知識的描述(Masters & Forster, 1996)。從入學時所具備的概念推論到社 會需要學生習得的社會期待及價值觀 (Duschl, Schweingruber, and Shouse, 2007)。從對人或情境的反應概化到對於觀點的理解概化(The National Alternate Assessment Center/NAAC Flowers, Browder, Wakeman, & Karvonen,
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2007)。NRC(2006)認為學習進程是學生在學習時，其對科學概念的理解或能 力相繼地一步接一步逐漸趨於複雜化的路徑，並提出它具有下列特徵：
如下圖 2-1-2 學習進程層次圖(Hess, 2008) 1.描述一些基本且具有規律發展性的概念
2.會依照學生的該次的學習任務訂出該段任務歷程中最高理解層次 (upper anchor)及最低理解層次(lower anchor)。
3.再將最高和最低理解層次間訂出不同的階層
4.學生的進程會受到外在懷境改變而影響，並非是單一軌跡的發展
圖 2-1-1 學習進程層次圖(Hess, 2008)
也就是說，學習路徑上有多個不同的學習水平，借助適宜的教學及引導，
學生須經歷這些水平方能逐漸攀伸。可以推論得知，LPs 是一類與時間變化 相關的假設性學習模式，說明長時間學習的路徑，我們並不假設學生的學習 進度只是單一發展的軌道，將這幾條路徑假設成與生態消長的情況雷同，會 比將他當成有恆序的發展階段要來的好。有研究也指出，學習進程可當作是 學生概念理解層級的證據(Reiser, Krajcik, Moje, ＆ Marx, 2003)，只是這個學 習路徑是需要經過實徵驗證(Lehrer & Schauble, 2000; Songer et al., 2009)。並
且 Wilson(2009)認為，在不同領域其知識的建構方式不同，因此學習進程的 軌跡也有所不同。
Duschl, Meang,及 Sezen 認為學習進程的發展主要和五個領域的研究有 關：教學實驗、心智理論後設認知研究、概念改變、教學法以及學習軌跡(張 郁雯,2012)。針對學習進程的發展，學者 Hess(2008)提出 LPs 有四項指導原 則：
（一） 參酌過去研究結果而發展：其研究來源來自認知學習如何發生之研 究、特定學科研究及行動研究，如使用形成性評量改善 LPs 後，教師可使用 形成性評量以聚焦於學習狀況，使用總結性評量檢測學習進程，但學習是連 續過程，LPs 連結各學習區，使老師能於不同時間點使用不同教材及教學策 略。
（二） 有清晰脈絡連結各要點及核心概念：清楚的核心概念能連結跨年級 的學習清楚的脈絡能連結核心概念和理解學習，此時評量學生進步或發展才 可能進行(Wiggins, ＆ McTighe, 1998; Duschl, Schweingruber, ＆ Shose, 2007)。
（三） 連結各活動而促進學生理解：深入理解、增強能力以概化並轉換學習 從初學概念進展至較複雜的專業思維和推理。
（四） 與設計良好的評量方式密切相關：LPs 讓人了解學習如何發展、如何創 造或運用能顯示學生在學習連續過程中所在位置的評量探究(e.g., Keeley, Eberle,
＆ Farrin, 2005; Rose, Minton, Arline, 2007; OGAP, 2007)，也可以規劃並修正教 學、發展評量系統並解釋評量資料、檢測個別或團體發展。
關於學習進程的研究有很多種作法，從多數的研究中發現(e.g., Alonzo ＆ Steedle, 2009; Claesgens, Scalise, Wilson, ＆ Stacy, 2009; Duncan ＆
Hmelo-Silver, 2009; Mohan et al., 2009; Stevens et al., 2010)，學習進程的發 展，乃是一個反覆循環的歷程，綜合上述 Hess(2008)提出 LPs 的四項指導原 則，可以歸納出學習進程的建構必須先透過相關文獻的回顧以及特定學科概 念的探究，提出一個理論上的學習進程架設模式，再蒐集實徵資料進行反復 地驗證和修改。其流程如下圖 2-1-1。
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綜上所述，可以發現 LPs 希望促進學生學科核心能力的學習，這些核心能 力對往後知識與能力的發展是重要的，也能夠幫助教師了解學生的能力到達哪 個階層,讓教師可以更清楚知道應該進行何種策略幫助學生習有該有的能力和 改善評量方式之效能，進而促進課程、教學和評量之間的連結(Steven, Delgado,
＆ Krajcik, 2010)，進而促進學生的學習(Black,Wilson, ＆ Yao, 2011)。
圖 2-1-2 學習進程架構發展流程圖, Salinas(2009)
二、學習進程的相關研究
劉坤夏(2013)回顧國外幾本知名期刊，將 2005 到 2012 年學習進程相關 文獻彙整，研究者引自劉坤夏(2013)並補上部分 2012 年到 2013 年份文獻，
整理如下表 2-1-1，從這 25 篇文獻中大約可以分類整理成幾種研究方向，以 研究內容來看大多都以學科知識為主，尤其是自然科學，尚未看到有社會科 學的文獻出現，其中化學有 6 篇、物理有 4 篇、生物有 7 篇、地球科學有 5 篇、一篇關於科學論證以及一篇關於科學建模。
利用編制優良的 評量去監控 LPs
描繪出整個 LPs 的架構 以增加更深入的了解
找到脈絡，將核心概念 的本質相互連接 根據發展中的研究去證
實或對 LPs 加以改進
利用評量結果對整
體架構再加以解釋 定義一個假設性框架
而以研究方法來分可分為：第一類為發展評量試題，分析知識概念的難 易程度(Johson ＆ Tymms, 2011; Songr ＆ Gotwals, 2012)；第二類為進行教 學介入，比較教學前後，學生理解層次的改變情形(Adandan et al., 2010; Ducan
＆ Tseng, 2011; Freidenreich et al., 2011; Plummer ＆ Krajcik, 2010)；第三類 為訪談學生，了解其理解層次的發展情形( Hui et al., 2012；Schwarz et al., 2009;
Stevens et al., 2010)；第四類為橫斷研究法，透過跨年齡層的評量，比較不同 階段的學生之理解層次( Hui et al., 2013；Ann ＆ Kim, 2012；Lee ＆ Liu, 2010; Mohan et al., 2009; Steedle ＆ Shavelson, 2009)、第五類為縱貫研究法，
分析學生隨著年齡成長，其理解層次改變的情形 (Hui ＆ Charles, 2012；
Soger et al., 2009)。
其中與教學介入有關的文獻中，多數的研究(e.g., Adadan et al., 2010;
Duncan ＆ Tseng, 2011; Freienreich et al., 2011)僅採用單一組別的教學，比較 學生在教學前、後的理解層次改變。這樣的實驗設計無法確認學生的學習進 程是否會因為教學介入而有所不同，仍有待釐清。NRC(2001)Knowing What Student Knowing 的報告中也提到評量應該與學習進程做整合，因為一旦知道 學習是如何隨時間而發展，就能夠掌握學生的學習狀況，促進學生對概念的 理解。
而文獻中多數的研究，個別單獨採用評量方式或者是教學介入，並未將 評量與教學整合起來，Shavelson(2009)也提出學習進程尚處於研究階段，仍 然未臻成熟，需要教師以及其他研究團隊進行教學實驗及行動研究不斷的修 正與改進。故研究者認為學習進程連結評量與教學之研究(Duncan ＆
Hmelo-Silver, 2009)此部分具有進一步討論的必要。
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Developing a Fine-Grained Learning Progression Framework for
Carbon-Transforming Processes
4-12 物理/氣候變 化
透過教學介入檢視學習進程，面談和書面資料的分析並進行前 測及後測，比較學生教學前後的改變。
SE, Lehrer, Richard ＆ Schauble, Leona (2012)
Seeding Evolutionary Thinking by Engaging Children in Modeling Its Foundations
K-6 進化論 描述學習進程的基本原理和結構開發建模，並畫出 k-6 代表性 的變化和實踐建模
JRST, Rivet, Ann E. ＆ Kastens, Kim A. (2012)
Developing a Construct-Based Assessment to Examine Students' Analogical Reasoning around Physical Models in Earth Science
8,9 地球科學/月 亮盈虧
164 個 8、9 年級的學生在進行前後測，並使用 Rasch 建模方 法進行分析。
JRST, Gunckel, Kristin L.
＆ Covitt, Beth A. ＆ Salinas, Ivan ＆ Anderson, Charles W.
(2012)
A Learning Progression for Water in Socio-Ecological Systems
K-12
水質和環境 分析從小學到高中的學生成績，使用模型的設計，將學生分成 四個 levels。
JRST, Jin, Hui ＆ Anderson, Charles W.
(2012)
A Learning Progression for Energy
in Socio-Ecological Systems K-12
生態系統的 碳循環
追蹤並分析 48 個訪談和 3903 個書面，開發了學習進程的框架
出處、作者 標題 年級 學科主題/能 力
研究及分析方法 JRST , Songer ＆Gotwals
(2012)
Guiding explanation construction by children at the entry points of
learning progressions 4-6
生物的食物
The emergence of a learning progression in middle school chemistry
7-10 化學的物質
Designing project-based instruction to foster generative and mechanistic understandings in genetics
9 生物的遺傳/
IJSE , Freidenreich, Duncan, ＆ Shea,(2011)
Exploring middle school students’
understanding of three conceptual models in genetics
6-8 生物的遺傳 Irving, (2010)
Exploring grade 11 students’
conceptual pathways of the particulate nature of matter in the context of multi-representational instruction
11 化學的物質
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出處、作者 標題 年級 學科主題/能
力
研究及分析方法 JRST , Plummer ＆
Krajcik, (2010)
Building a learning progression for celestial motion：Elementary levels from an earth-based perspective
1-3,8
地球科學的 天體運動
分析過去兩篇有關教學介入的研究。
訪談學生做質性資料分析，建構學生對天體運動的學習進程。
JRST , Stevens, Delgado,
＆
Krajcik, (2010)
Developing a hypothetical multi-dimensional learning
progression for the nature of matter
7-14 化學的物質
A learning progression for scientific argumentation ： Understanding student work and designing supportive instructional contexts
5,7, 12
科學論證 提出科學論證三個面向的學習進程。
以 4 個教學實例，說明科學論證的學習進程。
透過開放式問題和教學提問蒐集資料，做質性資料分析。
SE , Lee ＆ Liu,(2010) Assessing learning progression of energy concepts across middle school grades: The knowledge integration perspective
6-8 能量概念
Reasoning up and down a food chain: Using an assessment
framework to investigate students’
middle knowledge
K-8
出處、作者 標題 年級 學科主題/能 力
研究及分析方法
JRST , Steedle, ＆ Shavelson, (2009)
Supporting valid interpretations of
learning progression level diagnoses 7-12 物理的力與 運動
透過 12 題選擇題蒐集資料，做潛在類別分析。
分析評量試題，檢驗學習進程並分為 4 個 levels。
JRST , Duncan, Rogat, ＆ Yarden, (2009)
A learning progression for deepening students’ understandings of modern genetics across the 5th-10th grades
5-10 生物的遺傳 蒐集有關遺傳學的文獻，綜合過去文獻，分析後提出推測性的 學習進程。
JRST , Wilson, (2009)
Measuring progressions: Assessment structures underlying a learning progression Gotwals, (2009)
How and when does complex reasoning occur? Empirically driven development of a learning
progression focused on complex reasoning about biodiversity
4-6 生物多樣性
Developing a learning progression for scientific modeling: Making scientific modeling accessible and meaningful for learners
5-6 科學建模 提出初步的學習進程，發展 6 週的教材，以學生建構的模式圖
5-6 科學建模 提出初步的學習進程，發展 6 週的教材，以學生建構的模式圖