《指向CPS能力培养的小学数学学习形态的构建研究》开题报告
江 苏 省 教 育 科 学 规 划 课 题
开
题
报
告
课题名称:指向CPS能力培养的小学数学学习形态的构建研究
立项编号: B/2023/03/162
课题类别: 江苏省教育科学“十四五”规划2023年度重点课题
课题主持人: 杨勇 李伟
工作单位: 苏州工业园区朝前路实验学校
填表日期: 2024年3月25日
江苏省教育科学规划领导小组办公室 制
一、已有研究述评
(一)关于“CPS”的研究述评 采用文献研究法,利用CNKI中国知网资源总库,检索了国内2015 年至 2023年有关合作问题解决与协作式学习相关的文献资料,以“合作问题解决CPS”为主题,对2015~2023年的文献进行检索,得到493条记录。将主要主题定为“合作问题解决”和“CPS”进一步检索得到42条记录。(其中学术期刊16篇,学位论文18篇,含一篇博士学位论文,特色期刊8篇)通过对文献的阅读分析,主要呈现如下几个方面: 1.CPS概念的建构及相关理论研究 CPS,英文全写Collaborative Problem Solving,中文义为“合作问题解决”,CPS能力即合作问题解决能力。CPS源于PISA2015提出的概念,但其发展经历了一个过程。在《2003 年 PISA 测试的框架:数学、阅读、科学和问题解决的知识与技巧》 (OECD,2003) 中把 PS定义为:“是个人运用认知过程来面对并解决一个真实的、 跨学科情境中问题的能力,在此情境中解决问题的办法并不是一目了然的,而且可能用到的知识和技巧也不局限于数学、科学或阅读等某个单一领域。”而《2012 年 PISA 测试问题解决领域的框架草案》中大体上沿袭了 2003 年的 PS 定义,但是添加了一个重要意志、情感因素。OECD(经济合作与发展组织)在PISA2015中将CPS定义为:个体有效地参与由两名或以上成员组成的团队,通过共享理解,达成共识,寻求解决方案,汇集团队成员知识、技能和行动以解决问题的能力。 自PISA2015发布后,2016年国内学者柏毅和林娉婷在发表《合作问题解决的概念建构——基于 PISA2015 CPS的研究》中对CPS合作问题解决的概念的产生背景,历史变革进行了较为详细地论述。文中认为CPS 定义包含了个体、群体认知理论,借鉴了2012PISA PS的四个过程,创新点在于CPS三个核心能力和十二种具体的CPS技能。通过系统地总结CPS的概念内涵,以期将国际最新的CPS测评引入我国中学生核心素养评价体系之中,开拓我国科学素养评价体系新方向。近年来国内学者对CPS的概念定义均源自或引用2013 年经济合作与发展组织(即OECD)在PISA2015中的定义。 CPS包含“合作”与“问题解决”两个维度,理论研究基本上围绕这两个维度展开。马晓丹、王艳芝从PISA2015的评估结果发现我国学生在创造性问题解决能力上的不足,提出“合作”的价值缺失主要表现在将“合作”视为可观察的行为活动,程序化的操作流程和激发创造力的源泉三个方面。认为从行为观、过程观和发展观三方面对“合作”的价值重构,需要建立个体行为向群体行为转化的“合作”,建立动态监控的“合作”,建立个体意识强化的“合作”。徐心宇,夏惠贤提出CPS作为一种学习方式越来越受到教育研究者的关注,但对CPS的起点——问题却缺乏足够的关注。从 CPS 中的合作内涵出发,对促进合作发展的条件进行分析,从合作的视角出发探究CPS问题的内在特征,提出 CPS 问题还应当具备真实性、递进性和自主性的特征,并基于单元进行问题设计。朱忠明通过分析研究学习机会视角下的合作问题解决教学,在教学实践中设计适宜的合作任务,增强学生小组合作问题解决的意识和意愿,聚焦学科实践让学生体验真实情境问题解决,强化学生合作问题解决过程中的认知和言语参与,尽可能为每个学生创造更多高质量的学习机会。不论是“合作”维度的价值缺失与重构还是“问题解决”维度中问题的特征研究,国内的研究都体现出一定的深度。近两年的研究方向关注到影响合作问题解决的关键因素,试图在培养和提升学生合作问题解决这种高阶、复合型能力上做出有益尝试。 2.CPS能力的测评和教育实践研究 从PISA2015对CPS建构的定义表明,合作问题解决是一种同时包含社会技能(合作技能)和认知技能(问题解决)的高阶能力,是新时代学生需要具备的核心素养能力。为此,各国学者对此进行了大量的研究:一方面从理论上对合作解决问题能力进行探讨,建立了相应的理论框架;另一方面则是通过实证研究,在实践中探究对合作解决问题能力的培养和测评。目前被国际社会认可的对学生合作问题解决能力进行测评的研究主要是“国际学生评估项目 ”(Programme for International Student Assessment,简称 PISA)和“21 世纪技能评价与教学”项目(Assessment & Teaching of 21st Century Skills,简称ATC21S)两项测评定义均包含“合作”和“问题解决”两个维度,这说明在框架本质上是有相通之处的。采用比较研究法对PISA2015和ATC21S两个项目从测评框架和测评原理进行深入剖析,发现两个项目虽然构建了各具特色的测评框架及指标体系。但其背后的测量原理是相同的,且测量的基本模型都是基于项目反应理论。 国内对于合作问题解决能力测评框架、原理及指标体系的相关研究比较全面深入,取得了一定的成果。也有学者结合我国中学生的实际状况,开发设计了拥有自主产权的合作问题解决测量模式,并在实践应用中得到进一步的优化。而受限于年龄、认知水平、学习经验等因素的影响,对于合作问题解决能力在小学阶段的应用和实践测评的相关研究鲜少涉及,这也为合作问题解决能力在小学阶段的实践应用研究留足了探索空间。 3.CPS在新课标及教材中的呈现研究 研究CPS在课程标准中的呈现状况,可以洞察课程的设计、实施对CPS的态度和倾向。孔凡哲,赵娜采用“定量刻画、定性诠释”方法,对标准2011版中CPS的呈现进行定量分析,得出结论:课程标准2011版有意渗透CPS,有先见之明,这与PISA发展趋势完全一致;虽然标准2011版有意培养 CPS,但既缺乏内容载体,也缺少测评意向;在课程标准中呈现CPS,不仅要符合CPS自身的内涵要求,更应体现数学的学科本质;按学段与内容提出CPS的教学建议,更利于CPS的落实力度。 教科书在课程标准与课堂教学中有着承上启下的作用,是能够实现CPS培养目标的最直接的载体,国内对此项研究主要呈现出以下特点:一是研究覆盖全学段。从目前现有的研究结果看,分布于小学、初中、高中学段的教材相关研究均有涉及,研究比较全面。二是研究所属学科集中。目前已有的研究结果多数集中于数学学科,也有基于物理与化学学科的研究。三是研究多以定量分析和对比为主。从呈现的研究看,小学和初中学段基本是采用对人教、沪教、北师大等不同版本教科书中CPS的呈现方式进行定量分析和比较研究,也有个别是将我国与国外教科书进行对比研究的。集合现有研究可知:1.CPS在基础教育数学学科教科书中呈现效果较好。孔凡哲等认为:基于CPS2015测评框架,对人教版小学数学全套12册教科书进行定量分析研究可发现:就CPS的课程内容而言,人教版与《义务教育数学课程标准(2011年版)》具有良好的一致性;人教版相对系统地呈现了CPS,不仅整体表现为显性呈现,呈现效果良好,而且在各年级的呈现比例相对均衡、呈现效果彼此协调一致。2.不同学段不同版本教科书呈现各具特色。小学阶段:以人教版和沪教版全年级教材的比较研究为例,李浩兰采用“定量刻画、定性诠释”对1~3年级数学教材CPS的呈现进行对比分析得出结论:沪教版对 CPS 更加注重和渗透;人教版CPS呈现效果优于沪教版,差异显著,但沪教版 CPS 呈现更符合儿童发展规律。冯畅对人教版和沪教版4~6年级教材中CPS的内容进行提取编码,然后通过定量分析研究得出结论:在呈现方式上,沪教版新知识栏目CPS呈现量占比例较大,说明沪教版更加注重在新知识栏目渗透CPS这一呈现方式,但人教版教材CPS页均量、学年均量的呈现较高。说明人教版的教材更加注重对CPS的渗透。初中阶段:李元江基于PISA2015测评框架,对三版(北师大、上教、人教)初中教科书中“综合与实践”模块当中的CPS的呈现方式、数量、水平进行比较研究。得出结论:北师大版教科书“综合与实践”在栏目设计类型和CPS呈现数量多于上教版与人教版教科书;因三版教科书编写依据课程标准不同,呈现水平不同。总体而言,北师大版教科书与上教版和人教版相比,呈现水平相对较高,更加注重CPS的渗透。高中阶段:于汉昌以高中数学人教A版教科书和上教版数学教科书为研究对象,对两版本教科书数学探究中的CPS进行比较研究分析,可知:人教A版比上教版高中数学教科书在呈现水平及效果上做的更好,数学探究中的要求体现的更为直观和细致,但是相关合作问题解决的落实还不到位,还有提升空间。3.国际比较研究。对教科书中的CPS内容进行国际比较研究,更有助于了解我国教科书中CPS内容的编写现状。毛振恬对对中、新、美三版数学教科书中CPS内容的呈现水平与方式、组织形式、任务类型三方面进行编码及分析。发现或因课程标准及文化等方面的差异,三版初中教科书中的CPS内容存在显著性差异。 结合现有研究可见,我国2011版课程标准理念渗透CPS早于PISA2015,CPS在基础教育数学学科教科书中呈现效果较好。而且不论是何种版本的教材,在体现自身编排特色的同时,注重对CPS的渗透,这在一定程度上也能指引教师在教学设计与教学实践中融入CPS的理念,从根本上影响着教师的课堂教学变革走向质变。 4.CPS在教育教学中的实践应用研究 在新时代对人才素养的要求与教育变革大背景下,CPS合作解决问题越来越受到教育领域的重视,逐渐成为教育领域专家学者的研究热点之一。随着PISA2015的发布,国内对CPS的理论建构,测评框架研究应用也趋于成熟。合作解决问题在教育教学中实践应用主要有两方面。一是基于不同学段的研究。研究者均以CPS理念为基点,或是搭建教学实施框架,或是设计合作问题解决教学流程,或是结合测评体系,将CPS与教学深度融合,在教学实践中培养学生CPS能力做出了积极的探讨和尝试。二是基于国际视野的研究。美国在20世纪80年代就提出了“问题解决”的口号,培养学生的问题解决能力是其教育中的一项传统和优势。李欣莲,曹一鸣通过数据研究,选取美国20教师进行关于高质量教学观的访谈,结合课堂录像和访谈内容分析、探讨、总结这些教师在培养学生合作问题解决能力的经验。研究得到启示有:以高水平数学问题作为学生合作问题解决能力培养的有力支撑;保障合作问题解决充分开展的时间;增强教师对学生合作问题解决能力培养的重视度。 目前国内对CPS的研究从概念理论建构到测评研究,从新课标中渗透到教科书的呈现,以及教学实践中对学生CPS能力的培养,形成从理论——实践的闭环研究,一定程度上解答了CPS是什么,如何实践应用,未来发展方向。 5.未来研究展望 CPS作为当今人才素养的高阶思维能力之一,已得到教育界的普遍认可;CPS能力作为未来高素养人才核心素养能力,亦是教育教学中需要重点培育的能力之一。教师作为课堂教学主导者,深化教育改革的实施者,教师的CPS能力、意识、实施策略是CPS在课堂教学中能否落地,如何落地的关键性因素,相信今后对CPS的研究领域将进一步拓展,对CPS实践应用的关键因素研究也会持续深入,其中有两个方面值得研究者关注和深入探索。一是CPS评价标准契合“教学评”一致性研究。2022版义务教育数学课程标准细化了评价与考试命题建议,核心就是注重实现“教—学—评”一致性。目前国际上最具影响力的CPS能力测评PISA2015 和 ATC21S的测评理念和方法是未来教育测评的发展趋势,结合“教—学—评”一致性的理念,开展与CPS能力测评深度融合的,适合我国国情的学生核心素养高阶能力测评研究,真正实现CPS测评实施本土化,精准评估学生核心素养达成阶段,是下一步的研究方向。二是完善CPS的教学实施策略研究。“合作”作为CPS内涵中的主导维度,涉及人的多种社会技能的参与,如互动交流,沟通理解,达成共识等。可见在这其中人的因素是至关重要的。从目前教师因素看,很多教师的CPS意识不强,自身CPS能力水平参差不齐也直接影响CPS在课堂教学中的实施落地。未来,扎根教育前沿,为广大一线教师提供可复制的,最俱操作性的实施策略研究,既是下一步的研究方向之一,也是培育核心素养的有力抓手。
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二、对课题的认识与理解
含核心概念界定、研究的价值与主要观点等。
(一)CPS核心概念的界定 1.CPS能力 CPS,英文全写Collaborative Problem Solving,中文义为“合作问题解决”,CPS能力即合作问题解决能力,新课标(2022版)提出跨学科主题学习和合作问题解决。PISA2015 定义CPS能力是个体有效地参与两个或多个代理问题解决过程的能力,通过分享理解和共同努力达成解决方案,并结合知识、技能和努力来实现解决方案。定义包含三个维度的核心子能力:建立和保持共同的理解、采取适当的措施解决问题、建立和维护团队的行事规则,其中既包括社交技能,又包括认知技能,合作是主导链,立足于团队合作与个人解决问题过程的有机结合。PISA2015将三种CPS 核心能力和四种个人层面的 PS 作为矩阵的纵横维度,便构成了12种CPS具体技能(详见表1)。
2.学习形态 形态本义形式或状态,指事物存在的样貌,或在一定条件下的表现形式。学习形态即指学生学习的活动形式和学习状态,通常着眼两个方面:班级学习的组织形式和学生学习活动的组织形式。 本课题学习形态是指在学习过程中,学习者所采用的不同的学习方式、策略或模式,反映学习者在获取、处理和应用知识、技能时所呈现出的特定状态和特征,可以因个体差异、学习环境、学习目标和任务要求等多种因素而有所不同。在学习形态中,学习者可能会采用不同的方法,如自主学习、合作学习、探究学习、项目式学习等,学习形态也包括了学习过程中的认知、情感、社会和文化等方面的因素,这些因素共同构成了学习者在学习过程中的独特体验和学习结果。 3.指向CPS能力培养的小学数学学习形态构建研究 本课题指以培养学生合作问题解决能力为目标,在小学数学原有探究学习、合作交流学习特征的基础上,探索并构建出一种协作式、研究型学习形态,实现在真实学习场景下,学生个体间、小组间通过分享交流达成理解共识,并汇集小组团队的知识与技能,形成合作问题解决的过程。转变学生由过去对学习单一认知、单一路径要素走向认知合作与社会互动的多向融合统一,以达成合作问题解决能力的培养和核心素养的提升。同时,形成有价值、可复制经验为同领域、同类研究提供借鉴和实践参考。 (二)研究的价值与主要观点 1.研究价值 (1)独辟蹊径,创新学习范式 综合国内外关于CPS的研究,涉及领域面较广,而少有在小学数学学习领域构建学习模式的研究与实践。本课题聚焦小学数学新型学习范式的研究,直指培养学生核心素养目标。 (2)呼应课标,契合未来人才培养期待 本课题研究开展指向学生CPS能力培养的学习形态的构建研究,符合现行2022版课标理念要求。在小学数学学习中开展研究和运用,对提升学生自主、合作学习能力及培养学生问题解决意识在小学阶段的可操作性具有积极意义。同时,契合当下及未来人才培养目标期待,研究视角前瞻、新颖,研究价值大。 2.主要观点 (1)CPS能力培养直指核心素养和关键能力 《中国学生发展核心素养》总体框架中明确规定,当代学生要具备“问题解决”“社会参与”“批判质疑”“勇于探究”“勤于反思”等品质,以适应社会发展和终身发展的要求。本课题认为,合作问题解决能力是新时代高素质人才的关键能力,是为党育人,为国育才的有力抓手。CPS能力在小学数学教学中注重学生在对话、探索、反思的互动生成中,自主构建起最佳问题解决方案的过程,这个过程能够真正发挥学生主体意识,促进深度学习发生,符合数学学习的内在本质特征。 (2)CPS能力培养契合课标精神,凸显深度学习 皮亚杰指出,协作式学习在儿童认知发展建构中是一种主要的方式。本课题认为,CPS能力使得学生的学习方式拥有更多可能,学生主动建构新知的习得过程更加生动、真实。与新课标主张的独立思考、动手实践、自主探索、合作交流的学习方式相契合,是深度学习的一种实践诠释,为学生未来可持续发展夯实基础。 3.可能的创新之处 (1)丰富课程育人方式 从课程育人角度出发,系统推进CPS能力、协作式学习形态在主题式、项目化和单元整体教学中的整合应用,真正改变过去教授化、个体为主的单一学习方式,让深度学习在真正经历独立思考、动手实践、自主探索、合作交流等不同的学习形式中自然发生。 (2)探索新型学习范式 通过本课题研究,在小学阶段生成一种新的数学学习范式,更新思维方式,让学科素养始于“发现问题”,形成于“问题解决”,本质上推动小学阶段学生学习方式的变革,并最终形成具有可操作、可实践应用的模式。 以上是本课题区别于国内外相关领域研究的主要创新点。
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三、研究的目标与内容
(一)研究目标 一是通过相关文献的梳理和研究,厘清核心概念的内涵要义。CPS立足个人问题解决素养、全程性的统筹团队智慧,通过理解、共享、情感管理,实现社会交互,强化合作认知。学习者之间的“合作”是否发生及其效果如何,以及学习者的合作性社会素养能否形成,是需要关注的重点。 二是探索学习范式,更新思维方式,形成学科素养。以培养学生合作问题解决能力为目标,结合小学数学学科学习特点,探索并尝试构建指向学生CPS能力培养的,可操作、能应用、易推广的学习形态模型结构,发展学生多维综合能力,提升核心素养。 三是提炼方法,形成经验。结合学段学科特点,提炼出一套科学的实践策略和方法,形成可借鉴、可复制的实践经验和做法,为同类相关研究提供实践参考。 (二)研究内容 子课题一:CPS能力核心概念,内涵要义的相关文献研究 结合课题核心概念“CPS能力”进行相关文献的梳理和研究,在厘清核心概念内涵要义的同时,进一步梳理指向CPS能力培养的,实现培养目标与实施路径的无缝对接。了解相关领域研究的经验和方向,找准本课题研究的切入点和落脚点,为后续研究明晰方向、奠定基础。 子课题二:基于小学数学学科CPS能力培养的维度分析与建构 课题组将立足于小学数学学科和学段,重点围绕CPS能力中三个核心子能力:建立和保持共同的理解、采取适当的措施解决问题、建立和维护团队的行事规则,来展开研究。提炼形成指向CPS能力培养的,符合小学生身心特点的学习形态研究。 子课题三:指向CPS能力培养的小学数学学习形态的模型建构 通过学情分析,选择合适的学材,结合CPS能力培养目标,探索协作式学习的模型结构,形成学习范式,从而构建起指向学生CPS能力培养的,可操作、能应用、易推广的协作式学习形态,促进学生个体间在分享、交流、合作中达成理解共识,在汇集团队知识与技能中,个体间协作形成问题解决策略,发展多维综合能力,提升核心素养。改变现行教学中教师讲授主体和学习者个体学习为主的形式。建构起学习者之间协作式学习模式,是本子课题研究的主要目的。 子课题四:指向CPS能力培养的小学数学教学实施策略研究 围绕学生CPS能力培养目标,积极实践并提炼小学数学协作式学习形态实施的策略。具体实施路径将围绕课前引导独学,课中互动探学,课后互助延学三个阶段展开。课前独学阶段,教师以CPS能力为指导充分研究教材基础上,对学习者进行分析,掌握学情起点,为后续共同学习奠定基础。课中互动探学阶段以问题引领展开学习,让学习者充分经历发现和提出、分析和解决问题的全过程,使得新知的学习在个体间的分享交流,对话探讨,论证反思中互动生成,让学习真正发生。课后互助延学阶段在个体间的互助学习中展开,学习者将遇到的困难或经验在协作小组内共享交流,在共享交流中真正激发学习内驱力、获得学习认同和成就感,让学习更深入、有效。 子课题五:指向CPS能力培养的小学数学课堂教学典型案例研究 开展以上述模式与具体路径为抓手的课例研究和典型案例分析,推动教师在课堂教学、学科实践中,落实指向CPS能力培养的小学数学协作式学习形态的建构和实施路径。通过实践和典型案例的研究进一步推动学生合作问题解决能力的培养和学习方式的变革。同时,通过对典型案例的研究与剖析,进一步佐证、完善协作式学习形态,凸显协作式学习形态对小学阶段学生合作问题解决能力的培养和核心素养提升的促进作用。 (三)研究重点 子课题二、三、四是本课题研究的重点,主要是学习形态的模型建构和实施推进的策略和方法。
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四、研究计划
含研究阶段、研究任务、责任分工及阶段性研究成果等。
(一)研究阶段、任务和责任分工
研究阶段时间安排研究任务责任分工申报阶段2023.6~2023.101.开展选题,组建课题组,查阅相关文献,撰写课题申报方案;2.进行课题选题的价值型和申报方案的可行性论证;3.进一步修改完善课题申报方案并提交申报。杨勇、李伟实施阶段2023.11~2024.121.针对立项课题,进一步审视课题的选题和研究目标和内容,细化研究思路,勾画研究蓝图,形成课题开题报告,进行课题开题论证。2.按照完善的开题报告规划,紧扣研究目标按计划、分步骤开展各子课题研究,提炼研究成果。子课题一负责人:李伟、崔磊子课题二负责人:顾婷、鲍泓杰、俞霖子课题三负责人:杨勇、王杰子课题四负责人:孙兰洁、张凤燕子课题五负责人:王婉婷、苏纯深入阶段2025.1~2025.121.针对课题研究的重点、难点,邀请专家指导。2.立足研究实践,开展实证研究和总结反思,进行重点攻关,形成高质量的成果。全体成员总结阶段2026.1~2026.61.对课题研究目标、内容、研究过程、研究成果等进行全面、深入的总结和梳理,形成过程性和终结性成果。2.撰写研究报告,做好结题准备。杨勇、李伟
(二)阶段性研究成果
成果名称成果形式完成时间阶段成果《指向CPS能力培养的小学数学协作式学习形态构建研究》文献综述论文2023年11月指向CPS能力培养的小学数学校本学材校本学材2024年10月小学数学协作式学习研究经验总结及反思论文2024年10月协作式学习研究典型课例公开课2025年4月《指向CPS能力培养的小学数学协作式学习形态构建研究》阶段研究成果总结中期报告2025年4月最终成果《指向CPS能力培养的小学数学协作式学习形态构建研究》研究论文汇编论文集2026年3月《指向CPS能力培养的小学数学协作式学习形态构建研究》优秀课例汇编案例集2026年3月《指向CPS能力培养的小学数学协作式学习形态构建研究》结题报告研究报告2026年6月
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五、专家评议意见
侧重于对课题组汇报要点逐项进行可行性评估,并提出意见和建议,限1000字左右。
评议专家组组长签名
年 月 日
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六、重要变更
侧重说明对照课题申请书、根据评议专家意见所作的研究计划调整,限1000字左右(可加页)。若对课题负责人、课题名称、成果形式、研究内容等有重大变更,需单独提交“变更申请审批表”。
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七、鉴定组成员名单及签名(通讯鉴定无需专家在此签名)
鉴定组职务 | 姓名 | 工作单位及职务、职称 | 签名 |
组长 | 蔡守龙 | 原江苏省教育科学研究院、江苏省教育科学规划办副主任 正高级教师 |
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| 宗锦莲 | 江苏省教育科学研究院、江苏省教育科学规划办副研究员 |
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| 张俊平 | 原《江苏教育》杂志主编、编辑部主任 编审 |
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| 殷久华 | 昆山市教科室主任,特级教师,正高级教 师 |
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| 张久旗 | 苏州工业园区教师发展中心科研处副主 任、高级教师 |
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八、组织鉴定单位意见 | |||
单位公章: 年 月 日 |
九、省教育科学规划领导小组办公室终审意见
单位公章: 年 月 日 |
江苏省教育科学规划领导小组办公室 制
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