学习进阶的研究在近十几年来成为国际科学教育领域的研究热点,其促进了科学教育研究方法的丰富和完善。学习进阶的研究意在改变科学课程学习内容零散且缺乏衔接的现状。美国国家研究理事会(NRC,2007)将学习进阶定义为“对学生在一定时间跨度内,学习和探究某一主题时,依次进阶、逐级深化的思维方式的描述”。典型的学习进阶开发模式有伯克利系统、结构中心设计法和Chem Query评价系统。其中Chem Query评价系统是最具学科特色的学习进阶开发模式。它以化学学科中核心概念,即以化学家观念(Perspectives of Chemists)为框架,运用项目反应理论进行标准参照分析,描述和测量学生化学核心概念理解的发展进阶。Chem Query评价系统的修正过程,其本身就是化学学科理解的学习进阶开发过程。本研究的目的是通过关注学生在Chem Query评价系统中测量到的学生作答响应的方式,揭示学生如何发展化学变化这一核心概念理解的定性的图景。因为学生的解释提供了他们概念理解的轨迹,而科学解释提供了学生解释得以在Chem Query评价系统中测量的标准。本研究运用Chem Query评价系统的开发模式,以核心概念的理解为切入点,以化学变化为核心内容主题,构建基于有效的符合心理测量学指标的化学变化学习进阶,描述了不同阶段学生的思维发展路径和对概念深入理解的过程,为科学课程、教学和评价的一致性研究提供借鉴和启示。理论研究是本论文所有工作得以开展的基础,本研究主要对核心概念研究、学习进阶的发展及化学变化概念理解研究进行了系统地梳理,在此基础上构建化学变化学习进阶的理论模型。核心概念的研究从早期研究者关注个人概念、迷思概念及相异构想的研究,到概念转变教学策略的研究,以至后来研究者把视角逐渐转向概念理解和概念发展研究,学习进阶的研究应运而生。尽管对学习进阶的界定还没有达成统一,但研究者探索了诸多学习进阶开发模式,如伯克利系统(BEAR)、结构中心设计法(CCD)和Chem Query评价系统。Chem Query评价系统包括观念、识别、形式化、建构和生成五个层级,其能够诊断学生当前的思维,可能的已有认知,下一步可能的发展路径,便于指导学生的思维朝着更精致化的理解去发展,为本研究中化学变化学习进阶的模型建构和测量工具的开发提供了重要的方法论指导。在理论研究部分,基于化学学科知识本体的角度、化学变化观的价值角度、学生学习和认识发展角度(课程、课标、教学等视角)、已有文献研究及化学家观念角度等五个方面综合考虑,对化学变化大概念进行解构,确定化学变化核心概念的子概念。以此为基础,构建化学变化核心概念的学习进阶的理论假设,并以之作为理论框架指导测量工具的开发与修订、数据的分析与解释。在理论研究的基础上,在实证研究部分,本研究开发了化学变化学习进阶的测量工具,其开发过程经过两轮试测,不断修正学习进阶的理论假设,并且所得数据经过Rasch模型的分析与质量检验,信度和效度等性能指标均在可接受的理想范围内,实证数据表明该测量工具具有较好的一致性和稳定性。利用开发的化学变化学习进阶测量工具对高一、高二、高三和大一化学专业学生进行了大样本测查,测试结果进一步验证了测量工具的稳定性,揭示了不同年级学生化学变化核心概念理解的学习进阶。对不同年级学生具体测试项目进行了定量与定性分析,捕捉到了不同年级学生对化学变化核心概念的理解水平、思维特点和分布情况。研究结果发现,本研究开发的基于Chem Query评价系统的化学变化学习进阶的测量工具具有良好的信度和效度。所构建的化学变化学习进阶模型充分反映了学生概念理解的思维发展,即从观念(Notion)水平、识别(Recognition)水平、形式化(Formulation)水平到建构(Construction)水平,并且得到了实证数据的支持,本研究没有涉及生成(Generation)水平的研究。研究结果揭示了不同年级学生化学变化的概念发展呈现出一定的规律性。高一、高二、高三和大一四个年级学生对于化学变化的概念理解能力逐渐提升,逐渐构建起科学的概念理解模型。同时,不同年级学生在化学变化核心概念的理解能力之间存在着显著性差异。高一学生总体能力约在水平2,高二、高三学生约为水平3,大一学生落在水平4。与此同时,研究还发现相异构想(观念水平)是学生在化学变化学习进阶发展中的重要阶段。本研究基于Chem Query评价系统构建的化学变化学习进阶在理论假设与实证检验之间进行了三次修正,在以下两个方面进行了较为深入的探索:一是理论上的完善,本研究丰富和完善了Chem Query评价系统的理论框架,重构了化学变化学习进阶的模型假设,开发了化学变化学习进阶的测量量表;二是进行了实践上的探新,基于大样本测查,揭示了不同年级学生核心概念理解的思维发展水平、规律和特点,为化学变化核心概念教学、课程设计和学习评价提供了重要参考意义。本研究尚存在一些不足,如所开发的测量工具还有进一步完善的空间,对于学生化学变化学习进阶研究还有待进一步修正及其进行再实证研究。