SOLO分類(lèi)理論在生物學(xué)科學(xué)思維水平評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

林細(xì)富

［摘 要］科學(xué)思維水平評(píng)價(jià)是當(dāng)前生物學(xué)教學(xué)評(píng)價(jià)的一個(gè)熱點(diǎn)和難點(diǎn)，SOLO分類(lèi)理論為科學(xué)思維水平評(píng)價(jià)提供了一種操作性強(qiáng)的實(shí)踐路徑。讓學(xué)生對(duì)某一問(wèn)題進(jìn)行分析與作答，然后教師根據(jù)學(xué)生的分析與作答情況，確定學(xué)生的科學(xué)思維水平并實(shí)施評(píng)價(jià)，可達(dá)到因材施教，促進(jìn)學(xué)生思維進(jìn)階，培育學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的目的。

［關(guān)鍵詞］SOLO分類(lèi)理論；生物學(xué)；科學(xué)思維水平；評(píng)價(jià)

［中圖分類(lèi)號(hào)］ ? ?G633.91 ? ? ? ?［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ ? ?A ? ? ? ?［文章編號(hào)］ ? ?1674-6058（2023）02-0092-03

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（本文簡(jiǎn)稱(chēng)新課標(biāo)）提出“學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)促發(fā)展”的教學(xué)理念。根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的培養(yǎng)目標(biāo)和具體的教學(xué)目標(biāo)實(shí)施基于學(xué)科核心素養(yǎng)的評(píng)價(jià)是評(píng)價(jià)改革的重要舉措。倡導(dǎo)在評(píng)價(jià)中關(guān)注學(xué)生的個(gè)體差異和發(fā)展需求，幫助學(xué)生改進(jìn)學(xué)習(xí)方式，為發(fā)展和提高學(xué)生終身學(xué)習(xí)能力打好基礎(chǔ)［1］?？茖W(xué)思維是生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要維度，科學(xué)思維水平評(píng)價(jià)是當(dāng)前生物學(xué)教學(xué)評(píng)價(jià)的一個(gè)熱點(diǎn)和難點(diǎn)。筆者嘗試應(yīng)用SOLO分類(lèi)理論對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)思維水平的評(píng)價(jià)，以期為一線教師客觀地評(píng)價(jià)學(xué)生的科學(xué)思維水平提供新思路。

一、SOLO分類(lèi)理論的概述

SOLO分類(lèi)理論是澳大利亞教育心理學(xué)家彼格斯等人在皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展階段論的基礎(chǔ)上創(chuàng)立的，它被稱(chēng)為“可觀察的學(xué)習(xí)成果結(jié)構(gòu)”（Structure of the Observed Learning Outcome）。SOLO分類(lèi)理論將學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果由低到高分為前結(jié)構(gòu)、單點(diǎn)結(jié)構(gòu)、多點(diǎn)結(jié)構(gòu)、關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)和拓展抽象結(jié)構(gòu)5個(gè)不同的層次［2］。同時(shí)根據(jù)學(xué)生解答問(wèn)題時(shí)表現(xiàn)出來(lái)的思維水平，對(duì)學(xué)生的思維層次進(jìn)行劃分。SOLO分類(lèi)理論為科學(xué)思維水平評(píng)價(jià)提供了理論依據(jù)，具有較強(qiáng)的可操作性。

二、科學(xué)思維水平與SOLO層級(jí)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系

生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)水平劃分標(biāo)準(zhǔn)，是評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展水平的重要依據(jù)。筆者通過(guò)對(duì)新課標(biāo)中關(guān)于科學(xué)思維四個(gè)水平的研讀，以及對(duì)SOLO分類(lèi)理論的理解，發(fā)現(xiàn)科學(xué)思維各個(gè)水平之間存在一定的聯(lián)系，且四個(gè)水平的劃分與SOLO分類(lèi)理論下思維結(jié)構(gòu)層次的劃分有共同之處。由于思維層次水平處于“前結(jié)構(gòu)”思維層次的學(xué)生在回答問(wèn)題時(shí)出現(xiàn)思維混亂等現(xiàn)象，該現(xiàn)象歸為科學(xué)思維無(wú)意義表現(xiàn)水平，因此不將SOLO層級(jí)的“前結(jié)構(gòu)”劃分到科學(xué)思維水平層次中。在新課標(biāo)的指導(dǎo)下，教師應(yīng)對(duì)學(xué)生的思維能力要求進(jìn)行分類(lèi)，構(gòu)建科學(xué)思維水平與SOLO層級(jí)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系（見(jiàn)表1），并建立相應(yīng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

三、應(yīng)用SOLO分類(lèi)理論對(duì)學(xué)生的科學(xué)思維水平進(jìn)行評(píng)價(jià)

下面以“種群基因組成的變化”教學(xué)為例，基于SOLO分類(lèi)理論設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題，以激活學(xué)生的思維，外顯學(xué)生的思維層級(jí)差異。教師依據(jù)科學(xué)思維水平評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)學(xué)生的問(wèn)題回答情況，確定學(xué)生的思維層次水平，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生科學(xué)思維水平的評(píng)價(jià)。

（一）基于單點(diǎn)結(jié)構(gòu)問(wèn)題的科學(xué)思維水平一的表現(xiàn)評(píng)價(jià)

教師先創(chuàng)設(shè)情境：很多昆蟲(chóng)靠翅飛行，一些科學(xué)家在遠(yuǎn)離大陸的一個(gè)海島上進(jìn)行考察時(shí)發(fā)現(xiàn)島上生活著的昆蟲(chóng)多是無(wú)翅或殘翅。然后教師向?qū)W生展示海島上無(wú)翅昆蟲(chóng)和殘翅昆蟲(chóng)的圖片。

設(shè)計(jì)單點(diǎn)結(jié)構(gòu)問(wèn)題：科學(xué)家通過(guò)勘測(cè)發(fā)現(xiàn)該海島上經(jīng)常刮大風(fēng)，為什么該海島上生活著的昆蟲(chóng)多是無(wú)翅或殘翅？部分學(xué)生的答案是“因?yàn)楹u上經(jīng)常刮大風(fēng)，有翅的昆蟲(chóng)容易被風(fēng)吹到海里，而無(wú)翅或殘翅的昆蟲(chóng)，則不會(huì)被大風(fēng)影響，容易存活”。

科學(xué)思維水平評(píng)價(jià)：這類(lèi)學(xué)生單維度地認(rèn)為自然選擇就是優(yōu)勝劣汰，但未說(shuō)明無(wú)翅和殘翅的性狀來(lái)源，也未對(duì)種群的進(jìn)一步變化做出說(shuō)明，其思維屬于SOLO層級(jí)中的“單點(diǎn)結(jié)構(gòu)”，達(dá)到了科學(xué)思維水平一的要求。

教師提問(wèn)：無(wú)翅和殘翅的性狀會(huì)不會(huì)傳給下一代？組織學(xué)生自由討論，并發(fā)表自己的觀點(diǎn)。學(xué)生通過(guò)討論認(rèn)識(shí)到雖然一個(gè)種群中的個(gè)體隨著一代代地死亡，其表型會(huì)隨之消失，但是決定表型的基因卻可以通過(guò)有性生殖而代代相傳，并且在群體中擴(kuò)散。教師進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生明確：研究生物的進(jìn)化，不能只停留在個(gè)體的表型與環(huán)境相適應(yīng)的層面上，還必須研究種群的基因組成及基因變化，也不能停留在性狀水平上，而應(yīng)深入到基因水平。

（二）基于多點(diǎn)結(jié)構(gòu)問(wèn)題的科學(xué)思維水平二的表現(xiàn)評(píng)價(jià)

教師指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材，在學(xué)生理解了種群、基因庫(kù)、基因頻率等概念的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)多點(diǎn)結(jié)構(gòu)問(wèn)題：控制昆蟲(chóng)殘翅和無(wú)翅的基因來(lái)自哪里？為什么在該海島上有多種表型的昆蟲(chóng)？部分學(xué)生的答案是“昆蟲(chóng)在島上繁殖，基因突變產(chǎn)生控制殘翅和無(wú)翅的基因，通過(guò)基因重組可以產(chǎn)生不同的基因型，從而使昆蟲(chóng)種群出現(xiàn)有翅、殘翅和無(wú)翅等多種表型。而海島上經(jīng)常刮大風(fēng)，有翅昆蟲(chóng)不能適應(yīng)，容易被風(fēng)吹入海里，而殘翅和無(wú)翅昆蟲(chóng)則容易生存下來(lái)”。

科學(xué)思維水平評(píng)價(jià)：這類(lèi)學(xué)生能把握自然選擇的本質(zhì)，發(fā)現(xiàn)殘翅和無(wú)翅昆蟲(chóng)的生存優(yōu)勢(shì)，同時(shí)能說(shuō)明無(wú)翅和殘翅性狀的來(lái)源，能從基因水平、種群水平來(lái)解釋問(wèn)題，但未能回答出種群基因頻率的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，其思維屬于SOLO層級(jí)中的“多點(diǎn)結(jié)構(gòu)”。從學(xué)生的回答中可以看出他們能夠多角度地思考問(wèn)題，但未能闡明生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)，達(dá)到了科學(xué)思維水平二的要求。

教師引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展“用數(shù)學(xué)方法討論種群基因頻率的變化”的活動(dòng)，組織學(xué)生討論。學(xué)生通過(guò)相互補(bǔ)充，歸納出保證種群基因頻率穩(wěn)定不變的必備條件：①種群中所有的雌雄個(gè)體間都能自由交配；②沒(méi)有突變發(fā)生；③沒(méi)有個(gè)體的遷入和遷出；④種群非常大；⑤沒(méi)有自然選擇的作用。教師進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生明確：在自然界中，基因突變和染色體變異是必然發(fā)生的，其會(huì)引起相應(yīng)基因頻率的改變，但變化的方向不確定。

（三）基于關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)問(wèn)題的科學(xué)思維水平三的表現(xiàn)評(píng)價(jià)

教師在學(xué)生熟悉了解了“可遺傳的變異是生物進(jìn)化的原材料”這一知識(shí)點(diǎn)后，設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)問(wèn)題：突變和基因重組以及自然選擇都可以使海島上的昆蟲(chóng)的基因頻率發(fā)生改變，且昆蟲(chóng)的翅膀會(huì)沿著一定的方向進(jìn)化，那么其進(jìn)化的方向是由什么決定的呢？部分學(xué)生的答案是“海島上的昆蟲(chóng)由于突變和基因重組產(chǎn)生有翅、殘翅和無(wú)翅等多種表型，這些改變種群的基因頻率是隨機(jī)的、不定向的。海島經(jīng)常刮大風(fēng)，在這種自然選擇的作用下，無(wú)翅和殘翅的昆蟲(chóng)有更多的機(jī)會(huì)產(chǎn)生后代，其對(duì)應(yīng)基因的頻率會(huì)不斷提高，因此自然選擇能使種群的基因頻率發(fā)生定向改變，決定生物進(jìn)化的方向”。

科學(xué)思維水平評(píng)價(jià)：這類(lèi)學(xué)生能從整體上把握現(xiàn)代進(jìn)化理論，能還原昆蟲(chóng)翅膀的進(jìn)化過(guò)程，能從基因水平、個(gè)體水平、群體水平來(lái)綜合解決問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的融會(huì)貫通，其思維屬于SOLO層級(jí)中的“關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)”，達(dá)到了科學(xué)思維水平三的要求。

教師組織學(xué)生開(kāi)展“探究自然選擇對(duì)種群基因頻率變化的影響”的活動(dòng)，使學(xué)生對(duì)種群的基因頻率變化產(chǎn)生清晰的認(rèn)識(shí)，并在此基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建生物進(jìn)化的解釋模型（見(jiàn)圖1），把握知識(shí)間的內(nèi)在聯(lián)系，形成知識(shí)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，建立知識(shí)間的規(guī)律性聯(lián)系，為學(xué)生思維能力的提升奠定基礎(chǔ)。

（四）基于拓展抽象結(jié)構(gòu)問(wèn)題的科學(xué)思維水平四的表現(xiàn)評(píng)價(jià)

教師創(chuàng)設(shè)新情境：“超級(jí)細(xì)菌”是一種耐藥性細(xì)菌，病人因?yàn)楦腥玖恕俺?jí)細(xì)菌”而無(wú)藥可救，面臨死亡威脅；2010年印度、巴基斯坦等地發(fā)現(xiàn)了一類(lèi)新型“超級(jí)細(xì)菌”NDM-1，該細(xì)菌耐藥性極強(qiáng)，可在全球蔓延；2017年1月，美國(guó)一名女性患者感染“超級(jí)細(xì)菌”，使用了26種抗生素都毫無(wú)效果最終不治身亡。

設(shè)計(jì)拓展抽象結(jié)構(gòu)問(wèn)題：“超級(jí)細(xì)菌”的出現(xiàn)與抗生素的濫用之間是否存在關(guān)聯(lián)？試從現(xiàn)代進(jìn)化理論角度解釋“超級(jí)細(xì)菌”耐藥性增強(qiáng)的原因。部分學(xué)生的答案是“二者存在正相關(guān)的關(guān)系。隨著抗生素人均使用量的增加，不耐藥的細(xì)菌生存和繁殖的機(jī)會(huì)減少，耐藥細(xì)菌生存和繁殖的機(jī)會(huì)增加，耐藥性基因在細(xì)菌種群中的基因頻率逐漸上升并逐代積累，導(dǎo)致細(xì)菌耐藥性增強(qiáng)”。

科學(xué)思維水平評(píng)價(jià)：該類(lèi)學(xué)生能認(rèn)真分析真實(shí)情境，運(yùn)用現(xiàn)代進(jìn)化理論解釋現(xiàn)象，闡述自己對(duì)具體行為的看法和態(tài)度，其思維屬于SOLO層級(jí)中的“拓展抽象結(jié)構(gòu)”，達(dá)到了科學(xué)思維水平四的要求。

教師還可以提供細(xì)菌耐藥性逐代增強(qiáng)的資料，讓學(xué)生分組討論并闡述細(xì)菌的進(jìn)化過(guò)程，啟發(fā)學(xué)生思考：采取哪些有效措施可以杜絕或者減少抗生素濫用的現(xiàn)象？部分學(xué)生的答案是“對(duì)細(xì)菌耐藥性加強(qiáng)監(jiān)控，全國(guó)各醫(yī)療機(jī)構(gòu)及時(shí)通報(bào)預(yù)警信息，加強(qiáng)合作”。

四、SOLO分類(lèi)理論對(duì)科學(xué)思維的啟示

教師可以根據(jù)整個(gè)班級(jí)的平均水平，判斷學(xué)生的科學(xué)思維水平，通過(guò)設(shè)置有針對(duì)性的、循序漸進(jìn)的問(wèn)題來(lái)組織教學(xué)，再運(yùn)用SOLO分類(lèi)理論對(duì)學(xué)生的科學(xué)思維水平作出客觀準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)，進(jìn)而為教學(xué)提供及時(shí)且有效的反饋，促使教學(xué)更加契合學(xué)生的思維層次水平。

科學(xué)思維作為一種抽象思維，本身具有復(fù)雜性和內(nèi)隱性，教師可創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，通過(guò)模型建構(gòu)、思維導(dǎo)圖等可視化的方式實(shí)現(xiàn)科學(xué)思維過(guò)程外顯化。SOLO分類(lèi)理論為科學(xué)思維水平評(píng)價(jià)提供了一種操作性強(qiáng)的實(shí)踐路徑，通過(guò)這種評(píng)價(jià)路徑教師可以了解學(xué)生的科學(xué)思維水平，在教學(xué)中落實(shí)學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)，讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)思維進(jìn)階。

綜上所述，研究生物學(xué)科學(xué)思維水平評(píng)價(jià)的實(shí)施路徑是落實(shí)“學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)促發(fā)展”理念的重要舉措，基于SOLO分類(lèi)理論實(shí)施生物學(xué)科學(xué)思維水平評(píng)價(jià)具有可操作性和普適性。教師可根據(jù)學(xué)生科學(xué)思維水平的評(píng)價(jià)結(jié)果，調(diào)整教學(xué)方案，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的教學(xué)改進(jìn)，體現(xiàn)教、學(xué)、評(píng)一致性。

［ ? 參 ? 考 ? 文 ? 獻(xiàn) ? ］

［1］ ?劉恩山，曹保義.普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年版2020年修訂）解讀［M］.北京：高等教育出版社，2020.

［2］ ?彼格斯，科利斯.學(xué)習(xí)質(zhì)量評(píng)價(jià)：SOLO分類(lèi)理論：可觀察的學(xué)習(xí)成果結(jié)構(gòu)［M］.高凌飚，張洪巖，譯.北京： 人民教育出版社，2010．

（責(zé)任編輯 黃春香）