SOLO分類理論[1]是一種以等級描述為基本特征的質(zhì)性評價(jià)理論.提出者比格斯和科利斯認(rèn)為，個(gè)人的總體認(rèn)知結(jié)構(gòu)是一個(gè)純理論的概念，無法直接測量，稱為“設(shè)定的認(rèn)知結(jié)構(gòu)（HCS）”.在評價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)時(shí)，關(guān)鍵不在于發(fā)展階段或設(shè)定的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，而在于他回答具體問題時(shí)表現(xiàn)出來的思維結(jié)構(gòu)，即“可觀察到的學(xué)習(xí)結(jié)果結(jié)構(gòu)（SOLO）”. 比格斯根據(jù)學(xué)生回答出的不同復(fù)雜程序的學(xué)科具體問題，將循環(huán)出現(xiàn)的反應(yīng)層次具體分成前結(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)、拓展抽象五種水平.近10多年來，SOLO理論被國內(nèi)教育研究者廣泛應(yīng)用于開放性試題的編制、高考試卷層次結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)等考試評價(jià)上，其實(shí)SOLO理論更大的價(jià)值還在于教學(xué)過程性評價(jià)、課程與教學(xué)的設(shè)計(jì)和改進(jìn)，最終促進(jìn)教學(xué)和評價(jià)的融合.

大學(xué)自主招生和保送生試題難度高于高考低于競賽，注重對優(yōu)秀學(xué)生的思維能力分層次考查，值得我們學(xué)習(xí)研究.筆者運(yùn)用SOLO分類理論區(qū)別了在優(yōu)秀學(xué)生自主招生培訓(xùn)教學(xué)過程中學(xué)生多角度解決問題時(shí)呈現(xiàn)的思維差異，分析了認(rèn)知加工方式的差異和所處的思維結(jié)構(gòu)，給出相應(yīng)的教學(xué)診斷和教學(xué)改進(jìn). 下面以2013年北京大學(xué)保送生的光學(xué)測試問題為例.

一、測試問題與不同反應(yīng)

（一）測試問題

（1）有一塊厚為d的玻璃磚，折射率為n，在其左側(cè)面距左邊x處有一點(diǎn)光源A，從P點(diǎn)向左看去，問A點(diǎn)由如圖1所示的兩條光線確定的像A′在玻璃磚左側(cè)面多遠(yuǎn)處？對i取小角度時(shí)近似結(jié)果為多少？

（2）有兩塊等腰直角三角形棱鏡，折射率為n′=1.5，從P點(diǎn)向左看去，問A點(diǎn)經(jīng)玻璃磚系統(tǒng)成像的A′點(diǎn)在何處？各點(diǎn)位置和玻璃磚位置、大小如圖2所示.

教學(xué)實(shí)踐表明學(xué)生在成功解決第一小題后在第二小題發(fā)生了分化，下面給出三種典型求解思路.

（二）不同反應(yīng)

1.反應(yīng)一：激活相關(guān)經(jīng)驗(yàn) 完成表征轉(zhuǎn)換

（1）設(shè)置情境 激活舊知

如圖3所示，分別為近軸情況下“人眼看魚”和 “魚眼看人”情境.人眼看到魚像的視深h視=，魚眼看到人像的視深h視=nh實(shí).

（2）表征轉(zhuǎn)換 同化順應(yīng)

本題中光源A發(fā)出的近軸光線經(jīng)棱鏡平面折射后成像，這是視深問題，再經(jīng)過棱鏡斜面全反射，可類比平面鏡反射成像.如此逐次成像（如圖4所示）可以得到點(diǎn)光源在各個(gè)面上的折射與反射后的物像位置.第一次經(jīng)過豎直面折射成像為A1，像距為v1=n′u=1.5a. 經(jīng)過斜面發(fā)生全反射后第二次成像為A2，像距為v2=2a.如此類推可得A6在P點(diǎn)左側(cè)v=v6+a=a.

2.反應(yīng)二：概念驅(qū)動 程序求解

（1）邏輯演繹 一般到特殊

如圖5所示，球面成像公式+=.符號法則：實(shí)正虛負(fù)；若頂點(diǎn)O到球心C（OC方向）順著入射光方向時(shí)R取正，若OC方向逆著入射光方向時(shí)R取負(fù).

①平面折射：當(dāng)R→∞時(shí)，球面極化成平面，成像公式+=0.

②鏡面反射：當(dāng)R→∞且n2=-n1時(shí)，成像公式+=0.

（2）光線追跡 逐次成像

對各個(gè)球面嚴(yán)格逐次應(yīng)用成像公式進(jìn)行分析，經(jīng)過六次成像得A6，像距v6=-=-a.故A6在P點(diǎn)左側(cè)v=-a，負(fù)號表示成虛像.

3.反應(yīng)三：概括表征 直覺頓悟

光在棱鏡斜面發(fā)生全反射，類比反射鏡把光路“拉直”， “A發(fā)出的光經(jīng)棱鏡折射（1面）、反射（2面）、再折射（3面）的光路”等效于“B經(jīng)過正方形玻璃磚兩次折射（4面和3面）的光路”，即棱鏡可以用邊長為a的正方形玻璃磚代替，如圖6所示.

同理，經(jīng)過下棱鏡斜面時(shí)候再次把光路“拉直”，整個(gè)光路等效圖如圖7所示，即等效于經(jīng)過兩個(gè)邊長為a的正方形玻璃磚折射成像.

利用第一小題的結(jié)論，每經(jīng)過一個(gè)正方形玻璃磚像點(diǎn)側(cè)移一個(gè)Δx=a1-

=，故經(jīng)玻璃磚系統(tǒng)成像在點(diǎn)左側(cè)C′P=CP-2Δx=5a-a=a.

二、教學(xué)認(rèn)知診斷

（一）學(xué)生認(rèn)知方式和反應(yīng)水平分析

以上三種學(xué)生在問題解決中其認(rèn)知本質(zhì)特征都是用“概念”或“理論”指引問題解決.學(xué)生都必須掌握“平面折射”知識和“光線追跡”“逐次成像”等光學(xué)系統(tǒng)成像問題的一般概念和理論，在有機(jī)統(tǒng)一各種信息基礎(chǔ)上從整體上、宏觀上把握問題的性質(zhì)，然后按部就班地分析解決，反應(yīng)水平都處在“關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平”層次上.

學(xué)生的認(rèn)知過程伴隨著概念驅(qū)動[2]加工與數(shù)據(jù)驅(qū)動加工的協(xié)同作用，兩者相互交互.例如第一種思路的學(xué)生不清楚或者已經(jīng)忘記了“球面折射成像”這一背景知識，在問題情境中從事物的表面特征中提取已知信息，激活已有相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，類比了高中階段常見的“視深情景”對此加以詮釋.這樣將新的刺激物與原有圖式同化，激活舊知這部分認(rèn)知方式過程更傾向于數(shù)據(jù)驅(qū)動，其特點(diǎn)是表征的抽象性、概括性不是很高，要完成習(xí)題解決的認(rèn)知操作就需要情境信息的激活或聯(lián)接.這說明他們對“平面折射”這一知識點(diǎn)只停留在離散的“點(diǎn)狀結(jié)構(gòu)”.

與此值得對比的是第二種思路，這部分學(xué)生的“平面折射”知識已經(jīng)通過聯(lián)系與區(qū)分、整理與提升成為更有結(jié)構(gòu)、更有層次和更具穩(wěn)定性的知識結(jié)構(gòu).所以他們關(guān)注到問題的深層特征，并能自覺運(yùn)用“球面折射成像”的一般規(guī)律推導(dǎo)出“平面折射和反射”的特殊情況，進(jìn)而嚴(yán)格按照符號法則“逐次成像”，解決問題有一套規(guī)范的程序，即使遇到其他光具組（例如透鏡組）問題也能順利解決.可以看出兩類學(xué)生在“平面折射”這一知識點(diǎn)上處在不同的思維結(jié)構(gòu)層次上，前者為單一結(jié)構(gòu)水平，而后者則為關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平.

最能體現(xiàn)學(xué)生思維價(jià)值的是第三種思路，固然其概念驅(qū)動的支點(diǎn)仍然是“逐次成像”理論，而更有特色的是其中有直覺思維和形象思維的交互參與.利用平面鏡反射和棱鏡全反射的相似性兩次拉直光路，類比第一個(gè)問題推導(dǎo)的平行玻璃磚側(cè)移成像的已有知識巧妙建模.既體現(xiàn)了學(xué)生大幅度跳躍式提取和加工信息用來戰(zhàn)略性認(rèn)識事物本質(zhì)的直覺思維，又呈現(xiàn)了學(xué)生利用已有知識的本質(zhì)特征（如“利用反射可以拉直光路”而不拘泥于“何種反射具體形式”）和想象經(jīng)過重新配合與加工從而創(chuàng)造出新形象（將“類潛望鏡成像系統(tǒng)”轉(zhuǎn)化成“兩個(gè)正方形玻璃磚”）的形象思維.這表明學(xué)生不僅有了對于問題的整體把握，而且還能對問題進(jìn)行抽象概括出新的物理模型，使之適用于新的問題情境.其反應(yīng)水平處在“拓展抽象水平”層次.

（二）試題編制意圖分析

學(xué)生通過高中的學(xué)習(xí)已經(jīng)熟悉“平行玻璃磚能發(fā)生一定側(cè)移”的定性表征，命題者先通過第一個(gè)問題引導(dǎo)學(xué)生定量推導(dǎo)和演算上升到“近軸光線能側(cè)移成像”的概括水平，然后期待著具有關(guān)注“問題本質(zhì)特征”能力的學(xué)生的頓悟.很明顯，第一種和第二種思路的學(xué)生沒有展示出這種獨(dú)特素質(zhì)，盡管他們在解決第二個(gè)問題時(shí)都向評價(jià)者呈現(xiàn)了“用所學(xué)知識對物理問題進(jìn)行嚴(yán)密的論述分析，做出完整的解釋”的“關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)”的反應(yīng)水平.但他們解決一二兩個(gè)問題時(shí)沒有連貫性，說明他們“對新舊命題精細(xì)加工生成新意義”的能力有待于加強(qiáng).顯然命題者將看起來毫無關(guān)聯(lián)的兩小題設(shè)置在一起是為了讓具有“拓展抽象水平”思維結(jié)構(gòu)水平的學(xué)生有一個(gè)更好的呈現(xiàn)機(jī)會.

（三）學(xué)習(xí)成果SOLO分類和量化賦分

基于以上的分析，我們可以根據(jù)學(xué)生在解決問題的各種反應(yīng)判斷其思維發(fā)展水平所處的層次，并設(shè)置相對合理的量化賦分，以“量的測評”和“質(zhì)的考查”相結(jié)合的方式來解釋學(xué)生解決問題過程中認(rèn)知發(fā)展的層次和規(guī)律，如圖8所示.

三、教學(xué)改進(jìn)和教學(xué)建議

認(rèn)知心理學(xué)已經(jīng)揭示了能力的本質(zhì)含義：能力就是好的知識結(jié)構(gòu).學(xué)生是否具有能力其實(shí)就是知識結(jié)構(gòu)中是否有思想方法與實(shí)踐經(jīng)歷.[3]基于這些思考我們首先要清楚目前認(rèn)識教學(xué)目標(biāo)存在著缺陷，需要在傳統(tǒng)的“二基”教學(xué)目標(biāo)中增加 “基本思想”和“基本經(jīng)歷”，[4]因?yàn)榻虒W(xué)目標(biāo)是一切教學(xué)的起點(diǎn)和終點(diǎn)，所以完善教學(xué)目標(biāo)是改善教學(xué)的基礎(chǔ).其次明確學(xué)生的學(xué)習(xí)需要是教學(xué)設(shè)計(jì)的必要條件.以上述精準(zhǔn)的認(rèn)知診斷為前提，針對學(xué)生在知識結(jié)構(gòu)上存在的缺陷，我們可以設(shè)計(jì)教學(xué)過程引導(dǎo)他們?nèi)ビH歷物理概念的形成過程、物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過程以及物理問題的解決過程.

在本例中針對在“平面折射”這一知識點(diǎn)上處于不同的思維階段的學(xué)情，我們需要設(shè)計(jì)合適的教學(xué)過程“由特殊到一般”、“從簡單到復(fù)雜”逐層遞進(jìn)發(fā)展變化的過程來揭示各知識點(diǎn)的內(nèi)在聯(lián)系，讓學(xué)生在比較鑒別中認(rèn)識新舊知識的聯(lián)系和區(qū)別，對問題的分類完成從表面相似到本質(zhì)相同的提升，使“關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平”的知識結(jié)構(gòu)得到更深層次的整理與提升.其知識序、認(rèn)知序、教學(xué)序的統(tǒng)一如圖9所示.

為了促使學(xué)生思維結(jié)構(gòu)從關(guān)聯(lián)水平進(jìn)一步質(zhì)變到拓展抽象水平，可以設(shè)計(jì)“既有同能力的伙伴間的水平互動又有和教師的垂直互動”的教學(xué)對話來共享第三種學(xué)生的解題思維經(jīng)歷，通過學(xué)生的互動、磋商、討論，直至形成共識。最后可以設(shè)置后問題（如圖10所示，求AB經(jīng)過光具組成的像）檢測策略是否已經(jīng)自動化. 總之需要讓學(xué)生經(jīng)歷“求解過程—感知策略—提煉總結(jié)策略—運(yùn)用策略”，最后習(xí)得策略，實(shí)現(xiàn)知識結(jié)構(gòu)的優(yōu)化.具體教學(xué)流程如圖11所示.

自主招生和保送生試題有高層次學(xué)生的選拔功能，對學(xué)生思維結(jié)構(gòu)的考查更為精細(xì)化.一方面我們要組織學(xué)生參加學(xué)科知識競賽、知識拓展類選修課、研究性學(xué)習(xí)等形式引導(dǎo)學(xué)生平時(shí)開展具有深度的學(xué)習(xí)和研究.另一方面還要引導(dǎo)學(xué)生在課堂之外關(guān)注社會生活中原汁原味的實(shí)際問題，注重物理知識與科技、生產(chǎn)、生活的緊密聯(lián)系，體現(xiàn)STEM教育的思想，這樣讓學(xué)生經(jīng)歷分析與綜合，認(rèn)清關(guān)鍵特征，忽略次要因素建立物理模型，運(yùn)用物理規(guī)律求解這些需要多種思維參與及保持思維活性的問題解決過程，積累活動的經(jīng)驗(yàn)，最終促使學(xué)生思維水平的優(yōu)化和提高.[□][◢]

參考文獻(xiàn)：

[1] BIGGS J B， COLLIS K F.學(xué)習(xí)質(zhì)量評價(jià)：SOLO分類理論（可觀察的學(xué)習(xí)成果結(jié)構(gòu)）[M].高凌飚，等譯.北京：人民教育出版社，2010.

[2] 邢紅軍.從數(shù)據(jù)驅(qū)動到概念驅(qū)動：物理問題解決方式的重要轉(zhuǎn)變[J].課程·教材·教法，2010，30（3）：50-55.

[3] 梁旭.基于對學(xué)生錯(cuò)誤進(jìn)行認(rèn)知診斷的教學(xué)[J].物理教學(xué)，2013，35（11）：57-61.

[4] 梁旭. 拓展物理教學(xué)目標(biāo)的內(nèi)容[J].物理教學(xué)，2012，34（9）：8-11.

[5] 黃晶.高考新題剖析及面對新課程的教學(xué)分析與思考[J].物理教學(xué)，2013，35（7）：73-78.