林細富

［摘 要］科學思維水平評價是當前生物學教學評價的一個熱點和難點，SOLO分類理論為科學思維水平評價提供了一種操作性強的實踐路徑。讓學生對某一問題進行分析與作答，然后教師根據(jù)學生的分析與作答情況，確定學生的科學思維水平并實施評價，可達到因材施教，促進學生思維進階，培育學生學科核心素養(yǎng)的目的。

［關鍵詞］SOLO分類理論；生物學；科學思維水平；評價

［中圖分類號］ ? ?G633.91 ? ? ? ?［文獻標識碼］ ? ?A ? ? ? ?［文章編號］ ? ?1674-6058（2023）02-0092-03

《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》（本文簡稱新課標）提出“學業(yè)評價促發(fā)展”的教學理念。根據(jù)課程標準規(guī)定的培養(yǎng)目標和具體的教學目標實施基于學科核心素養(yǎng)的評價是評價改革的重要舉措。倡導在評價中關注學生的個體差異和發(fā)展需求，幫助學生改進學習方式，為發(fā)展和提高學生終身學習能力打好基礎［1］。科學思維是生物學學科核心素養(yǎng)的重要維度，科學思維水平評價是當前生物學教學評價的一個熱點和難點。筆者嘗試應用SOLO分類理論對學生進行科學思維水平的評價，以期為一線教師客觀地評價學生的科學思維水平提供新思路。

一、SOLO分類理論的概述

SOLO分類理論是澳大利亞教育心理學家彼格斯等人在皮亞杰的認知發(fā)展階段論的基礎上創(chuàng)立的，它被稱為“可觀察的學習成果結構”（Structure of the Observed Learning Outcome）。SOLO分類理論將學生的學習結果由低到高分為前結構、單點結構、多點結構、關聯(lián)結構和拓展抽象結構5個不同的層次［2］。同時根據(jù)學生解答問題時表現(xiàn)出來的思維水平，對學生的思維層次進行劃分。SOLO分類理論為科學思維水平評價提供了理論依據(jù)，具有較強的可操作性。

二、科學思維水平與SOLO層級之間的對應關系

生物學學科核心素養(yǎng)水平劃分標準，是評價學生學科核心素養(yǎng)發(fā)展水平的重要依據(jù)。筆者通過對新課標中關于科學思維四個水平的研讀，以及對SOLO分類理論的理解，發(fā)現(xiàn)科學思維各個水平之間存在一定的聯(lián)系，且四個水平的劃分與SOLO分類理論下思維結構層次的劃分有共同之處。由于思維層次水平處于“前結構”思維層次的學生在回答問題時出現(xiàn)思維混亂等現(xiàn)象，該現(xiàn)象歸為科學思維無意義表現(xiàn)水平，因此不將SOLO層級的“前結構”劃分到科學思維水平層次中。在新課標的指導下，教師應對學生的思維能力要求進行分類，構建科學思維水平與SOLO層級之間的對應關系（見表1），并建立相應的評價標準。

三、應用SOLO分類理論對學生的科學思維水平進行評價

下面以“種群基因組成的變化”教學為例，基于SOLO分類理論設計驅動性問題，以激活學生的思維，外顯學生的思維層級差異。教師依據(jù)科學思維水平評價標準，根據(jù)學生的問題回答情況，確定學生的思維層次水平，實現(xiàn)對學生科學思維水平的評價。

（一）基于單點結構問題的科學思維水平一的表現(xiàn)評價

教師先創(chuàng)設情境：很多昆蟲靠翅飛行，一些科學家在遠離大陸的一個海島上進行考察時發(fā)現(xiàn)島上生活著的昆蟲多是無翅或殘翅。然后教師向學生展示海島上無翅昆蟲和殘翅昆蟲的圖片。

設計單點結構問題：科學家通過勘測發(fā)現(xiàn)該海島上經(jīng)常刮大風，為什么該海島上生活著的昆蟲多是無翅或殘翅？部分學生的答案是“因為海島上經(jīng)常刮大風，有翅的昆蟲容易被風吹到海里，而無翅或殘翅的昆蟲，則不會被大風影響，容易存活”。

科學思維水平評價：這類學生單維度地認為自然選擇就是優(yōu)勝劣汰，但未說明無翅和殘翅的性狀來源，也未對種群的進一步變化做出說明，其思維屬于SOLO層級中的“單點結構”，達到了科學思維水平一的要求。

教師提問：無翅和殘翅的性狀會不會傳給下一代？組織學生自由討論，并發(fā)表自己的觀點。學生通過討論認識到雖然一個種群中的個體隨著一代代地死亡，其表型會隨之消失，但是決定表型的基因卻可以通過有性生殖而代代相傳，并且在群體中擴散。教師進一步引導學生明確：研究生物的進化，不能只停留在個體的表型與環(huán)境相適應的層面上，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，而應深入到基因水平。

（二）基于多點結構問題的科學思維水平二的表現(xiàn)評價

教師指導學生閱讀教材，在學生理解了種群、基因庫、基因頻率等概念的基礎上設計多點結構問題：控制昆蟲殘翅和無翅的基因來自哪里？為什么在該海島上有多種表型的昆蟲？部分學生的答案是“昆蟲在島上繁殖，基因突變產(chǎn)生控制殘翅和無翅的基因，通過基因重組可以產(chǎn)生不同的基因型，從而使昆蟲種群出現(xiàn)有翅、殘翅和無翅等多種表型。而海島上經(jīng)常刮大風，有翅昆蟲不能適應，容易被風吹入海里，而殘翅和無翅昆蟲則容易生存下來”。

科學思維水平評價：這類學生能把握自然選擇的本質，發(fā)現(xiàn)殘翅和無翅昆蟲的生存優(yōu)勢，同時能說明無翅和殘翅性狀的來源，能從基因水平、種群水平來解釋問題，但未能回答出種群基因頻率的動態(tài)變化過程，其思維屬于SOLO層級中的“多點結構”。從學生的回答中可以看出他們能夠多角度地思考問題，但未能闡明生物進化的實質，達到了科學思維水平二的要求。

教師引導學生開展“用數(shù)學方法討論種群基因頻率的變化”的活動，組織學生討論。學生通過相互補充，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體間都能自由交配；②沒有突變發(fā)生；③沒有個體的遷入和遷出；④種群非常大；⑤沒有自然選擇的作用。教師進一步引導學生明確：在自然界中，基因突變和染色體變異是必然發(fā)生的，其會引起相應基因頻率的改變，但變化的方向不確定。

（三）基于關聯(lián)結構問題的科學思維水平三的表現(xiàn)評價

教師在學生熟悉了解了“可遺傳的變異是生物進化的原材料”這一知識點后，設計關聯(lián)結構問題：突變和基因重組以及自然選擇都可以使海島上的昆蟲的基因頻率發(fā)生改變，且昆蟲的翅膀會沿著一定的方向進化，那么其進化的方向是由什么決定的呢？部分學生的答案是“海島上的昆蟲由于突變和基因重組產(chǎn)生有翅、殘翅和無翅等多種表型，這些改變種群的基因頻率是隨機的、不定向的。海島經(jīng)常刮大風，在這種自然選擇的作用下，無翅和殘翅的昆蟲有更多的機會產(chǎn)生后代，其對應基因的頻率會不斷提高，因此自然選擇能使種群的基因頻率發(fā)生定向改變，決定生物進化的方向”。

科學思維水平評價：這類學生能從整體上把握現(xiàn)代進化理論，能還原昆蟲翅膀的進化過程，能從基因水平、個體水平、群體水平來綜合解決問題，實現(xiàn)知識的融會貫通，其思維屬于SOLO層級中的“關聯(lián)結構”，達到了科學思維水平三的要求。

教師組織學生開展“探究自然選擇對種群基因頻率變化的影響”的活動，使學生對種群的基因頻率變化產(chǎn)生清晰的認識，并在此基礎上引導學生構建生物進化的解釋模型（見圖1），把握知識間的內(nèi)在聯(lián)系，形成知識的網(wǎng)絡結構，建立知識間的規(guī)律性聯(lián)系，為學生思維能力的提升奠定基礎。

（四）基于拓展抽象結構問題的科學思維水平四的表現(xiàn)評價

教師創(chuàng)設新情境：“超級細菌”是一種耐藥性細菌，病人因為感染了“超級細菌”而無藥可救，面臨死亡威脅；2010年印度、巴基斯坦等地發(fā)現(xiàn)了一類新型“超級細菌”NDM-1，該細菌耐藥性極強，可在全球蔓延；2017年1月，美國一名女性患者感染“超級細菌”，使用了26種抗生素都毫無效果最終不治身亡。

設計拓展抽象結構問題：“超級細菌”的出現(xiàn)與抗生素的濫用之間是否存在關聯(lián)？試從現(xiàn)代進化理論角度解釋“超級細菌”耐藥性增強的原因。部分學生的答案是“二者存在正相關的關系。隨著抗生素人均使用量的增加，不耐藥的細菌生存和繁殖的機會減少，耐藥細菌生存和繁殖的機會增加，耐藥性基因在細菌種群中的基因頻率逐漸上升并逐代積累，導致細菌耐藥性增強”。

科學思維水平評價：該類學生能認真分析真實情境，運用現(xiàn)代進化理論解釋現(xiàn)象，闡述自己對具體行為的看法和態(tài)度，其思維屬于SOLO層級中的“拓展抽象結構”，達到了科學思維水平四的要求。

教師還可以提供細菌耐藥性逐代增強的資料，讓學生分組討論并闡述細菌的進化過程，啟發(fā)學生思考：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？部分學生的答案是“對細菌耐藥性加強監(jiān)控，全國各醫(yī)療機構及時通報預警信息，加強合作”。

四、SOLO分類理論對科學思維的啟示

教師可以根據(jù)整個班級的平均水平，判斷學生的科學思維水平，通過設置有針對性的、循序漸進的問題來組織教學，再運用SOLO分類理論對學生的科學思維水平作出客觀準確的評價，進而為教學提供及時且有效的反饋，促使教學更加契合學生的思維層次水平。

科學思維作為一種抽象思維，本身具有復雜性和內(nèi)隱性，教師可創(chuàng)設真實情境，通過模型建構、思維導圖等可視化的方式實現(xiàn)科學思維過程外顯化。SOLO分類理論為科學思維水平評價提供了一種操作性強的實踐路徑，通過這種評價路徑教師可以了解學生的科學思維水平，在教學中落實學生科學思維的培養(yǎng)，讓學生實現(xiàn)思維進階。

綜上所述，研究生物學科學思維水平評價的實施路徑是落實“學業(yè)評價促發(fā)展”理念的重要舉措，基于SOLO分類理論實施生物學科學思維水平評價具有可操作性和普適性。教師可根據(jù)學生科學思維水平的評價結果，調(diào)整教學方案，實現(xiàn)精準的教學改進，體現(xiàn)教、學、評一致性。

［ ? 參 ? 考 ? 文 ? 獻 ? ］

［1］ ?劉恩山，曹保義.普通高中生物學課程標準（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.學習質量評價：SOLO分類理論：可觀察的學習成果結構［M］.高凌飚，張洪巖，譯.北京： 人民教育出版社，2010．

（責任編輯 黃春香）