基于SOLO評(píng)價(jià)法的初中科學(xué)說(shuō)理能力培養(yǎng)

金隆 盧棉

摘? ? 要：SOLO評(píng)價(jià)法著重指向?qū)W生說(shuō)理的不同思維層次水平，而不是把學(xué)習(xí)結(jié)果簡(jiǎn)單地劃分為對(duì)和錯(cuò)兩類(lèi)。針對(duì)初中科學(xué)說(shuō)理能力的教、學(xué)、評(píng)現(xiàn)狀，以SOLO評(píng)價(jià)法為導(dǎo)向，通過(guò)巧用真實(shí)情境、二次表征問(wèn)題、構(gòu)建科學(xué)模型、規(guī)范科學(xué)用語(yǔ)等策略開(kāi)展教學(xué)，有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)說(shuō)理能力，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：初中科學(xué)教學(xué);SOLO評(píng)價(jià)法;說(shuō)理能力

一、初中科學(xué)說(shuō)理能力的教、學(xué)、評(píng)現(xiàn)狀

科學(xué)說(shuō)理是指運(yùn)用科學(xué)事實(shí)、概念和原理，通過(guò)科學(xué)的邏輯推理，使用準(zhǔn)確的科學(xué)語(yǔ)言來(lái)解釋某一科學(xué)問(wèn)題或科學(xué)現(xiàn)象的過(guò)程[1]?？茖W(xué)說(shuō)理既能檢測(cè)和鞏固學(xué)生的科學(xué)認(rèn)知，培養(yǎng)學(xué)生理解、分析、評(píng)價(jià)和邏輯等高階思維能力，又能提高學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)能力?？梢哉f(shuō)，科學(xué)說(shuō)理是科學(xué)素養(yǎng)中的必備能力之一。

科學(xué)說(shuō)理的問(wèn)題情境大多源于生產(chǎn)生活實(shí)際，設(shè)問(wèn)多從社會(huì)、自然現(xiàn)象入手，問(wèn)題的起始狀態(tài)、目標(biāo)狀態(tài)可能并非良構(gòu)，考查的目標(biāo)指向?qū)W生的科學(xué)觀點(diǎn)和科學(xué)思維能力。當(dāng)下的科學(xué)課堂，傳統(tǒng)的教學(xué)方式仍然占有大量份額，教師講得多，學(xué)生說(shuō)得少，輕視了學(xué)生科學(xué)地解釋科學(xué)現(xiàn)象和科學(xué)問(wèn)題的能力培養(yǎng)。面對(duì)科學(xué)說(shuō)理問(wèn)題，學(xué)生不容易準(zhǔn)確審題，不太確定關(guān)聯(lián)什么科學(xué)觀念，如果教材中沒(méi)有現(xiàn)成的合理表述，學(xué)生答題時(shí)就會(huì)比較混亂。

以選擇題或填空題為例，傳統(tǒng)的“對(duì)錯(cuò)評(píng)價(jià)法”很難有效地發(fā)現(xiàn)學(xué)生理解的不同層次并加以區(qū)分：一方面，即使對(duì)某一問(wèn)題回答正確，也不足以說(shuō)明學(xué)生對(duì)該問(wèn)題完全理解;另一方面，即使回答錯(cuò)誤，也并不代表學(xué)生對(duì)此一無(wú)所知。換句話(huà)說(shuō)，這種對(duì)理解力的無(wú)要求和難以區(qū)分，在一定程度上使得學(xué)生更多地關(guān)注問(wèn)題的表面而不愿深入思考，更多地采用“重復(fù)”“記憶”等淺層學(xué)習(xí)方式而不注重對(duì)知識(shí)內(nèi)涵的理解[2]。

二、SOLO分類(lèi)體系下的初中科學(xué)說(shuō)理能力評(píng)價(jià)

SOLO評(píng)價(jià)法是澳大利亞學(xué)者比格斯教授和他的同事科利斯在1982年提出的，意為“可觀察的學(xué)習(xí)成果結(jié)構(gòu)”。它是以等級(jí)描述為基本特征的一種質(zhì)性評(píng)價(jià)方法，其基本理念源于皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展階段論，即通過(guò)觀察學(xué)生在解決某個(gè)具體問(wèn)題時(shí)所表現(xiàn)出來(lái)的思維結(jié)構(gòu)來(lái)間接測(cè)量學(xué)生的思維水平，進(jìn)而給予合理的等級(jí)評(píng)價(jià)[3]。比格斯將學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果分為前結(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)和抽象拓展結(jié)構(gòu)五個(gè)層次。

SOLO評(píng)價(jià)法著重指向?qū)W生說(shuō)理的不同思維層次水平，而不是把學(xué)習(xí)結(jié)果簡(jiǎn)單地劃分為對(duì)和錯(cuò)兩類(lèi)。它在反映學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)“量”的基礎(chǔ)上，最終歸結(jié)到反映學(xué)習(xí)的“質(zhì)”，即學(xué)習(xí)者對(duì)問(wèn)題解決的思維水平。這種評(píng)價(jià)方法能有效地幫助教師分辨學(xué)生說(shuō)理能力的不同層次，了解導(dǎo)致差異的原因即內(nèi)在的思維結(jié)構(gòu)和深度，并改進(jìn)教學(xué)，從而進(jìn)一步培養(yǎng)和提高學(xué)生的說(shuō)理能力。SOLO評(píng)價(jià)法普遍將問(wèn)題重新表征，拆解為階梯式遞進(jìn)的子問(wèn)題，賦以相應(yīng)的評(píng)價(jià)等級(jí)。

例1? ?沙漠一天中的氣溫變化劇烈，夏天的午后溫度可達(dá)到35℃以上甚至更高，夜間溫度則明顯降低。生活在沙漠中的駱駝晝夜體溫變化如圖1所示。請(qǐng)根據(jù)圖像，結(jié)合所學(xué)知識(shí)，解釋駱駝的這種生理特征有利于適應(yīng)沙漠環(huán)境的原因。

問(wèn)題以駱駝等恒溫動(dòng)物體溫的動(dòng)態(tài)平衡調(diào)節(jié)為背景，考查體溫控制的機(jī)理等相關(guān)知識(shí)。按照SOLO評(píng)價(jià)法，我們可采用二次表征問(wèn)題的方法，將問(wèn)題分解細(xì)化，形成環(huán)環(huán)相扣、逐級(jí)進(jìn)階的問(wèn)題鏈，并進(jìn)行分層評(píng)價(jià)（詳見(jiàn)表1）。

從第1問(wèn)到第2問(wèn)，考查的是學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況;從第3問(wèn)到第4問(wèn)的遞進(jìn)，考查的是學(xué)生對(duì)知識(shí)的關(guān)聯(lián)、整合，以及答題表述的科學(xué)性、連貫性和邏輯性等能力。

利用SOLO評(píng)價(jià)法對(duì)學(xué)生的說(shuō)理過(guò)程進(jìn)行評(píng)價(jià)，教師可以精準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)所處的知識(shí)水平和思維水平，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確評(píng)價(jià)并確定能力起點(diǎn)，進(jìn)而選擇個(gè)性差異化的針對(duì)性教學(xué)策略，調(diào)整教學(xué)方案和學(xué)習(xí)方法。

三、基于SOLO評(píng)價(jià)法的初中科學(xué)說(shuō)理能力進(jìn)階培養(yǎng)

基于SOLO評(píng)價(jià)法的初中科學(xué)說(shuō)理能力進(jìn)階培養(yǎng)，可用以下流程圖（圖2）來(lái)概括。

（一）巧用真實(shí)情境，激發(fā)說(shuō)理興趣

要培養(yǎng)學(xué)生的說(shuō)理能力，首要的是激發(fā)學(xué)生的說(shuō)理興趣。處于青春期的初中生，對(duì)世界充滿(mǎn)好奇心和求知欲，容易接受新事物、新概念和新思維。在平時(shí)的科學(xué)教學(xué)中，教師可以從學(xué)生身邊熟悉的生活事例入手，設(shè)置學(xué)生感興趣的說(shuō)理問(wèn)題，滲透說(shuō)理思維，從而在潛移默化中提升學(xué)生的學(xué)習(xí)水平，培養(yǎng)學(xué)生的說(shuō)理能力。

例2? ?在盛夏的烈日之下，當(dāng)你赤腳在河灘上行走時(shí)，會(huì)感覺(jué)河灘上的沙石灼熱難熬，但當(dāng)你涉入河水中時(shí)，卻感覺(jué)河水涼爽宜人。為什么在同樣陽(yáng)光的照射下，沙石和水的溫度有如此懸殊的差異？

——浙教版義務(wù)教育教科書(shū)

《科學(xué)》（七年級(jí)上冊(cè)）

這樣的問(wèn)題能引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生迅捷、愉快地進(jìn)入問(wèn)題情境，并在任務(wù)驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行質(zhì)疑批判、深入思考。同時(shí)，從教學(xué)開(kāi)始時(shí)以“為什么沙石和水的溫度高低不同”這一問(wèn)題引入新課，到教學(xué)結(jié)束時(shí)得出“由于沙石和河水吸熱能力不同”的結(jié)論，學(xué)生能順利建構(gòu)比熱的科學(xué)概念。

（二）聚焦說(shuō)理節(jié)點(diǎn)，二次表征問(wèn)題

說(shuō)理節(jié)點(diǎn)是指在問(wèn)題情境下，研究對(duì)象的初始狀態(tài)、中間狀態(tài)和終止?fàn)顟B(tài)等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)狀態(tài)。問(wèn)題表征是指人們利用任務(wù)問(wèn)題中所包含的信息和解決者大腦中已貯存的信息，主動(dòng)構(gòu)造問(wèn)題空間（如事物間抽象關(guān)系、空間運(yùn)動(dòng)圖景等）的過(guò)程[4]。二次表征問(wèn)題是指學(xué)習(xí)者審題后把題干中的問(wèn)題用自己能夠理解的語(yǔ)言表達(dá)出來(lái)，它可以表明問(wèn)題在頭腦里是如何呈現(xiàn)、如何表現(xiàn)的，一般表現(xiàn)為學(xué)習(xí)者將問(wèn)題拆解和轉(zhuǎn)化為自己能夠理解的問(wèn)題鏈。

例3? ?把砂糖放在水里，攪拌一下后，會(huì)逐漸在水中消失;但把沙放在水里，任你怎么攪拌，靜置后它都會(huì)沉在水底;把油放在水里，它會(huì)一直浮在水面上。這是為什么呢？

——浙教版義務(wù)教育教科書(shū)

《科學(xué)》（八年級(jí)上冊(cè)）

這一問(wèn)題情境的說(shuō)理節(jié)點(diǎn)如表2所示。

對(duì)此，我們進(jìn)行二次表征如下：

1.砂糖、沙和油能溶解在水中嗎？

2.根據(jù)物體的浮沉條件，砂糖、沙和油與水混合后，最后會(huì)怎樣？

如果能夠找準(zhǔn)問(wèn)題的研究對(duì)象，明確其初始狀態(tài)、中間狀態(tài)及終止?fàn)顟B(tài)，則表明思維水平處于多點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平;如果能對(duì)三種狀態(tài)進(jìn)行分析，解釋其原因，則思維水平進(jìn)階到關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平。明確了事物（研究對(duì)象）的說(shuō)理節(jié)點(diǎn)，也就抓住了事物發(fā)展變化的時(shí)空關(guān)系和因果關(guān)系，為科學(xué)說(shuō)理提供了邏輯推理的論證基礎(chǔ)。

（三）建構(gòu)科學(xué)模型，找準(zhǔn)說(shuō)理依據(jù)

因?yàn)榭茖W(xué)說(shuō)理是利用科學(xué)事實(shí)、概念和原理解釋科學(xué)現(xiàn)象和科學(xué)問(wèn)題的過(guò)程，所以科學(xué)事實(shí)、概念和原理等科學(xué)觀念也就成為科學(xué)說(shuō)理的依據(jù)。在聚焦說(shuō)理節(jié)點(diǎn)、二次表征問(wèn)題的基礎(chǔ)上，教學(xué)應(yīng)根據(jù)事物發(fā)生、發(fā)展的時(shí)空以及因果關(guān)系，關(guān)聯(lián)科學(xué)觀念，重構(gòu)問(wèn)題圖式，科學(xué)推理，逐步修正、逼近相匹配的科學(xué)模型。

例4? ?現(xiàn)代人類(lèi)的生活已經(jīng)時(shí)刻離不開(kāi)家用電器，我們經(jīng)常利用電熱毯、電爐、電飯煲、電炒鍋等電熱器來(lái)取暖御寒、烹調(diào)食物。為什么這些電熱器能產(chǎn)生大量的熱量，而與其相連的導(dǎo)線(xiàn)卻不感覺(jué)到熱呢？

問(wèn)題的研究對(duì)象分別是導(dǎo)線(xiàn)和電熱器，初始狀態(tài)為二者等溫（室溫）不熱，中間狀態(tài)是通電發(fā)熱，終止?fàn)顟B(tài)則是二者出現(xiàn)溫差。重構(gòu)現(xiàn)象的發(fā)生發(fā)展過(guò)程，我們關(guān)聯(lián)到電流的熱效應(yīng)和焦耳定律這兩大依據(jù)：其一，根據(jù)電流的熱效應(yīng)可知，電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量，會(huì)使導(dǎo)體的溫度升高;其二，電熱器和導(dǎo)線(xiàn)串聯(lián)，通電時(shí)間和電流相同，根據(jù)焦耳定律Q=I2Rt，電熱與電阻成正比，由于電熱器的電阻遠(yuǎn)大于導(dǎo)線(xiàn)電阻，所以電熱器能產(chǎn)生大量的熱量，而導(dǎo)線(xiàn)卻不能，所以導(dǎo)線(xiàn)不感覺(jué)到熱。

常見(jiàn)的科學(xué)模型有實(shí)物模型和思維模型，思維模型又包括抽象概念、數(shù)學(xué)模型和理論模型等多重表征。利用數(shù)學(xué)模型如各種表達(dá)式、平面直角坐標(biāo)系等，通過(guò)數(shù)理分析或數(shù)形轉(zhuǎn)換等方式，可作為科學(xué)說(shuō)理時(shí)理論分析、推導(dǎo)和計(jì)算的主要依據(jù)和手段。這是利用科學(xué)推理的演繹分析。在教學(xué)中，教師要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)自然語(yǔ)言進(jìn)行符號(hào)化處理，寫(xiě)出條件關(guān)系，然后按照演繹規(guī)則進(jìn)行邏輯推導(dǎo)，并結(jié)合意義去理解分析[5]。

（四）規(guī)范科學(xué)用語(yǔ)，嚴(yán)密說(shuō)理邏輯

說(shuō)理時(shí)，我們應(yīng)該把獲得的所有關(guān)于問(wèn)題的研究對(duì)象及說(shuō)理節(jié)點(diǎn)等線(xiàn)索，用因果關(guān)系連接起來(lái)，用科學(xué)觀念統(tǒng)一起來(lái)，并尋找和表示現(xiàn)象產(chǎn)生的源頭和演化規(guī)律。一般情況下，我們應(yīng)該先由果索因逆向分析，而后再由因到果進(jìn)行正向邏輯表達(dá)。所以，科學(xué)說(shuō)理，很多時(shí)候更像是應(yīng)用科學(xué)觀念、運(yùn)用科學(xué)推理、使用科學(xué)語(yǔ)言串聯(lián)起來(lái)的有溫度、有深度的科學(xué)故事。

例5? ?騎自行車(chē)是現(xiàn)在社會(huì)倡導(dǎo)的一種出行方式，它既綠色環(huán)保、節(jié)能健身，又能有效減少交通擁堵。騎行的速度與攝氧量的關(guān)系如圖3所示，請(qǐng)說(shuō)明原理。

【作答示例】騎行速度越大，需要人體內(nèi)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能也越多。人體內(nèi)能量的釋放主要通過(guò)呼吸作用進(jìn)行，而呼吸作用需要消耗氧氣，所以隨著騎行速度的增大，人體的攝氧量也增大。

在說(shuō)理中，很多學(xué)生清楚說(shuō)理的科學(xué)依據(jù)，表述時(shí)卻詞不達(dá)意?？茖W(xué)教學(xué)中要真正落實(shí)以生為本的教學(xué)理念和教學(xué)行為，積極開(kāi)展師生、生生之間的對(duì)話(huà)、傾聽(tīng)、交流和評(píng)價(jià)，并依靠教師的科學(xué)表述示范引領(lǐng)，鼓勵(lì)學(xué)生大膽、大聲、大方地說(shuō)理，借此培養(yǎng)學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)技能，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)說(shuō)理能力。

基于SOLO評(píng)價(jià)法開(kāi)展教學(xué)，教師能有效區(qū)分學(xué)生說(shuō)理能力的不同層次，了解導(dǎo)致差異的原因并改進(jìn)教學(xué)，從而培養(yǎng)并提高學(xué)生的說(shuō)理能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]張翔，胡逢堯，金隆.基于PISA測(cè)試的科學(xué)說(shuō)理能力培養(yǎng)[J].中小學(xué)教材教學(xué)，2020（3）：32-34.

[2]郭鵬岳.SOLO分類(lèi)法的概念、應(yīng)用與展望[J].江蘇教育研究，2016（5）：55-58.

[3]吳有昌，高凌飚.SOLO分類(lèi)法在教學(xué)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J].華南師范大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2008（3）：95-99.

[4]巫建芬.高中生物理問(wèn)題表征及其研究[D].蘇州：蘇州大學(xué)，2007.

[5]周建武.科學(xué)推理[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2018：244.