情景丰富问题的小组测验

［加］Chris Meyer 撰 张艺潇 吴维宁译

小组测验是一种评价策略，它有助于提升学生解决情景丰富问题①这里的情境丰富问题（context-rich problem）是指背景材料很丰富的物理问题。一般情况下，题目源于生产或者生活题材，其中有对问题情境的详细描述，所以题目中的文字量也相对较大——译者注。的高层次思维能力。通过这种模式，老师既能够在测验中提出具有挑战性和细微差别的问题，同时也能为能力较差的学生提供一些解题帮助，还能展示出学生对问题的理解程度。测验以小组讨论的形式开始，每个同学会收到一份不带任何数字，只有问题情境描述的题目单。在此阶段，学生可以熟悉题目单上具有故事情节的物理问题、研究解题方案，缓解考试的焦虑情绪。经过10 至15 分钟的讨论以后，学生告知教师他们已做好进入个人测验阶段的准备。接下来便是一个从热闹的小组讨论转换到安静的独立思考的教学过程[1]。合作式的小组测验，是日常物理课堂中小组学习的自然延续，对小组合作的重要性有强化作用。这种方法在加拿大安大略省多伦多市的约克米尔斯高级中学取得了成功，它广泛运用于12 年级的大学物理预备课程的单元测试和期末考试。

一、情景丰富问题与测验

我们的学生以小组为单位定期地学习并练习解决情景丰富的问题，我们使用了Pat 和Ken Heller 的“合作小组解题法”[2]和Randall Knight 的“家庭作业解法”[3]去解决情景丰富的问题。在学生开始解决问题时，他们会收到一个题目单。情景丰富的问题就像故事一样，它们一般不会出现物理专业词汇，且经常缺少一些明确的问题，换句话说，题目不是要求学生去求解未知数，而是要求他们全神贯注地去理解问题，然后构想一个明确的物理问题去解答，接着学生需要确定并描述这个问题的物理意义，以及计划和执行解决这个问题的具体方法，最后对解题的结果进行评价。这一过程有助于训练学生用系统的方式去分析更具有挑战性的问题，并进行深层次的思考，而不是直接跳到脑海中第一个出现的方程上。由于对解决情景丰富问题的要求越来越高，学生们需要用小组测验的方式去构思整体思路和寻找解题策略，并检查彼此的解题过程。因此，小组成员需要花费70 分钟的课堂时间去共同解决一个典型的问题。在过去，情景丰富的问题在我们传统的测验中发挥不了作用。在那些测验中，学生们独立完成测验需要花费更多的时间。对于学习能力较差的学生来说，由于他们不能理解题目，这使得他们无法动手解题。为使情景丰富的问题在测验中发挥作用，本人决定将小组合作解题的思想引入到测验中，并改变我们在测验中的具体做法，即不再是设计一个测验去全方位地考查学生对学习内容的理解情况。我们认为测验应该着重于训练学生提出具有挑战性的问题，清楚解释自己对问题的理解能力。这些改变有助于创建一个评价体系，来强化学生的学习目标（高阶思维能力、概念的理解能力和问题的解释能力）和学生的学习模式（小组合作学习）。

二、对于评价方式的反思

小组测验的灵感来自于Carl Wieman 和他的同事在《物理教师》上发表的文章“促进合作学习的物理测验”[4]和Eric Mazur 的线上讲座“评测：学习的无声‘杀手’”[5]。Wieman 讲述了以个人学习开始、以合作学习结束的两阶段测验①相关内容已翻译成中文并在本刊发表。见“促进合作学习的物理考试”（《考试研究》，2019（4），p93-96）——译者注。，这种测验有助于及时地反馈学生的学习情况。我们在课堂中多次使用这种教学方法，且对学生的参与度感到满意。Mazur在他的演讲中指出：我们的教育体系培养出不愿冒险的学生，他们在传统的测验中表现出色，但在从事学术研究或者从事其它某一具体行业时表现不佳。正如Wieman 在“科学与技术问题”一文中所建议的那样，如果我们在STEM教育中的目标是“使学习者在相关学科中最大限度地发展与科学家和工程师类似的专业技能”[6]，评测工作就应当有助于促进学生发展上述专家的行为和技能。Mazur和Wieman的见解让我重新思考了测验的方法。当一个专家去解决一个具有挑战性的问题时，他可能做的第一件事就是与同事们协商，以此来确定需要解决的问题以及思考解决问题的方法。随着对问题更深层次的理解，专家开始使用广泛的信息和工具并计划解决方案。我意识到，Wieman 的两阶段测验方法可以颠倒过来去模拟专家的解题过程。所以我决定以小组学习的形式开启测验。在我们测试的个人解题部分，学生们保留了他们在问题描述本上所做的笔记，这个笔记上还列举了解题中所需要的方程式，这样就可以帮助学生减少记忆负担，还可以鼓励他们将注意力集中在解题上。

三、开始小组测验

在测验的小组合作部分，学生们坐在他们日常课堂学习的三人组中。我根据Heller 的建议设计了这些组，每一个小组都由一个能力较强、一个能力中等和一个能力较弱的成员组成，我根据他们的性格进行小组成员搭配，以此来促进同学之间的互相指导与交流。课程的第一次分组几乎是随机的，在更清楚地了解他们的个性之前，我只能避免两个男生和一个女生组合的情况。一个典型的小组测验是由一个或两个情景丰富的问题组成的。每一个学生都会得到一张描述问题的纸，其中的描述性语言替换了所有用数字描述的情景。在图1 所示的样本中讲述了一个特技动作能否安全进行的问题。对问题的描述这一步骤并不要求学生去求解一个特定的物理量，相反它已经描述出情景所需要的结果。除了描述问题之外，这张被称作小组工作单的纸上还有一些用来引导学生进行讨论的提示。在这个样本中，我们看到了一位在测验中获得平均分的学生在描述问题时使用的典型的符号。我们需要注意学生是如何利用简单的笔记帮助他们确定问题的。学生们并不会非常详细记录下小组中所有的讨论内容，而是简要记录问题的主要特征并阐明自己对于问题解决方面的想法，这样也为他们在测验中的个人解题部分做好了准备。

图1 一份典型的小组测试卷，包括问题的描述、需要讨论的问题和一些可能用到的公式。这个例子展示了一个学生做的典型的、简短的笔记。

四、测验中的个人解题部分

当一个小组讨论结束时，成员们就可以举手表示他们已经准备好继续下一个任务，于是他们调整自己的座位，让自己与其他成员保持距离，以便完成测验中的个人解题部分。在测验中的个人解题部分的问题跟之前的问题是一字不差的，但是其中用数字代替了一些描述性的文字。在一个没有小组合作的传统测验中，一个长问题可能会导致两极分化的情况，学生要么可以完全理解问题，要么完全理解不了问题。而小组成员对问题的讨论可以使他们着重关注问题的核心内容，就减少了两极分化的情况。此外，在解题过程中，我们要求学生使用多种表达方式来描述问题，包括普通图画、专业图表、文字描述和数学描述[7]。这个过程着重强调对概念的理解，并为学生提供了许多不同的方式去展示他们的理解，即使他们不能完全解决问题。我们的学生从11 年级开始就用这种方法进行训练并且越来越熟练。我们只对测验中的个人解题部分评分，这就使评价过程变得简单且着重于评价个人解题的完成情况。图2 展示了在测验中使用了这种解题模式的个人解题部分。解题格式是高度结构化的，每一个步骤的下面都会有小标题，这也使后续的检查工作方便了很多。在这里我们要注意要求学生用多种方式去展示他们对运动的理解：一个曲线图、一个倾斜的速度表示图、一个速度矢量图和对垂直运动的描述。对能力较好的学生来说，用多种方式正确的描述问题是一个很好的挑战。测验中的个人解题部分的第二页纸上是用数学语言来描述问题的。我们教我们的学生仔细地组织他们所理解的内容，然后在每个数学表示部分之前对其进行描述。这有助于检查学生是否理解数字所表示的内容，能否解释数字的物理意义，它也使复杂的解题方案更具可读性。

图2 测验的个人解题部分的重复问题，但是用数字替换了一些文字性的描述。解决问题的过程是高度结构化的，且要求学生以多种表征展示他们对问题的理解。每个陈述下的小标题可以帮助老师寻找需要的信息，还是学生解题时有用的清单。

五、小组测验的结果

我们学校从小组测验中发现了很多积极的结果。首先，它是实现STEM 教育目标的重要的一步，也是对Wieman 两阶段考试的有价值的补充；其次，这种形式强化了21 世纪备受欢迎的协作、沟通、质疑和创造等能力[8]；第三，它着重培养学生对概念的深入理解能力与学习专家解题技巧的能力，它使能力较强的学生对问题的深入理解能力和处理有细微差别问题的能力得到了提升，而其中的小组讨论部分和高度结构化的解题过程，也给能力较弱的学生解题提供了帮助。这种解题模式存在一个问题，那就是似乎让理解能力较差的学生搭上了“顺风车”，但事实并非如此：我曾经目睹有人向一个成绩较差的学生解释解题的完整过程，但由于成绩较差的学生缺少解题的技巧和基本的理解力，他还是不能独立完成解题任务。小组测验的操作也很简单，从班级的30多名学生的规模扩大到期末考试的110多名学生的规模是比较容易的。由于学生对考试过程比较熟悉，我和其他两位非物理学科教师只用指导几分钟时间就可以很容易地监督学生完成测验。

我们的学生非常喜欢小组测验这种测验形式。我让学生匿名回答了“你认为小组讨论使你在测验中的表现受到了怎样的影响”这个问题，最常见的有两种回答，一种是说小组讨论环节可以使他们放松且能缓解他们考试的焦虑情绪，另一种回答是说小组讨论环节可以帮助他们理解问题和检查他们的解题方案。由此可见，小组合作的公平性方面并没有出什么问题，这就使我确信学生们在这个过程中都是受益的。小组测验的形式也可以帮助学生解决他们在测验中可能出现的问题。当观察测验中的小组讨论环节时，我被学生之间的相互关心与理解所打动，在完成测验的个人解题部分时，他们也会回顾一下小组讨论的内容。小组测验现在已经是高中物理课程中固定的一部分，我们也将会把小组测验引入到其他的课程中去。