SOLO分类评价视角下发展学生科学论证能力的策略

唐琳玲

传统评价方法难以区分学生科学论证能力水平。本文利用SOLO分类理论构建科学论证能力评价标准，讨论了学生的学习目标、学习任务、学习评价进行分层的策略，发现SOLO评价能够有效区分学生的论证能力，促进学生科学论证能力的提升。

一、基于SOLO分类的论证评价标准制定

（一）SOLO分类评价理论

SOLO是英文“Structure of the Observed Learning Outcome”首字母缩写，意为“可观察的学习结果结构”。SOLO分类评价理论是一种基于问题解决的等级描述式的评价方法，可以比较精细地了解学生的思维品质。SOLO分类理论认为学生对某一个具体问题的反应水平可以分为以下五个不同的层次：第一，前结构：学生对问题基本上没有理解；第二，单点结构：学生对问题有了一点理解，但只是略知一二；第三，多点结构：学生对问题有了更多理解，但仍不全面；第四，关联结构：学生对问题有了整体把握，并能独立解决问题；第五，拓展抽象：学生对问题不仅有了整体把握，而且能够对问题进行抽象概括，使之适用于新的问题情境。

如同评价一座建筑物不能只计算所使用的建筑材料数量，还应当考虑整体结构一样，评价学习水平也不能只评价学生掌握知识数量的多少，还应当考虑学生的思维结构。SOLO分类评价模型描述了思维点、线、面、立体，由简单到复杂的层次结构，为评价学生內隐的思维结构提供了一种有效的方法。

（二）科学论证能力结构与评价

研究认为，学生科学论证能力主要由三个要素组成：信息获取、实践探究、论证解释。其中，信息获取能力是基础，主要指学生解读文本、图表，分析处理数据的能力；实践探究能力与论证解释能力互相渗透，实践探究能力更侧重于变量控制与实验研究，论证解释能力更侧重于因果逻辑与现象解释。

基于SOLO分类理论制定了初中生科学论证能力分层评价标准。评价标准分为三个维度，即科学论证能力的三要素——信息获取、实践探究、论证解释，根据SOLO分类理论的分层原则对三个维度划分出不同的学习水平，并对各个学习水平的评价指标做出操作性描述。如表1所示。

二、基于SOLO分类评价的分层教学策略

（一）关注学习起点，学习目标分层

不同学生的学习目标差异取决于学生的学习起点和期望水平，不同学习起点的学生的期望水平和学习路径各不相同。因此，学习目标分层要特别关注学生的学习起点，在充分了解学生学情的基础上，利用SOLO分类理论对不同学情学生的学习目标进行分类，设置不同的期望要求，提升教学的针对性。

例如，《物质的密度》一课的学习目标分层就可以这样设计。在学习水平上将其从0-4设置，学习目标或者预期表现分别进行对应设置：水平0的学生，学习目标就预设为没有密度的概念，用质量判断体积大小或用体积判断质量大小；水平1的学习目标对应会用比值定义密度，知道物质的密度在数值上等于物体的质量与体积的比值以及密度的单位；水平2对应了解密度的物理意义，知道密度是单位体积物质的质量，同种物质的密度一般是一定的，不同物质的密度一般是不同的；水平3对应认识到密度是物质的一种特性，物质的密度与物体的质量和体积无关，但液体和气体的密度容易受到温度和状态的影响；水平4对应能利用密度概念分析“m-V”“ρ-V”图像，理解图像变化的意义，并能处理等质量（ρ1V1=ρ2V2）、等体积（）、等密度（）问题。

不同的学习目标水平对应着不同学生“密度”概念的学习起点和期望水平，从水平0到水平4体现了学生对“密度”概念的认识不断深入。教师依据分层目标进行教学，教学活动以目标展开为线索，循序渐进，对于起点水平0的学生期望达成水平2或3，对于起点水平2或3的学生期望达成水平4，让不同学习起点学生的概念理解都能得到深化。

（二）解构论证能力，学习任务分层

课堂教学是学生提升科学论证能力的主要途径，学习任务是课堂教学的主要载体，可以利用SOLO分类理论对信息获取、实践探究、论证解释三种类型的学习任务进行分层管理。

1. 信息获取：从单一解读到综合处理。

在指向信息获取能力的课堂中，引导学生实现从单一解读到综合处理文本和数据。单一解读（水平0和1）的学生在获取信息时往往就图表论图表，就数据论数据，只发现一点信息便草草收场，甚至不得要领，所以在学习任务上要求这类学生在获取信息时需要至少发现2-3点信息；能够发现多点信息（水平2）的学生，在学习任务上要求阐述各个信息之间的关系，从而综合处理问题（水平3和4）。

例如，《力与运动》中具有代表性的问题：放在水平地面上的物体，受到方向不变的水平拉力F作用，解释“v-t”“F-t”“f-t”三种图像的变化关系。如图1所示。

对于此类问题，很多学生都无法全面解读图像信息，无法将多种图像背后的物理意义建立联系，从而得到合理的结论。基于SOLO分类理论对不同水平的学生进行分类：水平O对应学习表现不清楚“v-t”“F-t”“f-t”图像代表的物理意义；水平1对应学习表现了解“v-t”“F-t”“f-t”图像的变化规律和物理量之间的关系；水平2对应学习表现认识“v-t”图像变化所代表的物体运动状态变化，“F-t”“f-t”图像变化所代表的物体受力情况的变化；水平3对应逻辑推理，构建不同图像物理意义的关联，将“v-t”图像的物体运动状态和“F-t”“f-t”图像的物体受力情况建立联系；水平4对应能利用“v-t”“F-t”“f-t”图像中任意两种图像推理第三种图像变化。

对处于水平0和水平1的学生，主要引导其认识三种图像的物理意义，“v-t”图像上升或下降代表物体作加速或减速直线运动，不变则代表物体作匀速直线运动；“F-t”“f-t”图像代表物体受到拉力和摩擦力大小变化的情况。对处于水平2的学生，要求其能阐述物体运动状态与受力情况之间的关系，0—2s时物体处于静止状态，拉力等于摩擦力；2—4s时物体处于加速直线运动状态，拉力大于摩擦力；4—6s时物体处于匀速直线运动状态，拉力等于摩擦力。对处于水平3的学生，启发其区分静摩擦力和滑动摩擦力的迁移能力，物体静止状态时受到的摩擦力属于静摩擦力，其大小与拉力相等；物体处于运动状态时受到的摩擦力属于滑动摩擦力，滑动摩擦力大小与接触面所受正压力和粗糙程度有关，此时摩擦力不变。

2. 实践探究：从范式问题到真实问题。

在指向实践探究能力的课堂中，引导学生实现从探究范式问题到真实情景问题。在课堂教学中的科学探究往往围绕教材的探究范式展开，所要研究的问题、提出的假设以及相关的变量在教材上都一目了然，学生只需要根据教材范式按部就班地操作就能解决问题。一些学生（水平1和2）习惯于教材范式问题的探究，一旦遇到新的问题情景就不知所措。对于这部分学生，在课堂教学中，教师应当引导他们认识到教材为何要选取这些变量进行研究，哪些变量属于有关变量，哪些变量属于无关变量，彼此之间存在怎样的关系，最终能够全面认识问题并能在新情景中迁移（水平3和4）。

例如，在《氧化与燃烧》中对缓慢氧化现象——铁生锈的条件探究，教师基于SOLO分类理论对不同水平的学生进行分类：水平0的学生不清楚铁生锈是一种缓慢氧化，无法列举影响铁生锈的因素；水平1的学生知道铁生锈是一种缓慢氧化，能说出一种影响铁生锈的因素（水、空气）；水平2的学生认识到铁生锈是水和空气（氧气）共同作用的结果，单一因素水或空气（氧气）不能使铁生锈；水平3的学生能够设计对照实验，说明铁生锈是水和空气（氧气）共同作用的结果，只有水或空气（氧气）不能使铁生锈；水平4的学生能够分析铁生锈前后试管内物质成分、含量的变化，利用铁生锈的条件在新情景中完成遷移，解决问题。

对处于水平0和1的学生，教师主要引导其了解影响铁生锈的因素（水和空气）。对处于水平2的学生，要求其利用控制变量思想来研究铁生锈的条件，A未做处理，属于空白对照，B、C属于实验组；利用A、B对照说明只有水分不能使铁生锈，利用A、C对照说明只有空气也不能使铁生锈。对处于水平3的学生，启发其分析铁生锈前后试管内物质成分与含量的变化，铁锈的主要成分是氧化铁（Fe2O3），铁生锈时试管内发生了Fe+H2O+O2→Fe2O3，A试管内铁钉质量增加，氧气、水含量减少，管内气压下降，U形管左边液面上升，右边液面下降。

3.论证解释：从孤立举证到因果推理。

在指向论证解释能力的课堂中，引导学生实现从孤立罗列证据到对证据进行因果解释。科学教学中存在大量的现象解释和观点论证，然而“论证说理”问题让许多学生望而生畏。一些学生（水平0和1）找出一条证据便急于解释，甚至无法找出合理的证据支持观点；另一些学生（水平2）虽然能够找出多条证据，但只是对证据简单罗列，不能进行因果解释。在课堂教学中，教师应当引导水平0和水平1的学生发散思维，多角度思考问题，引导水平2的学生尝试寻找各个证据之间的联系，最终实现对现象和观点的全面论证（水平3和4）。

例如，《磁场与磁感线》一课，要求学生根据生活中的指南针能指示南方的现象，推理地球可能是一个大磁体。教师基于SOLO分类理论对不同水平的学生进行分类： 水平0为无法举证或推理“地球是个磁体”，不知道地理南极与地磁南极相反；水平1能举出一个证据说明“地球是个磁体”，知道地理南极与地磁南极相反；水平2能举出多个证据说明“地球是个磁体”，但证据之间没有因果联系；水平3能举出多个证据说明“地球是个磁体”，并建立因果联系；水平4将证明“地球是个磁体”的证据建立因果联系，并进行合理推理。对处于水平0和1的学生，主要引导其发散思维，尝试从“磁体周围的磁场” “磁场中的磁针偏转和指向情况”等多方面寻找证据。对处于水平2和3的学生，启发其多个证据建立联系进行合理推断，根据小磁针在条形磁铁周围磁场中指向，说明小磁针在磁场中发生偏转，磁针S极指向磁体N极，类比在地球上的磁针偏转，说明存在地磁场。

（三）合理设计问题，学习评价分层

学习评价是根据学习目标，对学生的学习过程和结果的测量与价值判断。教师根据SOLO分类理论精心设计课堂提问，对不同水平的学生进行表现性评价，反馈课堂教学举措。

例如，在《光合作用》教学中，教师分析了植物光合作用、呼吸作用速率图像问题之后，开展基于SOLO分类层次的形成性评价，提问可以这样设置：水平1的问题设置为“光合作用速率与光照强度之间存在什么关系”；水平2的问题为“该植物是否从B点开始进行光合作用”；水平3的问题设置为“解释过程中CO2含量变化原因”；水平4的问题设置为“在图中画出光合作用速率和呼吸作用速率”。

答对问题1的学生说明已经会用CO2吸收量来表示光合作用速率，知道光合作用速率与光照强度呈正相关。答对问题2的学生说明已经意识到图中CO2吸收量不仅与光合作用速率有关，还受呼吸作用速率的影响。答对问题3的学生能够将光合作用和呼吸作用建立联系，并对图像进行分析。答对问题4的学生说明已经能够区分表观光合速率和真正光合速率，知道表观光合速率=真正光合速率－呼吸速率。对不同学生的作答情况，教师开展针对性的小组合作学习和个别辅导，并在作业中布置当前水平与下一水平相匹配的练习题目，巩固当前水平，促进学生能力提升。

三、研究结论与展望

（一）SOLO分类评价能够区分学生科学论证水平

基于SOLO分类理论划分不同的科学论证能力水平评价标准，根据评价标准对学生的科学论证能力情况进行调查并干预。

结果表明，SOLO分类评价标准可以区分不同学生的科学论证能力水平，各个水平之间均存在明显的特征，反映了科学论证能力三个维度上不同层次水平。本文为不同论证能力的学生内在思维水平分层提供了参考依据，有利于更有针对性地提升学生的科学论证能力。

（二）SOLO分类教学能够提升学生科学论证能力

基于SOLO分类结果从学习目标、学习任务、学习评价三个方面进行分层教学，结果显示，学生的信息获取能力和论证解释能力都得到了显著提升。

相较于传统的教学模式，SOLO分类教学更加关注学生的思维个性差异，以及学生个体思维水平的发展，在教学中采用SOLO分类有利于教师掌握不同类型学生的认知情况，从而设计个性化的学习路径，促进其能力的提升。