SOLO分類法在物理教學形成性評價中的應用①

王較過 李 嬋 趙歡苗

(陜西師范大學物理與信息技術學院 陜西 西安 710062)

1 問題的提出

當前我國正在推進新一輪的基礎教育課程改革.新課程要求構建促進學生全面發展的評價體系，強調評價不僅要關注學生的學習結果，而且要注重學習過程，倡導使用多種評價方法綜合評價學生的學習[1].《普通高中物理課程標準(實驗)》中指出，“要對形成性評價和終結性評價給予同等重視，使發展變化過程成為評價的組成部分.”[2]教學過程中，針對單元教學目標，形成性評價常以單元測試的形式出現，對學生的學習情況摸底，通過教師及時分析結果，進而改進并鞏固教學效果.

傳統形成性評價中所用的試題，往往是教師依據個人經驗對章節知識無規則的羅列，這種憑借主觀經驗編制的試題，沒有一定的編制理論作為依據，往往不能很好地體現物理教學目標，也不能準確測試出學生的思維發展水平.所以需要尋求一種科學的理論指導形成性評價中試題編制，對學生的學業成就進行更有效的評價.筆者認為，SOLO分類理論對物理教學的形成性評價有積極的指導作用.

2 SOLO分類法理論與物理教學形成性評價

2.1 SOLO分類理論的基本含義

SOLO分類法是著名教育心理學教授比格斯(J.B.Biggs)提出的一種以等級描述為特征的質性評價理論，該理論以皮亞杰認知發展理論為基礎.

根據皮亞杰認知發展理論，隨著年齡增長，兒童以不同的發展速度依次經歷著認知發展的四個階段，不可能跳過某一個發展階段而繼續向前發展.而比格斯提出，個人的總體認知發展水平是一個純理論的概念，無法直接測量，稱為“設定的認知結構(HCS)”.在評價學生的學習時，關鍵不在于發展階段或設定的認知結構，而在于他回答具體問題時表現出來的認知反應水平，即可以觀察到的學習結果的結構[3～5].

可觀察的學習結果的結構是比格斯對學習結果的結構進行分析后所提出的理論，稱為SOLO (Structure of the Observed Learning Outcome)分類理論.在該理論中，比格斯根據學生回答出的不同復雜程度的學科具體問題，將循環出現的反應層次具體劃分為五種水平[6～7].

(1)前結構水平(Pre-structural level)：學習者對所提出的問題不理解，或者雖理解題意，但完全不知如何作答，思維處于空白或混亂的狀態.

(2)單點結構水平(Uni-structrual level)：學習者對所提出的問題沒有全面的理解，只能聯系到解決問題一個方面的因素，或只找出一種解決問題的方法，對結論的得出草率到只通過一個要點知識就跳到答案上.

(3)多點結構水平(Multi-structrual level)：學習者對如何解決所提的問題，有了多方面的知識準備，可以聯系到解決問題的多個獨立的因素.

(4)關聯水平(Relational level)：學習者對問題的解決有了整體的把握，可以聯系問題的多個方面并將這些方面聯系起來，從宏觀系統的角度理解問題并作答.

(5)抽象擴展水平(Extended Abstract level)：學習者不僅能將知識相互關聯、概括，還可以把問題遷移到相關的不同情景中，創造性地在新情景中對問題進行歸納和演繹.

SOLO分類理論的五種水平區分了在面對具體學習任務時，不同認知水平的學習者所做出的反應，這種外顯的反應水平正是教師對學生進行準確思維評價的依據.

2.2 SOLO分類理論應用于物理教學形成性評價的必要性

為了提高物理教學形成性評價水平，引進SOLO理論對其進行指導十分必要.

(1)SOLO分類理論應用于物理教學形成性評價有助于教師更加準確的了解學生的學習狀況.傳統的形成性評價中僅憑教師經驗編制的試題往往不能把反應不同思維層次的題目全面地編制.而以SOLO理論作指導，在編制試題的過程中，分別用不同的題目來考查處于單點結構水平、多點結構水平、關聯水平和抽象拓展水平的學生，就可以區分出不同思維水平的學生.這樣即使學生僅達到單點結構水平也可以通過作答部分題目反應出來，教師不至于認為其一無所獲.只有教師準確的肯定，才能讓不同層次的學生都體會到成功的樂趣，提高學習物理的積極性與自信心.

(2)SOLO分類法應用于物理教學形成性評價更有利于教師準確反思自己在教學中的問題.當SOLO分類法應用于階段性評價時，教師就可以更準確地定位學生的思維層次，分析學生哪部分知識還沒有掌握，從而找出自己在教學中知識的疏漏點或講解方式的欠妥之處，進而不斷地修正教學過程，改進教學方法.

(3)SOLO分類法的應用有利于學生以更有效的方式進行自我評價.通過讓學生作答SOLO試題并自評，學生便可以清晰地認識到通過本階段的學習，自己處于哪個反應水平，還有哪些知識沒有掌握，據此來確定下一步的學習方案和努力的方向，探索適合自己的學習方法與策略[8].

綜上所述，SOLO理論的應用不僅能更準確地評價出學生的思維情況，更重要的是反饋了教與學中的疏漏點，使后續的教與學更有針對性的展開.這樣的形成性評價并不只是給出學生的定位，更是謀求學生實實在在的發展，這正體現了新課改“一切為了學生發展”的理念.

2.3 SOLO分類法應用于物理教學形成性評價的可行性

比格斯的研究表明，個體的學習具有階段性的特點.在具體的學習任務上同樣如此，把個體的學習按不同的SOLO水平進行劃分，不同的水平表明個體在具體學習任務上的不同階段.當學習到達擴展抽象階段時，個人的功能方式發生變化[注]比格斯等人用功能方式描述表征的抽象水平,他們根據兒童的反應在思維方式上的變化，區分了認知發展的5種功能方式，即感覺運動方式、形象方式、具體符號方式、形式方式和后形式方式，并假設所有的學習均發生在5種功能方式的一種之中.，從而進入了新的更高的發展階段[5].

在物理學科中，當以教材單元知識作為一個階段的學習任務進行教學時，不難發現學生對章節知識不斷深入的學習過程，正是學生個人的功能方式不斷發展的過程.筆者以機械能守恒定律[9]的教學為例對其進行分析.

機械能守恒定律依次分別由“追尋守恒量”、“功”、“功率”、“重力勢能”、“探究彈性勢能的表達式”、“實驗：探究功與速度變化的關系”、“動能和動能定理”、“機械能守恒定律”、“實驗：驗證機械能守恒定律”、“能量守恒定律與能源”共10節內容組成.

學習第1節之前，學生處于前結構水平，此時對功與能相關的概念并沒有清楚的認識，對相關的問題出于混亂的狀態.通過學習第1節可以對功與能有一個簡單的認識.

學習了第2節后，相當于學習者對本階段學習任務有了單點結構水平的認識，學生對一個單點(功的概念及計算)知識有了一定的理解，遇到與功有關的問題時會解決.

學習了第3至第5節的內容之后，學生對本階段學習任務的反應水平已經達到了多點結構水平，即學生對功、功率、重力勢能、彈性勢能等平行的概念都有了獨立的認識.

第6節至第10節主要包含了動能定理和機械能守恒定律兩個重要的學習內容.動能定理表述為“力對物體所做的功，等于物體在這個過程中動能的變化”，機械能守恒定律表述為“在只有重力和彈力做功的物體體系內，動能和勢能可以相互轉化，而總的機械能保持不變”.動能定理闡明了做功與物體動能變化的關系，機械能守恒定律闡明了在一定條件下物體動能與勢能之間的轉化關系，這正是把前面學習的多方面的知識都關聯起來.因此，這部分的內容結束后，學習者可以綜合地、關聯地解決功與能方面的知識，思維處于關聯結構水平.

SOLO分類理論中還存在一個最高的反應水平，即拓展抽象水平，是教材中沒有體現出來的，同時也是教學目標沒有涉及的較高水平.這個層次旨在考查學生是否可以對功與能的知識進行概括與遷移，從而創造性的完成一些新任務，是對學生思維深層次的要求.

SOLO分類理論的五種反應水平與章節知識的對應關系如圖1所示.

圖1 SOLO分類理論的五種反應水平與章節知識的對應關系

上述分析表明，學習“機械能守恒定律”的過程就是學生對特定學習任務的認知結構進行建構的過程，物理學科層次遞進的教學內容與SOLO分類理論反應層次有一定的對應關系.因此，在物理教學形成性評價中引入SOLO分類理論，就能夠根據學生回答教學內容相關問題的外顯反應，較為科學地確定不同反應水平學生的認知層次，進而確定其思維發展水平.

3 SOLO分類法在物理教學形成性評價中的應用

SOLO分類理論對物理教學的形成性評價具有積極的指導作用，主要體現在應用SOLO理論指導編制階段性測驗試題和評價學生的思維發展水平.

3.1 應用SOLO理論編制試題

比格斯曾經應用SOLO分類理論編制SOLO試題[10].所謂SOLO試題就是將試題設問編制成符合SOLO認知反應層次(單點結構、多點結構、關聯和拓展抽象結構)的小題，使每一小題對應一個SOLO認知反應層次，并以此對學生的反應作出相應認知層次的評定.在此，筆者以考查“機械能守恒定律”傳統題目為例，說明如何編制SOLO試題.

【例】如圖2所示，光滑水平面AB與豎直面內的半圓形導軌在B點相接，導軌半徑為R.一個質量為m的物體將彈簧壓縮至A點后由靜止釋放，在彈力作用下物體獲得某一向右速度后脫離彈簧.當它經過B點進入導軌的瞬間，對導軌的壓力為其重力的7倍.之后向上運動恰能完成半個圓周運動到達C點.試求：

(1)彈簧開始時的彈性勢能;

(2)物體從B點運動至C點克服阻力做的功;

(3)物體離開C點后落回水平面時的動能.

圖2

分析：在此應用SOLO理論對此題進行分析.

第(1)問求彈性勢能，具體考查三個方面知識： 1)牛頓第二定律求B點的速度；2)利用速度求B點時的動能；3)知道動能與彈性勢能的關系.要完成這一問學生必須整體把握各個物理量之間的關系，不僅要聯系本章能量轉化的知識，還要聯系其他章節的知識.達到關聯水平的學生才能完整作答.

第(2)問求克服阻力做的功，考查的具體內容包括：1)重力從B點到C點的做功情況；2)B點與C點的動能；3)會用重力與阻力的合力做功等于動能的變化這一關系.這樣的題目也需要學生達到關聯水平.

第(3)問求落回地面時的動能，具體考查了三方面：1)知道物體離開C點后做平拋運動，只有重力做功；2)知道離開C點時的動能；3)會根據重力做功等于動能的變化這一關系或者根據C點的機械能等于落回地面時的機械能這一關系來解決問題.同樣是思維達到關聯水平的學生才能作答.

分析表明，本題雖然包含了功、動能、彈性勢能、重力勢能、動能定理、機械能守恒定律等章節中需要循序漸進掌握的知識，但將這些知識無規則糅雜在三個題目當中;編制試題缺乏理論指導，不能甄別出不同層次學生的思維發展水平.教師把沒有達到關聯水平的學生歸入前結構水平，忽略了處于單點結構水平、多點結構水平的學生，從而無法準確判斷學生真實的認知反應水平.

為了克服傳統試題的弊端，筆者以上題為例，給出應用SOLO理論進行改進后的設問：

(1)物體從B點運動到C點重力做了多少功？(單點結構水平)

(2)物體在B點時的動能是多少？(多點結構水平)

(3)物體從B點運動至C點克服阻力做的功是多少？物體離開C點后落回水平面時的動能是多少？(關聯水平)

應用SOLO理論對設問與解答進行分析.

第(1)問考查重力做功的情況，如果學生能夠對此進行解答，則說明他掌握了學習任務中的一個單點知識，即重力的功WG=mgh，表明其對問題的反應處于了單點結構水平.

第(3)問首先求物體從B點到C點克服阻力做的功，考查兩方面的知識：1)知道物體從B點到C點重力做功WG=mgh；2)知道從B點到C點物體動能的變化ΔEk=EkC-EkB.同時考查知識之間的聯系，即理解重力與阻力的合力做功等于動能變化這一關系Wf-WG=ΔEk，推出Wf=mg·2R+EkC-EkB.本題考查學生是否理解了知識之間的聯系，如果學生能夠對此進行解答，則表明學生對問題反應處于關聯水平.

上述三問是以層次遞進方式的提問：從單點結構水平的問題到多點結構水平的問題是對學習任務量變的考查，考查學生掌握知識的多少；從多點結構水平到關聯水平的問題是對學習任務質變的考查，考查學生是否能在頭腦中形成有關問題的整體結構與順序.每一問都不能逾越上一問進行設問，同時學生如果不能準確作答前一問也會影響后續一問的作答.這三個設問既相互獨立又密不可分，體現了SOLO試題真實評價學生思維發展階段水平的優點.SOLO試題還可以進行反應抽象拓展水平的設問，以考查學生對知識進行遷移與概括的能力，本題未做有關抽象拓展水平設問的討論.

3.2 學生作答SOLO試題的評價標準

SOLO試題的評價模式可以避免教師評價的隨意性，增加可操作性.根據SOLO分類理論的五個認知反應層次，將試題評價的標準由低到高分為五個不同的等級[11].

A等：對知識完全沒有理解并且無法給出問題的解決方案 (評價處于前結構水平的學生)；

B等：明確學習任務中某一個方面的基本內容(評價處于單點結構水平的學生)；

C等：知道學習任務中多方面的知識，但是還不能把這些知識有機的整合起來(評價處于多點結構水平的學生)；

D等：會把所學的內容作為整體相互聯系起來，能通過知識之間的聯系來解答較為復雜的問題(評價處于關聯水平的學生)；

E等：能夠對問題進行抽象的概括，使問題本身的意義得到拓展(評價處于抽象拓展水平的學生).

根據以上標準對學生SOLO試題的作答情況做出評定列在表1.

表1 學生反應水平層次評價等級

本文以單元宏觀知識為對象,對SOLO分類理論在物理教學形成性評價中的應用做了討論，為教師在評價學生認知發展層次方面提供一種新的方案.需說明的是，將SOLO理論應用于形成性評價單元試題的設計僅僅是應用的一個方面.實際上， SOLO理論是針對具體的學習任務不同而進行的層次循環遞進性評價，它不但能夠應用于進行一個學期、學年或整個高中階段的終結性評價,而且能夠應用于每一節課的評價.這些方面還有待進一步研究和探討.

參考文獻

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2 中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準(實驗).北京：人民教育出版社，2003

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4 黃黎明，顏穗芬.SOLO 分類評價理論及其對新課程改革的啟示.天中學刊，2007(6)

5 吳有昌，高凌飚.SOLO分類法在教學評價中的應用.華南師范大學學報(社會科學版)，2008(3)

6 李冰.SOLO分類法在學業評價上的應用.中學語文教學，2007(1)

7 李佳，吳維寧.SOLO分類理論及其教學評價觀.教育測量與評價，2009(2)

8 譚朝暉.形成性評價與終結性評價相結合——新課程視野下的教學評價探析.中學教學參考，2010(12)

9 人民教育出版社物理室.普通高中課程標準實驗教科書物理·必修2.北京：人民教育出版社，2008.51

10 吳維寧，李佳，孔惠斯.SO LO試題的編制與質量檢測.教育測量與評價，2009(3)

11 金燕娜.SOLO分類系統評價模式.外國中小學教育，2000(3)