優化考試評價的思維梯度算法模型的構建與應用

付艷平

【摘要】落實學生的物理學科核心素養很大程度上取決于教學評價，而教學評價始終是課程改革的短板。初中階段大多數評價方式對學生的評價還比較單一，最主要的評價是利用重知識輕素養的試卷進行測試，再通過分數對學生進行簡單、片面的評價，這嚴重影響學生核心素養的養成和發展。針對此，本文以初中物理為例，談談建構SOLO-Band- Score Rate思維梯度模型，優化試題命制及評價，真正促進學生核心素養的養成。

【關鍵詞】SOLO-Band- Score Rate;思維梯度;試題;評價

一、SOLO-Band- Score Rate 的提出背景

1.我國學生核心素養的提出

2016年9月13日，《中國學生發展核心素養》在北京正式發布。學生發展核心素養主要通過課程改革、教學實踐、教育評價三種途徑來落實核心素養。

2.高中物理課程標準對教學與評價的建議

物理學科的測評要注重考查物理學科核心素養的發展水平。學生的學習評價工作最好能有教育測量理論來指導，會根據具體的教學評價目標，制訂科學、有效的多維命題細目表。

3.大數據學業評價的現代化教育

目前，有關初中物理學習評價的文獻集中在國際經驗介紹、區域實踐總結和學科標準研制，較少涉及理論層次的探討和評價方式的創新研究。學科考試的主要目的是考查學生掌握了多少課標規定的核心認知和達到的學科關鍵能力水平。要達到創新學生物理學業質量評價方式的目的，需要優化命題技術，設計符合學科育人目標的試題，再基于大數據評價分析，這對完善命題技術、提高教研品質和優化教學評價三個方面都有重要意義。

二、SOLO-Band- Score Rate 的建構和內涵

1.SOLO分類理論（Structure of the Observed Learning Outcome）

1982年，澳大利亞教育心理學家比格斯（John B. Biggs）和卡利斯（Kevin F. Collis）提出SOLO分類理論。以《牛頓第一定律》為例，學生的SOLO思維水平與其思維表現、學習水平的對應關系，見下表1所示：

SOLO分類是科學命題、精準評價的有力工具，也是評估學生通過學習發展思維能力水平（思維梯度）的重要手段，用SOLO分類進行試題分析，進而確定學生的思維梯度，可以實現“教、學、評”的有效關聯。命題時可以運用SOLO分類確定不同難度試題的數量，保證試卷的信度、效度和區分度。評價時重點判斷學生在學科問題的回答中處于哪一種思維結構層次，明確其思維水平。

2.思維梯度（The Gradient of Thinking）

結合SOLO分類理論、學習進階、關鍵能力等，我們構建新的思維梯度（The Gradient of Thinking）。何謂思維梯度，即學生在學習過程中，所掌握的學科關鍵能力等級與所達到的SOLO分類層級水平的綜合思維水平表現。思維梯度搭建起表征學生知識應用能力與思維水平之間的橋梁，同時反饋了學生的物理學科核心素養水平與學業質量水平。

思維梯度明確了“學”的水平與進階，讓教師能夠更加準確地把握教學的方向和目標，遵循學生學習思維的進階規律，開展高效教學。同時，思維梯度也建立了“學與評”的標準，既明確了學生學業質量水平（關鍵能力），又通過SOLO分類定量標記了測試點（即考點）的思維結構水平，便于測評的大數據統計，為診斷“教與學”的質量做出客觀與科學的診斷。命題和評價時圍繞教學程度、思維梯度、試題難度（“三度”）展開。下表2為命題觀測“三度表”細目表。

3.SOLO-Band- Score rate 思維梯度模型

思維梯度的兩個核心變量是：Band能力等級和SOLO層級所對應的思維水平。由于學生在學習進階過程中表現出差異性，這種差異體現在學生在測評中通過該點的得分情況，即測評點的得分率（Score rate，記為f）。組合SOLO層級、Band能力等級和Score rate，形成SOLO-Band- Score rate思維梯度算法模型。具體方法如下： ①SOLO層級進階系數。按思維結構復雜程度遞增，由U到E依次記為： U=1，M=2，R=3，E=4;②Band能力進階系數。按能力進階水平表現由低到高賦值： B1=1，B2= 2，B3=3，B4=4，B5=5;③測評點屬于U層級、B1等級時，得分率符號記為f1×1，測評點屬于U層級、B2等級時，得分率符號記為f1×2，以此類推;④合并SOLO 層級、 Band能力等級及得分率，得到單個思維梯度（Gi） = SOLO層級系數×Band能力等級系數×得分率r。思維梯度的算法矩陣見下表3。

用三者的乘積來表征學生的單個思維梯度，乘積既反饋著學生關鍵能力的進階，又表現了學生SOLO層級的思維進階，形成了動態的思維梯度進階。思維梯度反映了知識和能力進階水平和問題解決的思維結構，有機融合了“知識、能力、思維、學生個體差異”四個因素之間的關系，避免四者之間的割裂。根據矩陣，得出每一個梯度對應的思維梯度的計算方法為：

G1= U×B1×f1×1+U×B2×f1×2+U×B3×f1×3+U×B4×f1×4+U×B5×f1×5;

G2= M×B1×f2×1+M×B2×f2×2+M×B3×f2×3+M×B4×f2×4+M×B5×f2×5;

G3= R×B1×f3×1+R×B2×f3×2+R×B3×f3×3+R×B4×f3×4+R×B5×f3×5;

G4= E×B1×f4×1+E×B2×f4×2+E×B3×F4×3+E×B4×F4×4+E×B5×F4×5

實際上，上述Gj（j=1、2、3、4）算出了能力進階狀態下新的SOLO思維結構值，我們可以稱之為U'、M'、R'、E'，可以用來直接比較學生的不同水平思維結構（U、M、R、E），對學生的不同類型思維結構進行差異性分析。或者，相應的乘以十倍或一百倍，將其轉化為兩位整數進行比較。

思維梯度的測量要通過紙筆測試等反饋出來，由于一份試題由若干道題組成，每一道題又包含若干小題，其難度和分值不等。要把全卷所有考點對應的思維梯度疊加在一起，即得到學生的思維梯度綜合值（記為G總）。為了突出思維梯度的梯度進階影響，將所有G1的總和乘以1，所有G2的總和乘以2，所有G3的總和乘以3，所有G4的總和乘以4，即：

G總=1×ΣU×Bi×fU×Bi+2×ΣM×Bi×f M×Bi+3×ΣR×

Bi×fR×Bi+4×ΣE×Bi×f E×Bi

（i表示Band等級的數目，i=1，2，3，4，5 ;U = 1，M = 2，R= 3，E = 4;B1 = 1，B2 = 2，B3 = 3，B4 = 4，B5=5）

通過測試，計算出學生的思維梯度綜合值，不僅能判斷學生的知識和能力進階水平和問題解決的思維結構，關注學生的核心素發展水平，還能診斷出學生物理思維結構中的隱性問題，充分體現考試評價促進學生學習的功能。

三、SOLO-Band- Score Rate 的實踐應用和思考

1.基于SOLO-Band- Score Rate 的試題命制

命題時根據課程標準的要求圍繞教學程度、思維梯度、試題難度編制命題觀測“三度表”，具體以下表4為例：

2.基于 SOLO-Band- Score Rate 的分析評價

試卷測試后經過大數據分析得出測評點的得分率，通過SOLO-Band- Score rate思維梯度算法模型，測得學生的思維梯度（G總）。大數據統計分析表明，學生個人、班級、學校的物理學業質量水平與思維梯度綜合值之間存在高度一致性。

從評價角度，基于 SOLO-Band- Score Rate的分析，拋棄了用分數進行簡單粗暴的評價，而是從學生所處的思維梯度和學業質量水平來評價學生，且能有效診斷出學生物理思維結構中的隱性問題，從而在“教”“學”方面進行相對應的改進和提升，切實促進學生物理學科素養的養成和發展。另外，還能通過比較學生的思維梯度綜合值，進一步推斷學生或者群體的學習能力和發展趨勢。

3.基于SOLO-Band- Score Rate優化試題命制及評價的思考

基于SOLO-Band- Score Rate，建立學業質量評價標準體系，借助“互聯網+”時代大數據、云計算技術創建學業質量檢測平臺，是創新評價方式的有效途徑。通過SOLO-Band- Score Rate完善命題技術、優化教學評價、提高教研品質，達到創新學生物理學業質量評價方式的目的，最終使物理學科核心素養真正扎根。

[本文系廣東省教育科研“十三五”規劃2019年度教育科研項目“基于教學評一體化的初中物理教學標準研究”（項目編號：2019YQJK072）;“粵港澳大灣區發展戰略下以‘項目式’教學為基礎的初中生理科核心素養的培養”（項目編號：2020WQYB086）的重要研究成果之一]

參考文獻：

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[4]盧天宇.SOLO分類理論對思維可視化的應用評價啟示——以初中化學“物質及物質分類”的教學為例[J].教學月刊·中學版（教學參考），2017（2）：15-19.

責任編輯? 胡春華