基于SOLO評價法的初中科學說理能力培養

金隆 盧棉

摘? ? 要：SOLO評價法著重指向學生說理的不同思維層次水平，而不是把學習結果簡單地劃分為對和錯兩類。針對初中科學說理能力的教、學、評現狀，以SOLO評價法為導向，通過巧用真實情境、二次表征問題、構建科學模型、規范科學用語等策略開展教學，有助于培養學生的科學說理能力，發展學生的科學素養。

關鍵詞：初中科學教學;SOLO評價法;說理能力

一、初中科學說理能力的教、學、評現狀

科學說理是指運用科學事實、概念和原理，通過科學的邏輯推理，使用準確的科學語言來解釋某一科學問題或科學現象的過程[1]。科學說理既能檢測和鞏固學生的科學認知，培養學生理解、分析、評價和邏輯等高階思維能力，又能提高學生的語言表達能力。可以說，科學說理是科學素養中的必備能力之一。

科學說理的問題情境大多源于生產生活實際，設問多從社會、自然現象入手，問題的起始狀態、目標狀態可能并非良構，考查的目標指向學生的科學觀點和科學思維能力。當下的科學課堂，傳統的教學方式仍然占有大量份額，教師講得多，學生說得少，輕視了學生科學地解釋科學現象和科學問題的能力培養。面對科學說理問題，學生不容易準確審題，不太確定關聯什么科學觀念，如果教材中沒有現成的合理表述，學生答題時就會比較混亂。

以選擇題或填空題為例，傳統的“對錯評價法”很難有效地發現學生理解的不同層次并加以區分：一方面，即使對某一問題回答正確，也不足以說明學生對該問題完全理解;另一方面，即使回答錯誤，也并不代表學生對此一無所知。換句話說，這種對理解力的無要求和難以區分，在一定程度上使得學生更多地關注問題的表面而不愿深入思考，更多地采用“重復”“記憶”等淺層學習方式而不注重對知識內涵的理解[2]。

二、SOLO分類體系下的初中科學說理能力評價

SOLO評價法是澳大利亞學者比格斯教授和他的同事科利斯在1982年提出的，意為“可觀察的學習成果結構”。它是以等級描述為基本特征的一種質性評價方法，其基本理念源于皮亞杰的認知發展階段論，即通過觀察學生在解決某個具體問題時所表現出來的思維結構來間接測量學生的思維水平，進而給予合理的等級評價[3]。比格斯將學生的學習結果分為前結構、單點結構、多點結構、關聯結構和抽象拓展結構五個層次。

SOLO評價法著重指向學生說理的不同思維層次水平，而不是把學習結果簡單地劃分為對和錯兩類。它在反映學習者學習“量”的基礎上，最終歸結到反映學習的“質”，即學習者對問題解決的思維水平。這種評價方法能有效地幫助教師分辨學生說理能力的不同層次，了解導致差異的原因即內在的思維結構和深度，并改進教學，從而進一步培養和提高學生的說理能力。SOLO評價法普遍將問題重新表征，拆解為階梯式遞進的子問題，賦以相應的評價等級。

例1? ?沙漠一天中的氣溫變化劇烈，夏天的午后溫度可達到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。請根據圖像，結合所學知識，解釋駱駝的這種生理特征有利于適應沙漠環境的原因。

問題以駱駝等恒溫動物體溫的動態平衡調節為背景，考查體溫控制的機理等相關知識。按照SOLO評價法，我們可采用二次表征問題的方法，將問題分解細化，形成環環相扣、逐級進階的問題鏈，并進行分層評價（詳見表1）。

從第1問到第2問，考查的是學生對知識點的掌握情況;從第3問到第4問的遞進，考查的是學生對知識的關聯、整合，以及答題表述的科學性、連貫性和邏輯性等能力。

利用SOLO評價法對學生的說理過程進行評價，教師可以精準發現學生的學習結構所處的知識水平和思維水平，實現準確評價并確定能力起點，進而選擇個性差異化的針對性教學策略，調整教學方案和學習方法。

三、基于SOLO評價法的初中科學說理能力進階培養

基于SOLO評價法的初中科學說理能力進階培養，可用以下流程圖（圖2）來概括。

（一）巧用真實情境，激發說理興趣

要培養學生的說理能力，首要的是激發學生的說理興趣。處于青春期的初中生，對世界充滿好奇心和求知欲，容易接受新事物、新概念和新思維。在平時的科學教學中，教師可以從學生身邊熟悉的生活事例入手，設置學生感興趣的說理問題，滲透說理思維，從而在潛移默化中提升學生的學習水平，培養學生的說理能力。

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

——浙教版義務教育教科書

《科學》（七年級上冊）

這樣的問題能引起學生的學習興趣，幫助學生迅捷、愉快地進入問題情境，并在任務驅動下進行質疑批判、深入思考。同時，從教學開始時以“為什么沙石和水的溫度高低不同”這一問題引入新課，到教學結束時得出“由于沙石和河水吸熱能力不同”的結論，學生能順利建構比熱的科學概念。

（二）聚焦說理節點，二次表征問題

說理節點是指在問題情境下，研究對象的初始狀態、中間狀態和終止狀態等關鍵節點狀態。問題表征是指人們利用任務問題中所包含的信息和解決者大腦中已貯存的信息，主動構造問題空間（如事物間抽象關系、空間運動圖景等）的過程[4]。二次表征問題是指學習者審題后把題干中的問題用自己能夠理解的語言表達出來，它可以表明問題在頭腦里是如何呈現、如何表現的，一般表現為學習者將問題拆解和轉化為自己能夠理解的問題鏈。

例3? ?把砂糖放在水里，攪拌一下后，會逐漸在水中消失;但把沙放在水里，任你怎么攪拌，靜置后它都會沉在水底;把油放在水里，它會一直浮在水面上。這是為什么呢？

——浙教版義務教育教科書

《科學》（八年級上冊）

這一問題情境的說理節點如表2所示。

對此，我們進行二次表征如下：

1.砂糖、沙和油能溶解在水中嗎？

2.根據物體的浮沉條件，砂糖、沙和油與水混合后，最后會怎樣？

如果能夠找準問題的研究對象，明確其初始狀態、中間狀態及終止狀態，則表明思維水平處于多點結構水平;如果能對三種狀態進行分析，解釋其原因，則思維水平進階到關聯結構水平。明確了事物（研究對象）的說理節點，也就抓住了事物發展變化的時空關系和因果關系，為科學說理提供了邏輯推理的論證基礎。

（三）建構科學模型，找準說理依據

因為科學說理是利用科學事實、概念和原理解釋科學現象和科學問題的過程，所以科學事實、概念和原理等科學觀念也就成為科學說理的依據。在聚焦說理節點、二次表征問題的基礎上，教學應根據事物發生、發展的時空以及因果關系，關聯科學觀念，重構問題圖式，科學推理，逐步修正、逼近相匹配的科學模型。

例4? ?現代人類的生活已經時刻離不開家用電器，我們經常利用電熱毯、電爐、電飯煲、電炒鍋等電熱器來取暖御寒、烹調食物。為什么這些電熱器能產生大量的熱量，而與其相連的導線卻不感覺到熱呢？

問題的研究對象分別是導線和電熱器，初始狀態為二者等溫（室溫）不熱，中間狀態是通電發熱，終止狀態則是二者出現溫差。重構現象的發生發展過程，我們關聯到電流的熱效應和焦耳定律這兩大依據：其一，根據電流的熱效應可知，電流通過導體時產生熱量，會使導體的溫度升高;其二，電熱器和導線串聯，通電時間和電流相同，根據焦耳定律Q=I2Rt，電熱與電阻成正比，由于電熱器的電阻遠大于導線電阻，所以電熱器能產生大量的熱量，而導線卻不能，所以導線不感覺到熱。

常見的科學模型有實物模型和思維模型，思維模型又包括抽象概念、數學模型和理論模型等多重表征。利用數學模型如各種表達式、平面直角坐標系等，通過數理分析或數形轉換等方式，可作為科學說理時理論分析、推導和計算的主要依據和手段。這是利用科學推理的演繹分析。在教學中，教師要引導學生對自然語言進行符號化處理，寫出條件關系，然后按照演繹規則進行邏輯推導，并結合意義去理解分析[5]。

（四）規范科學用語，嚴密說理邏輯

說理時，我們應該把獲得的所有關于問題的研究對象及說理節點等線索，用因果關系連接起來，用科學觀念統一起來，并尋找和表示現象產生的源頭和演化規律。一般情況下，我們應該先由果索因逆向分析，而后再由因到果進行正向邏輯表達。所以，科學說理，很多時候更像是應用科學觀念、運用科學推理、使用科學語言串聯起來的有溫度、有深度的科學故事。

例5? ?騎自行車是現在社會倡導的一種出行方式，它既綠色環保、節能健身，又能有效減少交通擁堵。騎行的速度與攝氧量的關系如圖3所示，請說明原理。

【作答示例】騎行速度越大，需要人體內化學能轉化為機械能也越多。人體內能量的釋放主要通過呼吸作用進行，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。

在說理中，很多學生清楚說理的科學依據，表述時卻詞不達意。科學教學中要真正落實以生為本的教學理念和教學行為，積極開展師生、生生之間的對話、傾聽、交流和評價，并依靠教師的科學表述示范引領，鼓勵學生大膽、大聲、大方地說理，借此培養學生的語言表達技能，發展學生的科學說理能力。

基于SOLO評價法開展教學，教師能有效區分學生說理能力的不同層次，了解導致差異的原因并改進教學，從而培養并提高學生的說理能力。

參考文獻：

[1]張翔，胡逢堯，金隆.基于PISA測試的科學說理能力培養[J].中小學教材教學，2020（3）：32-34.

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

[3]吳有昌，高凌飚.SOLO分類法在教學評價中的應用[J].華南師范大學學報（社會科學版），2008（3）：95-99.

[4]巫建芬.高中生物理問題表征及其研究[D].蘇州：蘇州大學，2007.

[5]周建武.科學推理[M].北京：化學工業出版社，2018：244.