情景豐富問題的小組測驗

［加］Chris Meyer 撰 張藝瀟 吳維寧譯

小組測驗是一種評價策略，它有助于提升學生解決情景豐富問題①這里的情境豐富問題（context-rich problem）是指背景材料很豐富的物理問題。一般情況下，題目源于生產或者生活題材，其中有對問題情境的詳細描述，所以題目中的文字量也相對較大——譯者注。的高層次思維能力。通過這種模式，老師既能夠在測驗中提出具有挑戰性和細微差別的問題，同時也能為能力較差的學生提供一些解題幫助，還能展示出學生對問題的理解程度。測驗以小組討論的形式開始，每個同學會收到一份不帶任何數字，只有問題情境描述的題目單。在此階段，學生可以熟悉題目單上具有故事情節的物理問題、研究解題方案，緩解考試的焦慮情緒。經過10 至15 分鐘的討論以后，學生告知教師他們已做好進入個人測驗階段的準備。接下來便是一個從熱鬧的小組討論轉換到安靜的獨立思考的教學過程[1]。合作式的小組測驗，是日常物理課堂中小組學習的自然延續，對小組合作的重要性有強化作用。這種方法在加拿大安大略省多倫多市的約克米爾斯高級中學取得了成功，它廣泛運用于12 年級的大學物理預備課程的單元測試和期末考試。

一、情景豐富問題與測驗

我們的學生以小組為單位定期地學習并練習解決情景豐富的問題，我們使用了Pat 和Ken Heller 的“合作小組解題法”[2]和Randall Knight 的“家庭作業解法”[3]去解決情景豐富的問題。在學生開始解決問題時，他們會收到一個題目單。情景豐富的問題就像故事一樣，它們一般不會出現物理專業詞匯，且經常缺少一些明確的問題，換句話說，題目不是要求學生去求解未知數，而是要求他們全神貫注地去理解問題，然后構想一個明確的物理問題去解答，接著學生需要確定并描述這個問題的物理意義，以及計劃和執行解決這個問題的具體方法，最后對解題的結果進行評價。這一過程有助于訓練學生用系統的方式去分析更具有挑戰性的問題，并進行深層次的思考，而不是直接跳到腦海中第一個出現的方程上。由于對解決情景豐富問題的要求越來越高，學生們需要用小組測驗的方式去構思整體思路和尋找解題策略，并檢查彼此的解題過程。因此，小組成員需要花費70 分鐘的課堂時間去共同解決一個典型的問題。在過去，情景豐富的問題在我們傳統的測驗中發揮不了作用。在那些測驗中，學生們獨立完成測驗需要花費更多的時間。對于學習能力較差的學生來說，由于他們不能理解題目，這使得他們無法動手解題。為使情景豐富的問題在測驗中發揮作用，本人決定將小組合作解題的思想引入到測驗中，并改變我們在測驗中的具體做法，即不再是設計一個測驗去全方位地考查學生對學習內容的理解情況。我們認為測驗應該著重于訓練學生提出具有挑戰性的問題，清楚解釋自己對問題的理解能力。這些改變有助于創建一個評價體系，來強化學生的學習目標（高階思維能力、概念的理解能力和問題的解釋能力）和學生的學習模式（小組合作學習）。

二、對于評價方式的反思

小組測驗的靈感來自于Carl Wieman 和他的同事在《物理教師》上發表的文章“促進合作學習的物理測驗”[4]和Eric Mazur 的線上講座“評測：學習的無聲‘殺手’”[5]。Wieman 講述了以個人學習開始、以合作學習結束的兩階段測驗①相關內容已翻譯成中文并在本刊發表。見“促進合作學習的物理考試”（《考試研究》，2019（4），p93-96）——譯者注。，這種測驗有助于及時地反饋學生的學習情況。我們在課堂中多次使用這種教學方法，且對學生的參與度感到滿意。Mazur在他的演講中指出：我們的教育體系培養出不愿冒險的學生，他們在傳統的測驗中表現出色，但在從事學術研究或者從事其它某一具體行業時表現不佳。正如Wieman 在“科學與技術問題”一文中所建議的那樣，如果我們在STEM教育中的目標是“使學習者在相關學科中最大限度地發展與科學家和工程師類似的專業技能”[6]，評測工作就應當有助于促進學生發展上述專家的行為和技能。Mazur和Wieman的見解讓我重新思考了測驗的方法。當一個專家去解決一個具有挑戰性的問題時，他可能做的第一件事就是與同事們協商，以此來確定需要解決的問題以及思考解決問題的方法。隨著對問題更深層次的理解，專家開始使用廣泛的信息和工具并計劃解決方案。我意識到，Wieman 的兩階段測驗方法可以顛倒過來去模擬專家的解題過程。所以我決定以小組學習的形式開啟測驗。在我們測試的個人解題部分，學生們保留了他們在問題描述本上所做的筆記，這個筆記上還列舉了解題中所需要的方程式，這樣就可以幫助學生減少記憶負擔，還可以鼓勵他們將注意力集中在解題上。

三、開始小組測驗

在測驗的小組合作部分，學生們坐在他們日常課堂學習的三人組中。我根據Heller 的建議設計了這些組，每一個小組都由一個能力較強、一個能力中等和一個能力較弱的成員組成，我根據他們的性格進行小組成員搭配，以此來促進同學之間的互相指導與交流。課程的第一次分組幾乎是隨機的，在更清楚地了解他們的個性之前，我只能避免兩個男生和一個女生組合的情況。一個典型的小組測驗是由一個或兩個情景豐富的問題組成的。每一個學生都會得到一張描述問題的紙，其中的描述性語言替換了所有用數字描述的情景。在圖1 所示的樣本中講述了一個特技動作能否安全進行的問題。對問題的描述這一步驟并不要求學生去求解一個特定的物理量，相反它已經描述出情景所需要的結果。除了描述問題之外，這張被稱作小組工作單的紙上還有一些用來引導學生進行討論的提示。在這個樣本中，我們看到了一位在測驗中獲得平均分的學生在描述問題時使用的典型的符號。我們需要注意學生是如何利用簡單的筆記幫助他們確定問題的。學生們并不會非常詳細記錄下小組中所有的討論內容，而是簡要記錄問題的主要特征并闡明自己對于問題解決方面的想法，這樣也為他們在測驗中的個人解題部分做好了準備。

圖1 一份典型的小組測試卷，包括問題的描述、需要討論的問題和一些可能用到的公式。這個例子展示了一個學生做的典型的、簡短的筆記。

四、測驗中的個人解題部分

當一個小組討論結束時，成員們就可以舉手表示他們已經準備好繼續下一個任務，于是他們調整自己的座位，讓自己與其他成員保持距離，以便完成測驗中的個人解題部分。在測驗中的個人解題部分的問題跟之前的問題是一字不差的，但是其中用數字代替了一些描述性的文字。在一個沒有小組合作的傳統測驗中，一個長問題可能會導致兩極分化的情況，學生要么可以完全理解問題，要么完全理解不了問題。而小組成員對問題的討論可以使他們著重關注問題的核心內容，就減少了兩極分化的情況。此外，在解題過程中，我們要求學生使用多種表達方式來描述問題，包括普通圖畫、專業圖表、文字描述和數學描述[7]。這個過程著重強調對概念的理解，并為學生提供了許多不同的方式去展示他們的理解，即使他們不能完全解決問題。我們的學生從11 年級開始就用這種方法進行訓練并且越來越熟練。我們只對測驗中的個人解題部分評分，這就使評價過程變得簡單且著重于評價個人解題的完成情況。圖2 展示了在測驗中使用了這種解題模式的個人解題部分。解題格式是高度結構化的，每一個步驟的下面都會有小標題，這也使后續的檢查工作方便了很多。在這里我們要注意要求學生用多種方式去展示他們對運動的理解：一個曲線圖、一個傾斜的速度表示圖、一個速度矢量圖和對垂直運動的描述。對能力較好的學生來說，用多種方式正確的描述問題是一個很好的挑戰。測驗中的個人解題部分的第二頁紙上是用數學語言來描述問題的。我們教我們的學生仔細地組織他們所理解的內容，然后在每個數學表示部分之前對其進行描述。這有助于檢查學生是否理解數字所表示的內容，能否解釋數字的物理意義，它也使復雜的解題方案更具可讀性。

圖2 測驗的個人解題部分的重復問題，但是用數字替換了一些文字性的描述。解決問題的過程是高度結構化的，且要求學生以多種表征展示他們對問題的理解。每個陳述下的小標題可以幫助老師尋找需要的信息，還是學生解題時有用的清單。

五、小組測驗的結果

我們學校從小組測驗中發現了很多積極的結果。首先，它是實現STEM 教育目標的重要的一步，也是對Wieman 兩階段考試的有價值的補充；其次，這種形式強化了21 世紀備受歡迎的協作、溝通、質疑和創造等能力[8]；第三，它著重培養學生對概念的深入理解能力與學習專家解題技巧的能力，它使能力較強的學生對問題的深入理解能力和處理有細微差別問題的能力得到了提升，而其中的小組討論部分和高度結構化的解題過程，也給能力較弱的學生解題提供了幫助。這種解題模式存在一個問題，那就是似乎讓理解能力較差的學生搭上了“順風車”，但事實并非如此：我曾經目睹有人向一個成績較差的學生解釋解題的完整過程，但由于成績較差的學生缺少解題的技巧和基本的理解力，他還是不能獨立完成解題任務。小組測驗的操作也很簡單，從班級的30多名學生的規模擴大到期末考試的110多名學生的規模是比較容易的。由于學生對考試過程比較熟悉，我和其他兩位非物理學科教師只用指導幾分鐘時間就可以很容易地監督學生完成測驗。

我們的學生非常喜歡小組測驗這種測驗形式。我讓學生匿名回答了“你認為小組討論使你在測驗中的表現受到了怎樣的影響”這個問題，最常見的有兩種回答，一種是說小組討論環節可以使他們放松且能緩解他們考試的焦慮情緒，另一種回答是說小組討論環節可以幫助他們理解問題和檢查他們的解題方案。由此可見，小組合作的公平性方面并沒有出什么問題，這就使我確信學生們在這個過程中都是受益的。小組測驗的形式也可以幫助學生解決他們在測驗中可能出現的問題。當觀察測驗中的小組討論環節時，我被學生之間的相互關心與理解所打動，在完成測驗的個人解題部分時，他們也會回顧一下小組討論的內容。小組測驗現在已經是高中物理課程中固定的一部分，我們也將會把小組測驗引入到其他的課程中去。