SOLO分類理論視域下高中生物學實驗教學評價指標內(nèi)涵與設計

摘要：生物學是一門實驗特點突出的學科，生物學實驗教學評價與學生學科核心素養(yǎng)發(fā)展水平緊密相關。對照《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》中生物學學科核心素養(yǎng)水平和學業(yè)質(zhì)量水平要求，研制基于SOLO分類理論的學生探究能力水平測評表和基于核心素養(yǎng)的教師實驗教學比賽評價量表，能夠促進“教—學—評”一致性的達成。學生探究能力水平測評表從操作性任務與思考性任務兩個維度評價學生，教師實驗教學比賽評價量表從認知、技能、過程方法以及情感等四個領域評價教師。關鍵詞：SOLO分類理論；核心素養(yǎng)；生物學實驗教學；評價隨著高考綜合改革（以下簡稱新高考）的不斷推進，學科核心素養(yǎng)成了教師教研的中心。生物學學科核心素養(yǎng)包括生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任，而高中生物學實驗教學是落實科學探究這一核心素養(yǎng)的關鍵抓手。高中生物學實驗教學在新高考的推進中也越來越受一線教師的重視，教師從單一講授實驗原理和解釋操作步驟，逐步轉(zhuǎn)變成動手實操發(fā)現(xiàn)問題或者利用VR實驗室等現(xiàn)代信息技術手段進行實驗，盡量讓學生體會實驗過程，發(fā)現(xiàn)真實問題，還原科學探究的本來面目。而實驗教學能否真正發(fā)展學生科學探究的核心素養(yǎng)，使學生學業(yè)達到學業(yè)質(zhì)量相關水平，則需要通過科學的評價來檢測。因此，基于生物學學科核心素養(yǎng)的評價機制成了在生物學教學中落實學科核心素養(yǎng)的關鍵。本研究分析SOLO分類理論內(nèi)涵及其在指導評價方面的作用，設計學生探究能力水平測評表與教師實驗教學比賽評價量表。一、SOLO分類理論的主要內(nèi)容及其對評價的指導作用SOLO（Structureoftheobservedlearningoutcome）稱為“可觀察的學習成果結構”，它被描述為個人更概括化的思維過程、區(qū)分個人的認知結構和在回答具體問題時表現(xiàn)出來的思維結構［1］。SOLO分類層次包括前結構、單點結構、多點結構、關聯(lián)結構與抽象擴展結構等五個層次，不同的層次對應的思維運式、能力高低不同。教師在實驗教學中應明確學生思維所處層次，對應分析學生對知識點的掌握情況，進而不斷調(diào)整改進教學。對照《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《課程標準》）中生物學學科核心素養(yǎng)水平和學業(yè)質(zhì)量水平要求，研制基于SOLO分類理論的學生探究能力水平測評表和基于核心素養(yǎng)的教師實驗教學比賽評價量表，能夠?qū)⒏咧猩飳W實驗教學目標、課堂教學實施以及檢測評價三者進行一體化研究，實現(xiàn)不同維度的評價，關注學生的實驗探究過程，最終達成“教—學—評”的高度一致性。二、基于SOLO分類理論的學生探究能力水平測評表以學業(yè)評價促發(fā)展是普通高中生物學課程的基本理念之一，能促進學生實驗探究能力水平提升的評價方法應以發(fā)展學生核心素養(yǎng)為出發(fā)點，結合學生個體差異和發(fā)展需求，幫助學生在實驗探究過程中建立自信、改進思維方式和學習方法，進而實現(xiàn)自我發(fā)展。而明確的評價標準是學生探究能力水平評價能夠順利實施的關鍵?；谝陨纤伎?，本研究將學生在實驗中面臨的任務分為操作性任務和思考性任務兩大類并進行分解，參照科學探究這一生物學核心素養(yǎng)的不同水平［2］，基于SOLO分類理論，制作“基于SOLO分類理論的學生探究能力水平測試表”（如表1所示），力求準確評價實驗教學中學生的學習過程和結果，每項評價任務都有不同水平的賦分，一項任務只取一個水平分數(shù)。隨著學科素養(yǎng)水平的提升，賦分值增加。一項任務中不同素養(yǎng)水平分差基本均衡。（一）操作性任務測評探究實驗中的操作性任務可分為“實驗器具的使用”“實驗結果記錄”“合作”等三個子任務。每個子任務都有賦分，達到子任務的哪一水平就從四個水平分數(shù)中選擇一個賦分?！皩嶒炂骶叩氖褂谩狈从硨W生對實驗原理、步驟、操作細節(jié)、實驗誤差等因素了解的清晰程度。實驗器具的使用水平一要求學生能夠使用簡單的實驗器具，認識每一樣實驗器具的外觀及作用，賦5分；由于實驗器具的操作會帶來實驗誤差，因此水平二要求學生不僅能認識實驗器具及其作用，還要能夠正確使用器具并完成實驗，賦8分；實驗器具的熟悉使用關系到實驗環(huán)節(jié)的緊湊性和實驗效率，對實驗結果也會帶來影響，因此水平三要求學生能夠熟練使用工具并正確完成實驗，賦12分；若學生能夠根據(jù)實驗目的預知實驗操作可能存在的安全隱患及實驗現(xiàn)象的出現(xiàn)方式，正確地選擇實驗器具完成實驗，則達到水平四的要求，賦15分，即隨著對實驗器具使用水平的提高，賦分增加，此項15分滿分?！皩嶒灲Y果記錄”可反映學生對實驗自變量和因變量的把握情況，反映學生的數(shù)據(jù)處理方式、建模思維、現(xiàn)代信息技術運用情況等。實驗結果記錄水平一，要求學生完成簡單的實驗，記錄相關數(shù)據(jù)，即明確記錄什么對實驗結論的推導才是有用的，賦5分；水平二要求學生選用恰當?shù)姆椒ㄓ涗泴嶒灲Y果，即如何記錄數(shù)據(jù)能直觀反映實驗自變量和因變量的關系，甚至能呈現(xiàn)無關變量的控制情況，賦8分；水平三要求學生運用多種方法如實記錄實驗結果，包括選擇定量還是定性記錄實驗結果更有利，賦12分；水平四要求學生運用更多種方法如實記錄實驗數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的處理包括精確的公式法、直觀的圖像法、具有生成性的軟件處理法等，恰當?shù)臄?shù)據(jù)處理有利于增加實驗結論的預見性，賦15分?！昂献鳌笔钱敶茖W研究過程中起重要作用的科研品質(zhì)之一，實驗的成敗與合作中的溝通、信任、鼓勵、思辨、批判密不可分，而學生在合作中的角色同樣反映他對實驗原理、生物學知識、實驗思路、實驗各變量的制約關系的了解情況。在《課程標準》中，對學生實驗合作品質(zhì)的要求從科學探究水平二開始，水平一不作合作要求。合作水平二要求學生能與他人合作完成探究，賦5分；水平三要求學生主動合作，推進探究方案的實施，賦8分；水平四要求學生在團隊中起組織和引領作用，賦10分。每個子任務完成后教師或?qū)W生可對照測評表，準確地知悉所能達到的素養(yǎng)水平。這一方面使學生對自己現(xiàn)有的能力水平和思維水平有清晰的認識，利于樹立自信、激發(fā)學習動力；另一方面利于教師調(diào)整教學，并協(xié)同作業(yè)、試卷等其他評價方式鞏固學生現(xiàn)有水平、發(fā)展更高一層次的素養(yǎng)水平，達到建立自信、改進思維方式和學習方法、發(fā)展自我的目的。（二）思考性任務測評操作性任務是實驗教學中外顯的任務，而思考性任務是學生思維運作的體現(xiàn)。思考性任務完成水平越高，素養(yǎng)發(fā)展越好，也越有利于達成高考提出的發(fā)展探究能力要求，因此，思考性任務的賦分比操作性任務賦分高。為實現(xiàn)思考性任務精準的度量評價功能，參照科學探究素養(yǎng)四個水平，基于SOLO分類理論將思考性任務分為分析、綜合、評價、問題等四個子任務，每個子任務都有賦分，達到子任務的哪一水平就從四個水平分數(shù)中選擇一個賦分。在《課程標準》中，思考性任務的要求從科學探究水平二開始，水平一不作要求。從SOLO層次的角度考慮，因為要想完成思考性任務，必須在實驗過程中結合多個實驗變量進行分析綜合，因此需要從SOLO層次的多點結構開始對實驗中的思考性任務進行評價?！胺治觥笔侵笇嶒灲Y果的分析，反映學生分析方法的合理性、科學性、創(chuàng)新性和對數(shù)據(jù)建模處理的能力。科學探究素養(yǎng)水平二對分析這個思考性任務的要求是，運用恰當方法分析實驗結果，比如對比、類比、演繹等分析實驗單一的自變量和單一的因變量之間的關系，對應SOLO層次的多點結構，測評量表賦分5分；水平三要求學生運用多種方法分析實驗結果，比如在以時間順序分析的同時結合空間順序、程序性順序綜合分析實驗現(xiàn)象，特別是在有多個自變量的實驗中，要求學生能根據(jù)相關知識多角度關聯(lián)分析多個自變量與因變量的關系，對應SOLO層次的關聯(lián)結構，賦分10分；水平四則體現(xiàn)學生創(chuàng)造性地運用數(shù)學方法分析實驗結果的能力，對應SOLO層次的抽象拓展結構，賦分15分。“綜合”是指根據(jù)實驗的目的和原理，綜合所學生物學知識和所了解的生物學實驗用具功能，選擇或設計可行的實驗方案。綜合水平二要求學生在給出的多個實驗方案中選取恰當?shù)姆桨?，對應SOLO層次的多點結構，賦5分；水平三要求學生能基于給定條件，關聯(lián)給定條件和實驗目的進行實驗設計并實施探究實驗方案，對應SOLO層次的關聯(lián)結構，賦10分；水平四要求學生基于對相關資料的查閱和理解，根據(jù)科學研究結果聯(lián)系實際確定實驗原理、實驗步驟、實驗預測結果和結論并成功實施實驗，對應SOLO層次的抽象拓展結構，賦15分?！霸u價”是指學生在探究實驗過程中能運用專業(yè)而準確的生物學術語交流展示自己的實驗成果，并能對自己和他人的實驗過程、結果、誤差等進行批判性分析，發(fā)展批判性思維。評價水平二要求學生以口頭或書面形式交流實驗結果，賦5分；水平三要求學生運用科學術語報告實驗結果，賦10分；水平四要求學生運用科學術語精確闡明實驗結果，并展開交流，賦15分?！皢栴}”是指通過實驗學生能聯(lián)系生活提出有價值、可探究的問題，能提出實驗改進的地方，發(fā)展創(chuàng)造性思維。問題水平二要求學生能提出生物學問題，可以是由實驗操作、實驗原理、實驗儀器等生成的多個問題，問題相對獨立，不具有關聯(lián)性，對應SOLO層次的多點結構，賦5分；水平三要求學生能針對特定情境提出可探究的生物學問題，需要將實驗結果、結論與特定情境問題相關聯(lián)，對應SOLO層次的關聯(lián)結構，賦10分；水平四要求學生能針對日常生活的真實情境提出清晰的、有價值的、可探究的生命科學問題，即將實驗結論抽象運用于生活中，對應SOLO層次的抽象拓展結構，賦15分。生物學實驗課類型有技能性實驗、驗證性實驗、探究性實驗［3］。雖然該測評表為基于SOLO分類理論的學生探究能力水平測評表，主要運用于評價探究性實驗開展情況，但同樣可以調(diào)整賦分后使用這個測評表對不同類型實驗開展情況進行評價。例如“使用高倍顯微鏡觀察幾種細胞”實驗，要求是制作臨時裝片，使用高倍顯微鏡觀察幾種細胞，屬于技能性實驗，不需要學生選擇或者設計實驗方案。《課程標準》對這類實驗的要求屬于科學探究素養(yǎng)水平一——使用簡單的實驗器具完成簡單的實驗，重在操作性任務的要求。因此評價學生操作該實驗的過程時，可以將操作性任務賦40分改成賦100分，其中三個子任務的賦分和科學探究素養(yǎng)四個水平的賦分按照原比例進行換算賦分即可。三、基于核心素養(yǎng)的教師實驗教學比賽評價量表《課程標準》中的課程理念、課程目標、課程內(nèi)容各方面都充分表明，生物學教師要具備更廣且深的專業(yè)知識、嚴謹?shù)膶W科態(tài)度、靈活的學科方法和過硬的實驗教學能力。實驗能體現(xiàn)生物學的學科本源性，所以實驗教學在生物學教學中尤為重要。但從新高考評價來看，實驗教學不僅要教會學生做實驗，還要發(fā)展學生核心素養(yǎng)。因此，教師實驗教學比賽評價量表（如表2所示），主要以生物學學科核心素養(yǎng)為依據(jù)，從認知領域、技能領域、過程和方法領域、情感領域四個角度擬定評價內(nèi)容?！吧^念”屬于認知領域，是對觀察到的生命現(xiàn)象及其相互關系或特性解釋后的抽象，需要眾多基本事實和重要概念來支撐［4］，包括結構與功能觀、進化與適應觀、穩(wěn)態(tài)與平衡觀、物質(zhì)與能量觀等。在進行生物學實驗教學時，首先要明確該實驗對應的生命觀念，才能思考通過什么教學策略或方法能使學生形成這樣的生命觀念，并以此指導探究實驗，解決實際問題。因此，針對生命觀念素養(yǎng)的發(fā)展要求，制訂了四個評價內(nèi)容：教學目標與《課程標準》中本節(jié)實驗課對應的次位概念、重要概念、大概念相符；準確定位本節(jié)實驗課主要體現(xiàn)的生命觀念；通過實驗創(chuàng)造性地使學生理解和掌握其中的生物學原理和生物學基礎知識；提供實驗信息的渠道多樣化，能使學生形成合理的知識結構系統(tǒng)，重組實驗思路，探究解決新問題?！翱茖W思維”屬于技能領域，包括歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維、創(chuàng)造性思維等方法。在生物學實驗教學中，教師可以以此為依據(jù)，重點從實驗結果的建模分析、實驗結論的歸納概括、師生和生生間的批判性評價、實驗創(chuàng)新改造等方面設計教學，發(fā)展學生的科學思維。針對實驗教學中科學思維素養(yǎng)發(fā)展要求，制訂了四個評價內(nèi)容：提供的資料信息能支持學生完成實驗設計，發(fā)展學生思維能力；對實驗數(shù)據(jù)進行建模，分析實驗數(shù)據(jù)，總結歸納得出正確的實驗結論；實驗各部分制約關系清晰，實驗誤差分析到位，能批判性評價各組實驗結果；創(chuàng)新實驗改進?！翱茖W探究”屬于過程與方法領域，包括針對特定的生物學現(xiàn)象進行觀察、提問、實驗設計、方案實施、結果交流討論的能力。針對實驗教學中發(fā)展科學探究素養(yǎng)要求，制訂了四個評價內(nèi)容：教學有發(fā)現(xiàn)問題、做出假設、設計實驗、實施實驗和對比分析等環(huán)節(jié)，重視科學研究的基本過程和方法；實驗儀器的選擇和實驗步驟的設計科學合理；運用信息技術記錄實驗數(shù)據(jù)，實驗結果準確可靠；按照實驗要求安全順利地完成實驗操作，實驗結束能整理復原實驗器材。其中，第一項和第二項評價內(nèi)容更能體現(xiàn)實驗的過程與方法，因此權重更大?！吧鐣熑巍睂儆谇楦蓄I域，主要體現(xiàn)為學生能基于實驗教學中對生物學的認識，對社會事務、生產(chǎn)生活問題做出理性解釋和判斷；實驗教學培養(yǎng)出擔當者、實踐者、促進者。針對實驗教學中發(fā)展學生社會責任素養(yǎng)要求，制訂了三個評價內(nèi)容：課程滲透崇尚科學、實事求是的科學態(tài)度；教學能將該實驗與評價、與解決社會問題聯(lián)系起來，激發(fā)學生研究興趣和熱情；教師恰當評價各小組實驗合作情況，培養(yǎng)學生團結協(xié)作的良好品質(zhì)?；诤诵乃仞B(yǎng)的教師實驗教學技能比賽評價量表遵循“教—學—評”一致性原則，重視實驗教學目標與單元教學目標、大概念、重要