SOLO分类理论视域下高中生物学实验教学评价指标内涵与设计

摘要：生物学是一门实验特点突出的学科，生物学实验教学评价与学生学科核心素养发展水平紧密相关。对照《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》中生物学学科核心素养水平和学业质量水平要求，研制基于SOLO分类理论的学生探究能力水平测评表和基于核心素养的教师实验教学比赛评价量表，能够促进“教—学—评”一致性的达成。学生探究能力水平测评表从操作性任务与思考性任务两个维度评价学生，教师实验教学比赛评价量表从认知、技能、过程方法以及情感等四个领域评价教师。关键词：SOLO分类理论；核心素养；生物学实验教学；评价随着高考综合改革（以下简称新高考）的不断推进，学科核心素养成了教师教研的中心。生物学学科核心素养包括生命观念、科学思维、科学探究和社会责任，而高中生物学实验教学是落实科学探究这一核心素养的关键抓手。高中生物学实验教学在新高考的推进中也越来越受一线教师的重视，教师从单一讲授实验原理和解释操作步骤，逐步转变成动手实操发现问题或者利用VR实验室等现代信息技术手段进行实验，尽量让学生体会实验过程，发现真实问题，还原科学探究的本来面目。而实验教学能否真正发展学生科学探究的核心素养，使学生学业达到学业质量相关水平，则需要通过科学的评价来检测。因此，基于生物学学科核心素养的评价机制成了在生物学教学中落实学科核心素养的关键。本研究分析SOLO分类理论内涵及其在指导评价方面的作用，设计学生探究能力水平测评表与教师实验教学比赛评价量表。一、SOLO分类理论的主要内容及其对评价的指导作用SOLO（Structureoftheobservedlearningoutcome）称为“可观察的学习成果结构”，它被描述为个人更概括化的思维过程、区分个人的认知结构和在回答具体问题时表现出来的思维结构［1］。SOLO分类层次包括前结构、单点结构、多点结构、关联结构与抽象扩展结构等五个层次，不同的层次对应的思维运式、能力高低不同。教师在实验教学中应明确学生思维所处层次，对应分析学生对知识点的掌握情况，进而不断调整改进教学。对照《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称《课程标准》）中生物学学科核心素养水平和学业质量水平要求，研制基于SOLO分类理论的学生探究能力水平测评表和基于核心素养的教师实验教学比赛评价量表，能够将高中生物学实验教学目标、课堂教学实施以及检测评价三者进行一体化研究，实现不同维度的评价，关注学生的实验探究过程，最终达成“教—学—评”的高度一致性。二、基于SOLO分类理论的学生探究能力水平测评表以学业评价促发展是普通高中生物学课程的基本理念之一，能促进学生实验探究能力水平提升的评价方法应以发展学生核心素养为出发点，结合学生个体差异和发展需求，帮助学生在实验探究过程中建立自信、改进思维方式和学习方法，进而实现自我发展。而明确的评价标准是学生探究能力水平评价能够顺利实施的关键。基于以上思考，本研究将学生在实验中面临的任务分为操作性任务和思考性任务两大类并进行分解，参照科学探究这一生物学核心素养的不同水平［2］，基于SOLO分类理论，制作“基于SOLO分类理论的学生探究能力水平测试表”（如表1所示），力求准确评价实验教学中学生的学习过程和结果，每项评价任务都有不同水平的赋分，一项任务只取一个水平分数。随着学科素养水平的提升，赋分值增加。一项任务中不同素养水平分差基本均衡。（一）操作性任务测评探究实验中的操作性任务可分为“实验器具的使用”“实验结果记录”“合作”等三个子任务。每个子任务都有赋分，达到子任务的哪一水平就从四个水平分数中选择一个赋分。“实验器具的使用”反映学生对实验原理、步骤、操作细节、实验误差等因素了解的清晰程度。实验器具的使用水平一要求学生能够使用简单的实验器具，认识每一样实验器具的外观及作用，赋5分；由于实验器具的操作会带来实验误差，因此水平二要求学生不仅能认识实验器具及其作用，还要能够正确使用器具并完成实验，赋8分；实验器具的熟悉使用关系到实验环节的紧凑性和实验效率，对实验结果也会带来影响，因此水平三要求学生能够熟练使用工具并正确完成实验，赋12分；若学生能够根据实验目的预知实验操作可能存在的安全隐患及实验现象的出现方式，正确地选择实验器具完成实验，则达到水平四的要求，赋15分，即随着对实验器具使用水平的提高，赋分增加，此项15分满分。“实验结果记录”可反映学生对实验自变量和因变量的把握情况，反映学生的数据处理方式、建模思维、现代信息技术运用情况等。实验结果记录水平一，要求学生完成简单的实验，记录相关数据，即明确记录什么对实验结论的推导才是有用的，赋5分；水平二要求学生选用恰当的方法记录实验结果，即如何记录数据能直观反映实验自变量和因变量的关系，甚至能呈现无关变量的控制情况，赋8分；水平三要求学生运用多种方法如实记录实验结果，包括选择定量还是定性记录实验结果更有利，赋12分；水平四要求学生运用更多种方法如实记录实验数据，数据的处理包括精确的公式法、直观的图像法、具有生成性的软件处理法等，恰当的数据处理有利于增加实验结论的预见性，赋15分。“合作”是当代科学研究过程中起重要作用的科研品质之一，实验的成败与合作中的沟通、信任、鼓励、思辨、批判密不可分，而学生在合作中的角色同样反映他对实验原理、生物学知识、实验思路、实验各变量的制约关系的了解情况。在《课程标准》中，对学生实验合作品质的要求从科学探究水平二开始，水平一不作合作要求。合作水平二要求学生能与他人合作完成探究，赋5分；水平三要求学生主动合作，推进探究方案的实施，赋8分；水平四要求学生在团队中起组织和引领作用，赋10分。每个子任务完成后教师或学生可对照测评表，准确地知悉所能达到的素养水平。这一方面使学生对自己现有的能力水平和思维水平有清晰的认识，利于树立自信、激发学习动力；另一方面利于教师调整教学，并协同作业、试卷等其他评价方式巩固学生现有水平、发展更高一层次的素养水平，达到建立自信、改进思维方式和学习方法、发展自我的目的。（二）思考性任务测评操作性任务是实验教学中外显的任务，而思考性任务是学生思维运作的体现。思考性任务完成水平越高，素养发展越好，也越有利于达成高考提出的发展探究能力要求，因此，思考性任务的赋分比操作性任务赋分高。为实现思考性任务精准的度量评价功能，参照科学探究素养四个水平，基于SOLO分类理论将思考性任务分为分析、综合、评价、问题等四个子任务，每个子任务都有赋分，达到子任务的哪一水平就从四个水平分数中选择一个赋分。在《课程标准》中，思考性任务的要求从科学探究水平二开始，水平一不作要求。从SOLO层次的角度考虑，因为要想完成思考性任务，必须在实验过程中结合多个实验变量进行分析综合，因此需要从SOLO层次的多点结构开始对实验中的思考性任务进行评价。“分析”是指对实验结果的分析，反映学生分析方法的合理性、科学性、创新性和对数据建模处理的能力。科学探究素养水平二对分析这个思考性任务的要求是，运用恰当方法分析实验结果，比如对比、类比、演绎等分析实验单一的自变量和单一的因变量之间的关系，对应SOLO层次的多点结构，测评量表赋分5分；水平三要求学生运用多种方法分析实验结果，比如在以时间顺序分析的同时结合空间顺序、程序性顺序综合分析实验现象，特别是在有多个自变量的实验中，要求学生能根据相关知识多角度关联分析多个自变量与因变量的关系，对应SOLO层次的关联结构，赋分10分；水平四则体现学生创造性地运用数学方法分析实验结果的能力，对应SOLO层次的抽象拓展结构，赋分15分。“综合”是指根据实验的目的和原理，综合所学生物学知识和所了解的生物学实验用具功能，选择或设计可行的实验方案。综合水平二要求学生在给出的多个实验方案中选取恰当的方案，对应SOLO层次的多点结构，赋5分；水平三要求学生能基于给定条件，关联给定条件和实验目的进行实验设计并实施探究实验方案，对应SOLO层次的关联结构，赋10分；水平四要求学生基于对相关资料的查阅和理解，根据科学研究结果联系实际确定实验原理、实验步骤、实验预测结果和结论并成功实施实验，对应SOLO层次的抽象拓展结构，赋15分。“评价”是指学生在探究实验过程中能运用专业而准确的生物学术语交流展示自己的实验成果，并能对自己和他人的实验过程、结果、误差等进行批判性分析，发展批判性思维。评价水平二要求学生以口头或书面形式交流实验结果，赋5分；水平三要求学生运用科学术语报告实验结果，赋10分；水平四要求学生运用科学术语精确阐明实验结果，并展开交流，赋15分。“问题”是指通过实验学生能联系生活提出有价值、可探究的问题，能提出实验改进的地方，发展创造性思维。问题水平二要求学生能提出生物学问题，可以是由实验操作、实验原理、实验仪器等生成的多个问题，问题相对独立，不具有关联性，对应SOLO层次的多点结构，赋5分；水平三要求学生能针对特定情境提出可探究的生物学问题，需要将实验结果、结论与特定情境问题相关联，对应SOLO层次的关联结构，赋10分；水平四要求学生能针对日常生活的真实情境提出清晰的、有价值的、可探究的生命科学问题，即将实验结论抽象运用于生活中，对应SOLO层次的抽象拓展结构，赋15分。生物学实验课类型有技能性实验、验证性实验、探究性实验［3］。虽然该测评表为基于SOLO分类理论的学生探究能力水平测评表，主要运用于评价探究性实验开展情况，但同样可以调整赋分后使用这个测评表对不同类型实验开展情况进行评价。例如“使用高倍显微镜观察几种细胞”实验，要求是制作临时装片，使用高倍显微镜观察几种细胞，属于技能性实验，不需要学生选择或者设计实验方案。《课程标准》对这类实验的要求属于科学探究素养水平一——使用简单的实验器具完成简单的实验，重在操作性任务的要求。因此评价学生操作该实验的过程时，可以将操作性任务赋40分改成赋100分，其中三个子任务的赋分和科学探究素养四个水平的赋分按照原比例进行换算赋分即可。三、基于核心素养的教师实验教学比赛评价量表《课程标准》中的课程理念、课程目标、课程内容各方面都充分表明，生物学教师要具备更广且深的专业知识、严谨的学科态度、灵活的学科方法和过硬的实验教学能力。实验能体现生物学的学科本源性，所以实验教学在生物学教学中尤为重要。但从新高考评价来看，实验教学不仅要教会学生做实验，还要发展学生核心素养。因此，教师实验教学比赛评价量表（如表2所示），主要以生物学学科核心素养为依据，从认知领域、技能领域、过程和方法领域、情感领域四个角度拟定评价内容。“生命观念”属于认知领域，是对观察到的生命现象及其相互关系或特性解释后的抽象，需要众多基本事实和重要概念来支撑［4］，包括结构与功能观、进化与适应观、稳态与平衡观、物质与能量观等。在进行生物学实验教学时，首先要明确该实验对应的生命观念，才能思考通过什么教学策略或方法能使学生形成这样的生命观念，并以此指导探究实验，解决实际问题。因此，针对生命观念素养的发展要求，制订了四个评价内容：教学目标与《课程标准》中本节实验课对应的次位概念、重要概念、大概念相符；准确定位本节实验课主要体现的生命观念；通过实验创造性地使学生理解和掌握其中的生物学原理和生物学基础知识；提供实验信息的渠道多样化，能使学生形成合理的知识结构系统，重组实验思路，探究解决新问题。“科学思维”属于技能领域，包括归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维、创造性思维等方法。在生物学实验教学中，教师可以以此为依据，重点从实验结果的建模分析、实验结论的归纳概括、师生和生生间的批判性评价、实验创新改造等方面设计教学，发展学生的科学思维。针对实验教学中科学思维素养发展要求，制订了四个评价内容：提供的资料信息能支持学生完成实验设计，发展学生思维能力；对实验数据进行建模，分析实验数据，总结归纳得出正确的实验结论；实验各部分制约关系清晰，实验误差分析到位，能批判性评价各组实验结果；创新实验改进。“科学探究”属于过程与方法领域，包括针对特定的生物学现象进行观察、提问、实验设计、方案实施、结果交流讨论的能力。针对实验教学中发展科学探究素养要求，制订了四个评价内容：教学有发现问题、做出假设、设计实验、实施实验和对比分析等环节，重视科学研究的基本过程和方法；实验仪器的选择和实验步骤的设计科学合理；运用信息技术记录实验数据，实验结果准确可靠；按照实验要求安全顺利地完成实验操作，实验结束能整理复原实验器材。其中，第一项和第二项评价内容更能体现实验的过程与方法，因此权重更大。“社会责任”属于情感领域，主要体现为学生能基于实验教学中对生物学的认识，对社会事务、生产生活问题做出理性解释和判断；实验教学培养出担当者、实践者、促进者。针对实验教学中发展学生社会责任素养要求，制订了三个评价内容：课程渗透崇尚科学、实事求是的科学态度；教学能将该实验与评价、与解决社会问题联系起来，激发学生研究兴趣和热情；教师恰当评价各小组实验合作情况，培养学生团结协作的良好品质。基于核心素养的教师实验教学技能比赛评价量表遵循“教—学—评”一致性原则，重视实验教学目标与单元教学目标、大概念、重要