基于SOLO分類理論進行“生物的協同進化”論證式教學

丁 晴 （寧波市鎮海區龍賽中學 浙江寧波 315200）

《普通高中生物學課程標準（2017年版）》指出，科學思維作為生物學學科核心素養之一，是指尊重事實和證據，崇尚嚴謹和務實的求知態度，運用科學的思維認識事物、解決實際問題的思維習慣和能力[1]。論證式教學法是一個非常有效的體現并提升學生科學思維的教學方法。學生科學思維差異性很大，結合SOLO 分類理論進行評價，可較清楚地呈現學生思維水平及其最近發展區，有助于教師在今后的教學中進行調整，以促進學生素養的提升。

1 理論研究概述

1.1 論證式教學法 論證式教學法指將科學領域論證工作的方式引入課堂，使學生經歷類似科學家的論證過程，促進學生理解科學概念和科學本質，從而發展學生的科學思維的教學方法。論證模型有多種，本文擬采用2006年麥克尼爾（McNeill）提出的CER 論證模型（圖1）[2]。該模型包含主張、證據和推理3 個要素。主張即觀點；證據是支持主張的、關于自然界的事實，通常包括對自然界的觀察、測量或實驗的研究結果等；推理是解釋證據如何支持主張的過程，需要使用恰當的科學概念或原理建立證據和主張的邏輯聯系[2]。對于初學者，推理的難度較大，常被學生忽略，學生較難在論證中清楚表達推理的過程。教師應鼓勵學生關注推理的過程而不是正確的答案，尋找清晰的推理和評判他人的論證。在教學過程中教師需要適當引導，例如，構建一定的語言模式，作清晰的示范等。

圖1 CER 論證模型[2]

1.2 SOLO 分類理論 SOLO 分類評價理論是比格斯教授在皮亞杰認知發展理論的基礎上提出的一種學生學業評價方法，是一種以等級描述為特征的質性評價方法。SOLO 分類理論將學生的認知發展水平劃分為5 個層次，從低到高依次為：前結構水平、單一結構水平、多元結構水平、關聯結構水平和擴展抽象結構水平。最初，該理論在國際上被廣泛應用于評價學生科學、數學、地理學、歷史和語言等學科的學習成果。近年來，SOLO 分類理論的應用已被拓展到課程設計、教學和評價等整個教學體系[3]。目前，該理論在高中生物學教學評價中的應用較少。本文嘗試在論證式教學中利用SOLO 分類理論評價學生的科學思維水平，從而找到其最近發展區。所謂最近發展區即介于學生自已實力所能達到的水平與經別人給予協助后可能達到的水平二者之間的差距。便于今后在開展教學過程中，促進學生科學思維能力的螺旋式提升。

2 協同進化教學過程

2.1 源于書本，創設情境：達爾文推測生有細長吸管式口器昆蟲的存在

情境：閱讀人教版（2019年新版）教材第119頁圖及問題探討：達爾文發現長有細長花距的蘭花，并推測生有細長吸管式口器昆蟲的存在。

問題：1）達爾文作出上述推測的理由是什么？2）如果后來未發現這樣的蛾類昆蟲，能否說明達爾文的推測是錯誤的？

活動：學生獨立思考或同伴之間簡單討論，回答以上2 個問題，若無這樣的昆蟲存在，則蘭花無法傳粉繁殖，蘭花的長花距和飛蛾的長口器在結構和功能上相互適應，可實現種間互助。若后來未發現這樣的蛾類也只能說明是暫時未發現。引出蘭花和飛蛾通過種間互助實現進化。

2.2 基于證據，科學論證：論證生物的協同進化方式基于前面的情境，教師追問：是否所有生物都是通過類似的種間互助形式實現進化的？你的觀點是什么？你的證據是什么？你的證據和觀點之間有什么聯系？你的推理是什么？

活動：教師指導學生以學案中的資料、教材案例和自身儲備知識為證據，論證生物的進化方式。提示學生：1）可對所給資料進行分類；2）以情境中的蘭花和飛蛾為例，示范如何利用證據進行推理形成主張；3）需在小組合作的基礎上，以小組為單位進行陳述。學生通過小組合作，利用學案中的資料：替花傳粉的鳥類、螞蟻和灰蝶種間互助、加拉帕戈斯群島雀科鳥類喙長度的進化、空氣成分和生物代謝類型的變化、裸巖的演替過程，以及教材案例和自身儲備知識，分析證據、推理解釋、形成主張。每組由一位代表匯報闡述，其他組補充或質疑辯駁他人的論證（圖2）[4]。通過互動論證后最終形成的論證過程圖如圖3 所示，最終形成的主張為：不同物種之間、生物與無機環境相互影響實現協同進化。

圖2 互動的科學論證過程

圖3 “生物進化方式”論證過程圖

在論證過程中，學生學習如何運用證據支持觀點、評價他人證據與觀點的合理性、產生質疑、修正模型，最終達成可接受的共同主張，尤其體現了小組合作、語言表達、科學思維能力的提升。

3 制定細致的科學思維評價表，有針對性地評價科學思維能力

SOLO 分類理論將學生的思維結構水平劃分為5 個層次，但在實際操作過程中，學生會體現出更多層次的差異，例如，2 位學生均處在聯結結構層次，能多角度分析協同進化并與其他知識聯系，但其中一位掌握知識點不到位且有錯誤，另一位則能構建完整的知識體系，顯然二者的思維能力有差異。為了能更準確地區分學生思維結構水平把握學生思維狀況，從而更有效地開展教學，有針對性地發展學生科學思維能力，本文嘗試從學生在論證過程中體現的科學思維狀況，制定更細致的劃分量表（表1）。

表1 科學思維能力等級劃分

4 反思

SOLO 分類理論的5 個層次中，前3 個層次是基礎知識的積累，后2 個層次是思維結構的飛躍。而CER 論證模型的3 個要素中，推理過程尤其能體現學生的科學思維。在本次教學中，學生普遍呈現推理能力較弱的現象，知識聯結能力和運用能力不足，多數學生處于層次5 或層次6。提示教師在日常教學過程中要讓學生注重夯實基礎知識，并鍛煉推理能力，從而更有效促進學生科學思維的發展。