SOLO 分類下的學(xué)生自主創(chuàng)新實驗評價與教學(xué)

李 進 湯金波

（1.南京師范大學(xué)附屬中學(xué)仙林學(xué)校初中部，南京 210000；2.南京師范大學(xué)附屬中學(xué)樹人學(xué)校，南京 210000）

學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力是教學(xué)的重要任務(wù)，物理學(xué)科又是以實驗為基礎(chǔ)、以創(chuàng)新為目標(biāo)的學(xué)科。基于以上認識，學(xué)生自主創(chuàng)新實驗被作為一種“常態(tài)化”的物理課堂教學(xué)模式，由湯金波老師首倡，經(jīng)過多名教師近十年的課堂教學(xué)實踐，現(xiàn)已證實該模式下學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣濃厚、成績和能力均大幅提高。［1］實踐中還發(fā)現(xiàn)學(xué)生自主創(chuàng)新實驗教學(xué)完全符合佐藤學(xué)的“三種對話”理論：學(xué)生自主創(chuàng)新實驗教學(xué)中，課前學(xué)生自主完成教師布置的實驗作業(yè)，即與自然世界對話；課上再以實物、視頻、書面報告等的形式展現(xiàn)，并通過師生、生生對話對實驗作業(yè)進行糾錯、改進，即與他人對話；課后學(xué)生對實驗作業(yè)中的問題或經(jīng)驗作深刻反思，并進一步創(chuàng)新，即與自己對話。因此，在學(xué)生自主創(chuàng)新實驗?zāi)Ｊ较碌奈锢碚n堂教學(xué)中，學(xué)生經(jīng)歷真實踐、真探究、真思考，學(xué)生的各項物理學(xué)科核心素養(yǎng)能得到不斷提升。

當(dāng)然，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力以及動手操作能力，概括與表述能力都不可能“自然發(fā)展”。怎么衡量學(xué)生的自主創(chuàng)新實驗的水平？怎么幫助學(xué)生有向有序進階提升自主創(chuàng)新實驗?zāi)芰δ兀恳环矫嫘枰肧OLO 分類法建立一個用來衡量的標(biāo)準(zhǔn)，保證學(xué)生的能力水平標(biāo)度統(tǒng)一和準(zhǔn)確測量；另一方面需要教師有計劃有步驟地培育學(xué)生的各項能力發(fā)展。

一、SOLO 分類評價法簡介

“SOLO”是 Structure of the Observed Learning Outcome 的縮寫，可譯為可觀察到的學(xué)習(xí)結(jié)果的結(jié)構(gòu)。SOLO 分類評價法是對皮亞杰的認知發(fā)展階段理論的可操化處理，把學(xué)生的思維水平從簡單到復(fù)雜、從具體到抽象按照由低到高的次序設(shè)置5 個層次：前結(jié)構(gòu)水平（P）、單點結(jié)構(gòu)水平（U）、多點結(jié)構(gòu)水平（M）、關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平（R）和抽象拓展結(jié)構(gòu)水平（E）（如圖1 所示）。SOLO 分類理論的前三種思維水平屬于量的積累，而后兩種思維水平屬于質(zhì)的飛躍，各思維水平之間的關(guān)系可以形象地用圖1 來表述［2］。

圖1 SOLO 思維層次

在SOLO 思維層次分類的視角下，不難發(fā)現(xiàn)初次接觸物理的學(xué)生思維水平大多處于單點結(jié)構(gòu)，只有通過指導(dǎo)，才能實現(xiàn)大多數(shù)學(xué)生的思維水平上升到多點結(jié)構(gòu)和關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)，繼而達到拓展抽象結(jié)構(gòu)。幫助低水平的學(xué)生完成向高水平結(jié)構(gòu)的過渡，需要巧妙設(shè)計教學(xué)方法。學(xué)生自主創(chuàng)新教學(xué)模式的出現(xiàn)，為學(xué)生實驗探究能力進階教學(xué)提供了參考。

二、學(xué)生自主創(chuàng)新實驗?zāi)芰λ椒旨壴u價

從教、學(xué)、評相統(tǒng)一的角度看，對學(xué)生自主創(chuàng)新實驗?zāi)芰λ桨凑找欢ǖ臉?biāo)準(zhǔn)進行分級，有利于教學(xué)實施，有助于教師審視學(xué)生能力發(fā)展的過程，能幫助學(xué)生有目標(biāo)地進階性提升自身能力。學(xué)生自主創(chuàng)新實驗?zāi)芰λ椒旨壍木唧w操作步驟如下：

1.依據(jù)SOLO 分類理論及學(xué)生自主創(chuàng)新實驗特點確定評價級別

學(xué)生自主創(chuàng)新實驗中學(xué)生的“玩實驗”一般要經(jīng)歷仿、展、疑、釋、創(chuàng)等學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，其中仿屬于前結(jié)構(gòu)水平，顯然不能讓學(xué)生止步于簡單的仿，教師要運用和發(fā)揮“欲言又止、一知半解、將錯就錯、袖手旁觀”等教學(xué)“藝術(shù)”手段繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生玩中有樂、玩中有獲，從而實現(xiàn)學(xué)習(xí)能力進階。過去很長一段時間，教師都是憑借多年教學(xué)積累的豐富經(jīng)驗來判斷學(xué)生的能力水平，促使進階的方法、方式有隨機性。高水平教師的引導(dǎo)堪稱藝術(shù)，然而不是所有老師都有著豐富的經(jīng)驗，需要一個相對標(biāo)準(zhǔn)化的甄別與培優(yōu)的體系，供更多教師在教學(xué)中參考。SOLO 分類法為學(xué)生自主創(chuàng)新實驗?zāi)芰λ椒旨壧峁┝酥匾罁?jù)，如表1 所示，學(xué)生自主創(chuàng)新實驗的5 個評價級別向上與SOLO 的5 個思維層次以及課程標(biāo)準(zhǔn)中認知要求相對應(yīng)，向下與學(xué)生自主創(chuàng)新實驗的教學(xué)流程和學(xué)生學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)一致。其具體內(nèi)容有：無中生有、有中取優(yōu)、優(yōu)中求全、全中能聯(lián)、聯(lián)中得創(chuàng)。

表1 學(xué)生自主創(chuàng)新實驗評價級別及其教學(xué)環(huán)節(jié)與SOLO 思維層次對應(yīng)關(guān)系

學(xué)生自主創(chuàng)新實驗的5 個級別雖然是以階梯式呈現(xiàn)的，但是也是融合的。學(xué)生進階的過程可以是連續(xù)的梯進，也可以是非連續(xù)的躍進。其中“無中生有”對應(yīng)著SOLO 思維層次的前結(jié)構(gòu)水平，這一水平雖然處于基礎(chǔ)地位，但不可或缺，學(xué)生是否有自主性主要體現(xiàn)在此，該級別對學(xué)生實驗作業(yè)的全面性、精致度、關(guān)聯(lián)度要求都不高，只要學(xué)生積極思考，按時完成教師布置的任務(wù)，都應(yīng)給予鼓勵；學(xué)生自主學(xué)，但不是獨自學(xué)，“有中取優(yōu)、優(yōu)中求全、全中能聯(lián)”這幾個級別的評價與進階都是課堂交往中實現(xiàn)的，這是課堂教學(xué)的意義所在，是教師、同學(xué)的存在價值所在。教師引導(dǎo)學(xué)生從全面性、精致度、關(guān)聯(lián)度等方面，讓學(xué)生把自己的實驗作業(yè)與本班其他同學(xué)的實驗作業(yè)比較，還可以與其他班同學(xué)的實驗作業(yè)，甚至往屆優(yōu)秀作業(yè)對比，從而發(fā)現(xiàn)自己作業(yè)中存在的不足或優(yōu)點；“聯(lián)中得創(chuàng)”是最高級別的，對于學(xué)生個體來說，由于學(xué)習(xí)時間有限，根據(jù)課標(biāo)的要求，確實也沒有必要每個實驗作業(yè)都達到這一級別，只要在一段時間內(nèi)，有一兩個最高級別的作業(yè)就可以認定水平達到了該級別。

2.編制、預(yù)試、修訂評價工具，選擇合適的測量手段和統(tǒng)計方法

學(xué)生的認知發(fā)展是有規(guī)律的，教學(xué)工作也是有課程標(biāo)準(zhǔn)的，所以教師不可以主觀地強制學(xué)生超越認知能力，隨意提高認知要求。但是對于學(xué)生個體來說，認知發(fā)展水平是有差異的，有必要讓學(xué)生個體根據(jù)自身的能力、興趣、意愿自主選擇進階的跨度和速度，這就需要有一個科學(xué)的評價體系客觀地存在。那么，編制、預(yù)試、修訂量化評價表等工具，選擇合適的測量手段和統(tǒng)計方法顯得尤為重要了。

表2 學(xué)生自主創(chuàng)新實驗水平量化評價體系

每個等級都設(shè)置5 個衡量指標(biāo)，每完成1 項指標(biāo)得1 分，得3 分及3 分以上方可認定達到該級別。當(dāng)然，這些衡量指標(biāo)要更加科學(xué)，還需要在實際運用中不斷地完善，也需要借助具體的測量數(shù)據(jù)作為支撐，教師不能主觀臆斷。

3.收集各種數(shù)據(jù)，分析處理數(shù)據(jù)，得出能為教學(xué)決策服務(wù)的結(jié)論

設(shè)定了衡量指標(biāo)后，還需要收集學(xué)生在自主創(chuàng)新實驗活動中的各種數(shù)據(jù)。一方面要獲取教學(xué)活動中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，比如，作業(yè)完成的時間、次數(shù)，實驗視頻的時長，實驗作品的成本，課前、課上、課后交流的時間、交流的廣度等數(shù)據(jù)；另一方面，實際操作中，還有很多工作要做，教師要充分用好信息技術(shù)以及學(xué)生分組等手段，還要運用SOLO 分類法編制問題串、課堂習(xí)題或質(zhì)量檢測試題等，可以更加快捷地獲取學(xué)生的自主創(chuàng)新實驗?zāi)芰λ綌?shù)據(jù)。

在教學(xué)中，教師要對評價的結(jié)果進行認真分析，從不同的角度找出因果關(guān)系，確認產(chǎn)生的原因，把評價和指導(dǎo)結(jié)合起來，并通過及時的、具體的、啟發(fā)性的信息反饋，使學(xué)生在獨立地觀察、質(zhì)疑、實驗、分析和交流等行動中達成學(xué)習(xí)目標(biāo)。

三、學(xué)生自主創(chuàng)新實驗進階教學(xué)流程

在核心素養(yǎng)理念下，物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力是非常有必要的。科學(xué)探究又分為實驗探究和推理論證。初中物理教學(xué)應(yīng)以實驗探究為主，逐步提升學(xué)生的推理論證能力。高中物理教學(xué)，在實驗探究的基礎(chǔ)上進一步加強推理論證能力。學(xué)生自主創(chuàng)新實驗教學(xué)模式不僅可以在初中物理課堂教學(xué)運用，在高中物理課堂教學(xué)中也可以發(fā)揮作用。學(xué)生進入自主研究的狀態(tài)后，人為劃分的學(xué)段已經(jīng)沒有實際意義了，也就是說學(xué)段劃分是針對群體統(tǒng)計的結(jié)果，對于學(xué)生個體的進階不能受限于學(xué)段的劃分。下面以一個可以跨越初高中的探究活動“探究滑動摩擦力大小影響因素”為案例，談一下學(xué)生自主創(chuàng)新實驗進階教學(xué)的一般流程。

1.實驗任務(wù)布置

在單元教學(xué)設(shè)計下，實驗作業(yè)一般以開放性問題為主，通常在上課前的周末發(fā)布，給學(xué)生做實驗留足時間。如摩擦力無處不在，通過實驗探究滑動摩擦力大小與哪些因素有關(guān)，對我們深入認識摩擦力有著重要意義。同學(xué)們，請你課前利用自己身邊的實驗器材、生活物品自主設(shè)計一個小實驗研究一下吧！注意要翔實記錄實驗情況，及時在學(xué)習(xí)群中發(fā)布或把實驗實物帶至課堂上展示哦！

2.收集整理，展示作業(yè)

學(xué)生的實驗作業(yè)大多數(shù)會以視頻的形式發(fā)布在群中，或直接發(fā)送給教師。收集學(xué)生的每一個實驗作業(yè)是教師必做的工作。學(xué)生的實驗作業(yè)“從無到有”是一個了不起的成績，如果不收集、不回應(yīng)、不評價，學(xué)生就會懈怠，能力難以進階。收作業(yè)后可以按照班級存放，也可以按照實驗名稱存放。實際教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生完成實驗作業(yè)的情況有原創(chuàng)的，也有模仿的，有積極及時的，也有疲于應(yīng)付的，所以要及時整理，對學(xué)生的實驗作業(yè)按照學(xué)生自主創(chuàng)新實驗水平量化評價體系初定等級，并發(fā)現(xiàn)學(xué)生實驗中存在的問題，找到實驗作業(yè)中的不足或亮點。

3.組織學(xué)生對展示的實驗作業(yè)糾錯

挑選好典型實驗作品，即“有中選優(yōu)”。挑選時，尤其要留意能體現(xiàn)學(xué)生達到多點思維結(jié)構(gòu)層次的實驗作業(yè)，針對這類作業(yè)設(shè)計好問題串，以備課堂上組織學(xué)生研討。例如，探究滑動摩擦力大小的影響因素中，不同的學(xué)生交的作業(yè)不同，有專注于怎么保證摩擦力測量更準(zhǔn)確問題的，有專注于如何保證作為研究對象的物塊勻速直線運動的，還有試圖更加快捷地改變研究變量的。

然而，學(xué)生的實驗作業(yè)大多是有問題的，甚至有明顯的科學(xué)性錯誤，這就需要組織學(xué)生對展示的實驗作業(yè)進行糾錯。如圖2 所示，有學(xué)生認為把物塊下的木板的一端支起來，物塊對木板的壓力減小了，其他操作不變，也可以探究滑動摩擦力大小與壓力有關(guān)。顯然這樣做是有問題的，如果是在初中階段，壓力為什么減小是難以解釋的，何況這個時候彈簧測力計測得值不是摩擦力的大小。如果放到高中階段，研究這個實驗的價值更大。所以，組織糾錯活動，教師挑選實驗資源要根據(jù)學(xué)情以及教學(xué)需要來定。

圖2 探究滑動摩擦力大小與壓力有關(guān)

4.頭腦風(fēng)暴，組織學(xué)生改進實驗作業(yè)

上述有問題的實驗，對于初中學(xué)生來說，不必從理論上深究，運用好的話倒是可以充分顯示學(xué)生自主創(chuàng)新實驗的魅力。筆者在教學(xué)中，組織過學(xué)生討論這一實驗的改進，意想不到的是有學(xué)生提出了兩個創(chuàng)新方案：一是把重物分兩次放在水平和傾斜的放置較長的塑料尺上，根據(jù)觀察塑料尺的形變程度驗證了壓力大小是變化的；二是如圖3 所示，在物塊下面放置幾支圓珠筆芯，變滑動為滾動，大大減小摩擦力至可忽略的程度，先測量出重力沿斜面向下的分力大小，然后用原來沿斜面拉物塊的拉力大小減去重力沿斜面向下的分力大小，得出斜面傾斜時，物塊勻速直線運動時受到木板對其的摩擦力大小，從而發(fā)現(xiàn)滑動摩擦力大小與壓力大小的關(guān)系。雖然，這樣的改進還沒有教材上原實驗簡便，但是意義大有不同。已經(jīng)顯示出學(xué)生的多點結(jié)構(gòu)思維水平向關(guān)聯(lián)思維的水平發(fā)展了。

圖3 探究滑動摩擦力大小與壓力有關(guān)實驗改進

5.指向深度學(xué)習(xí)，引導(dǎo)創(chuàng)新

根據(jù)SOLO 思維層次分類法可知，思維發(fā)展的最高層次是抽象拓展結(jié)構(gòu)層級，與之對應(yīng)的是學(xué)生自主創(chuàng)新實驗的創(chuàng)新層級。這需要教師的引導(dǎo)，讓學(xué)生逐步走向深度學(xué)習(xí)。當(dāng)然，不是一定要所有學(xué)生把所有實驗都搞出創(chuàng)新的作業(yè)，但是只要本著科學(xué)進階教學(xué)的原則，創(chuàng)新作業(yè)是有的，也會給教師和學(xué)生帶來驚喜。本文僅就探究滑動摩擦的影響因素實驗，筆者在堅持實踐學(xué)生自主創(chuàng)新模式教學(xué)中，收集整理了多個方面創(chuàng)新：（1）實驗研究的問題有新意，如利用DIS 傳感器研究摩擦力速度溫度三者關(guān)系；［3］（2）實驗方案有新意，用一只籃球鞋和一只足球鞋研究摩擦力與粗糙程度的關(guān)系等；（3）實驗器材新穎獨特，如用傳送帶研究摩擦力大小與速度的關(guān)系等。

四、結(jié)語

在SOLO 分類下學(xué)生自主創(chuàng)新實驗教、學(xué)、評是一致的，教的任務(wù)是為了學(xué)生的能力進階，而進階要有參考性，有標(biāo)度。再次審視SOLO 分類法，可以發(fā)現(xiàn)其思維層次劃分可以分為三個階段，即“集、聚、化”。“集”是指前結(jié)構(gòu)層次，該層次雖然處于SOLO 思維層次的低水平級別，但是可以顯示出學(xué)生“與世界、自然或生活對話”的情況，即便此刻學(xué)生的認識是彌漫的、點狀的，也是不可缺少，是學(xué)習(xí)發(fā)生的基礎(chǔ)，這正是學(xué)生自主創(chuàng)新實驗教學(xué)中的布置收集學(xué)生實驗作業(yè)的環(huán)節(jié)；“聚”是中間的三種思維層級，它們不僅是量的積累，而是將片面的認知建構(gòu)為概念的過程，要經(jīng)歷串成線、編成面、疊成體一系列思維操作，在這個過程中學(xué)生要與教師、同學(xué)、家人等他人充分對話，這一思維操作對應(yīng)的是課堂教學(xué)，是集中體現(xiàn)教師課堂加以能力的環(huán)節(jié)，對于有志于使用學(xué)生自主創(chuàng)新實驗教學(xué)模式授課的教師來說，要在這一環(huán)節(jié)上多下功夫，研究自身還有哪些能力需要提升；“化”是抽象拓展結(jié)構(gòu)水平層級，達到這一層級是真正的質(zhì)的飛躍，是結(jié)出果實的時刻，學(xué)生只有與自己對話才能到達這一層級，這是學(xué)生自主創(chuàng)新實驗教學(xué)的價值所在，也是廣大學(xué)生自主創(chuàng)新實驗人的期望和追求。