基于SOLO分類理論提升學生科學思維

摘 要：SOLO分類理論著重于科學思維的逐層遞進，體現在設置由簡單到復雜的教學活動和問題，促進學生生物學學科核心素養的發展。本文以“人體的血液循環”一節為例，將SOLO分類理論通過制訂教學目標、分析學習任務、設計教學活動應用于實際教學中。

關鍵詞：SOLO分類理論；科學思維；教學活動

文章編號：1003-7586（2024）11-0039-04 中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：B

《義務教育生物學課程標準（2022年版）》（以下簡稱《義教課標》）中提出培養學生生命觀念、科學思維、探究實踐、態度責任4個生物學學科核心素養的課程目標。教師已經認識到培養學生生物學學科核心素養的重要性，并致力于在教學過程中發展學生的科學思維等能力，但其所設計的教學活動多處于單點結構和多點結構，層次較淺，僅側重對知識點的記憶，學生的科學思維能力得不到發展、生物學學科核心素養得不到提升。教師設計教學活動時也未能關注到學生的科學思維水平，無法實現學生科學思維能力的逐級提升。同時，教師在授課過程中更多關注學生對單一知識點的記憶，而忽視了對學生學習結果的觀察，難以判斷教學目標是否達成。

“人體的血液循環”是蘇教版義務教育教科書《生物學·七年級·下冊》（以下簡稱“教材”）第十章中的內容，本章節具有較多概念，較難理解和記憶，如血管的結構特點和功能、心臟的結構特點、腔室與血管相連的情況等。本文以“人體的血液循環”一節內容為例，通過制訂教學目標、分析學習任務、設計教學活動等對SOLO分類理論在實際教學中的應用進行探討。

1 SOLO分類理論

SOLO（Structure of the Observed Learning Outcome）分類理論旨在形成“可觀察的學習結果結構”，以等級描述評價學生思維水平。^［1］SOLO分類理論將學生思維水平分為5個層次：①前結構層次（P）；②單點結構層次（U）；③多點結構層次（M）；④關聯結構層次（R）；⑤抽象拓展結構層次（E）。^［2］

科學思維是生物學學科核心素養的重要組成部分，該素養具有內隱性，較難在考試分數上體現。教師可以通過觀察學生回答問題、實驗操作的表現，結合SOLO分類理論分析學生的思維水平層次。故筆者以SOLO分類理論為指導，以《義教課標》和教材內容為依據，通過制訂教學目標、分析學習任務、設計教學活動等步驟達成觀察學生學習結果、關注學生科學思維水平進階、判斷學生科學思維水平等級的目標。

2 基于SOLO分類理論制訂教學目標

教學目標在發展學生生物學學科核心素養的同時也為教師進行教學設計、組織教學活動、選擇教學方法指引方向。教師應通過分析課程目標、學業要求、教材內容、學生學情等，結合SOLO分類理論科學思維水平與教學目標及可觀察學習結果結構表（見表1），制訂科學的教學目標、劃分教學目標的思維水平、觀察學生的狀況并判斷學生科學思維水平和教學目標是否達成。

3 基于SOLO分類理論分析學習任務

學習的過程由多個關聯的學習任務組成，想要在完成學習任務的同時實現教學目標，教師設計學習任務時，應關注學生所處的思維層次，注重相關學習任務之間思維層次的連貫性，實現學生科學思維的逐步提升?；赟OLO分類理論劃分學習任務思維層次，有利于設計出能夠逐級提升學生科學思維水平的教學流程。

筆者以SOLO分類理論為指導的“人體的血液循環”一節學習任務思維層次的具體劃分如表2所示。

4 基于SOLO分類理論設計教學活動

4.1 設反差，引思考

教師提供資料：心臟是人體非常重要的器官，每次流經心臟的血量約60mL，24h流經心臟的血液量約6×106mL，然而人體總血液約4000mL。學生思考：流經心臟的血量和人體血量為何存在如此大的差異？血液在身體中如何流動？學生在教師的分析中領悟前概念知識：血液在身體中循環流動。教師請一位學生構建如圖1所示的人體血液循環簡易模型，進而引出本節課的主題：人體的血液循環。

設計意圖：教師通過比較流經心臟的血量和人體血量的巨大差異，激發學生學習興趣，引導學生構建人體血液循環簡易模型，呈現前概念，同時引出課堂主題。學生知識生成的過程，思維水平屬于R層次。

4.2 創情境，深探究

教師通過問題引入血管的概念：

血液在身體中是沿著什么循環的？

教師創設情境：小明在騎電動車時不小心被撞倒，導致身體多處受傷，左腿大量出血，左臂輕微擦傷，微量血液滲出。小明受傷后被路人及時送往醫院治療，醫生對小明傷口進行處理后，采用輸液的方式將藥物注入小明體內。

教師提出問題：①腿部出血可能是什么血管破裂造成的？判斷依據是什么？②輸液是通過靜脈輸液還是動脈輸液？為什么？③左臂輕微擦傷，微量血液滲出可能是什么血管破裂造成的？該血管特點是什么？學生帶著問題自主學習教材中的血管相關內容，并通過自主學習、與同學討論等方式回答教師提出的問題、完成血管結構特點和功能表格。教師提醒學生：未滿16歲不能騎電動車，乘坐電動車時應佩戴頭盔，注意安全。

設計意圖：教師選取與生物學知識相關的生活案例，引導學生在問題

驅動下自主學習血管的結構特點和功能，充分調動學生生活經驗、幫助學生深入理解生物學概念的同時對學生進行安全教育，增強學生的社會責任意識。學生應用多知識點分析情境中的問題，并整合知識解決問題，思維水平屬于E層次。

教師提出問題：如果動脈管壁很薄、分布很淺會出現什么情況？學生根據動脈和靜脈的功能，分析血液流動的方向，得出動脈由主干流向分支，靜脈由分支流向主干，同時完善人體血液循環簡易模型。學生通過設想，分析結構發生變化后可能會出現的情況，由此理解結構與功能相適應的特點，而后運用結構與功能觀分析毛細血管的結構與功能。

設計意圖：學生理解血管的功能，推理出血液在不同血管中的流動方向，思維水平屬于M層次。學生運用結構與功能觀分析毛細血管的結構與功能，思維水平逐漸由M層次提升至R層次。

4.3 專實踐，認結構

教師提出問題：小明注射的藥物在經過心臟時，會依次經過哪些心臟結構？學生要回答以上問題，首先需要了解心臟的內部結構，教師通過該問題從血管引到本節教學的重難點“心臟的結構”。

活動一：心臟模型認識活動。

心臟的結構十分復雜，教師引導學生觀察模型，觀察結束后小組合作將貼紙貼于心臟模型的正確位置，并派一個小組代表講解心臟結構模型，其他小組同學對講解內容進行評價并根據講解進行自評。教師接著提出3個問題：①心臟有哪幾個腔？結構名稱分別是什么？②各個腔是否彼此相連？③各個腔分別與哪些血管連接？學生依此總結出規律：上房下室、左右相反、房連靜、室連動、上下相通、左右不通。

設計意圖：情境貫穿，引出心臟的結構。教師通過讓學生在心臟模型的正確位置貼上便簽，提升學生的學習興趣；通過讓學生講解心臟內部結構，體現以學生為本的教育理念，提高學生綜合能力；通過3個問題幫助學生深入了解心臟內部結構，鍛煉學生分類、總結、歸納的能力。學生在張貼結構名稱、觀察心臟內部結構、總結心臟內部結構規律的過程中思維水平由U層次逐漸向R層次轉變。

活動二：心臟內部結構觀察實驗。

實驗材料：豬心臟、解剖盤、一次性手套、玻璃棒。

實驗操作：①找到心房和心室，張貼貼紙；②比較心房壁和心室壁厚度；③觀察心臟左側和右側是否相通；④將玻璃棒依次從左心房、右心房插入心臟，觀察心房和心室是否相通；⑤將玻璃棒依次從上腔靜脈、肺靜脈、主動脈、肺動脈插入心臟，完成血管與腔室的連線；⑥完成上述操作并根據觀察結果填寫心臟觀察實驗結果記錄表（見表3）。

小組代表分享觀察結果，并分析為什么心室壁比心房壁厚，深入理解結構與功能相適應，逐步驗證心臟結構特點和腔室血管連接規律。

設計意圖：真實心臟內部結構更加復雜，學生通過對豬心臟內部結構的觀察及實驗結果的交流，能夠更加深刻地理解、掌握心臟內部結構，驗證心臟結構特點，總結腔室血管連接規律，增強自身綜合素養，思維水平屬于R層次。

4.4 新實驗，提思維

活動三：心臟灌流實驗。

實驗材料：豬心臟、解剖盤、50mL注射器、一次性手套。

實驗操作：①觀看操作視頻并以小組為單位完成實驗；②拿注射器依次向上腔靜脈和肺靜脈注水，觀察并記錄出水位置，深入分析血液從靜脈流入心臟，從動脈流出心臟的路徑并總結規律；③拿注射器依次向主動脈和肺動脈注水，觀察并記錄出水位置，分析藥物是否會從動脈流入心臟。

教師根據實驗結果，向學生引入瓣膜的功能，再現結構與功能觀，引導其思考瓣膜的生理意義。

設計意圖：心臟灌流實驗是在心臟內部結構觀察實驗的基礎上進行的，實驗涉及的知識技能銜接緊密，螺旋上升。學生能夠通過實驗直觀地理解血液在心臟中的流動路徑、分析血管與心臟四個腔室的連接情況、總結血液在心臟中流動的規律。教師將問題與情境融合，引導學生解決新情境下的新問題，進而引出瓣膜結構與功能，培養學生解決真實問題的能力，提升學生的實踐探究能力，思維水平逐漸由M層次提升到E層次。

4.5 共總結，繪導圖

小組合作完成思維導圖并派代表進行展示，其他小組同學對講解內容進行評價并根據講解進行自評。

設計意圖：學生以繪制思維導圖的形式完成本節的課堂總結，充分理解本節重難點——心臟的內部結構及血液在心臟內部的流動。完成思維導圖，需要學生充分地理解、分析、應用知識，思維水平屬于E層次，此過程運用多種評價方法，體現了“教—學—評”一體化。

5 教學反思

《義教課標》強調培養學生的生物學學科核心素養?？茖W思維是其他核心素養的基礎，也是學科核心素養的核心。SOLO分類理論因能清晰地反應學生思維水平的變化情況、有效提升學生科學思維能力，在教學設計中被廣泛應用。^［3］教學實踐的一般過程為：制訂教學目標、分析學習任務、選擇教學方法、設計教學活動、精編課堂習題、實施教學評價。本文利用SOLO分類理論指導教學實踐，通過制訂教學目標、分析學習任務和設計教學活動，使內隱的科學思維在課堂中清晰可評，使培養學生的科學思維能力、提升學生的生物學學科核心素養不再是空談。同時，本文也為SOLO分類理論在教學實踐中的應用提供了有力支持。

參考文獻

［1］顧瑩瑩.基于SOLO分類理論的教學設計策略［J］.中學生物教學，2017（Z1）：51-53.

［2］約翰·彼格斯，凱文·科利斯.學習質量評價： SOLO分類理論（可觀察的學習成果結構）［M］.高凌飚，張洪巖，譯.北京：人民教育出版社，2010.

［3］許萍.SOLO分類理論在高中生物學科學思維培養中的應用研究［D］.福州：福建師范大學，2023.