SOLO分类法在物理教学形成性评价中的应用①

王较过 李 婵 赵欢苗

(陕西师范大学物理与信息技术学院 陕西 西安 710062)

1 问题的提出

当前我国正在推进新一轮的基础教育课程改革.新课程要求构建促进学生全面发展的评价体系，强调评价不仅要关注学生的学习结果，而且要注重学习过程，倡导使用多种评价方法综合评价学生的学习[1].《普通高中物理课程标准(实验)》中指出，“要对形成性评价和终结性评价给予同等重视，使发展变化过程成为评价的组成部分.”[2]教学过程中，针对单元教学目标，形成性评价常以单元测试的形式出现，对学生的学习情况摸底，通过教师及时分析结果，进而改进并巩固教学效果.

传统形成性评价中所用的试题，往往是教师依据个人经验对章节知识无规则的罗列，这种凭借主观经验编制的试题，没有一定的编制理论作为依据，往往不能很好地体现物理教学目标，也不能准确测试出学生的思维发展水平.所以需要寻求一种科学的理论指导形成性评价中试题编制，对学生的学业成就进行更有效的评价.笔者认为，SOLO分类理论对物理教学的形成性评价有积极的指导作用.

2 SOLO分类法理论与物理教学形成性评价

2.1 SOLO分类理论的基本含义

SOLO分类法是著名教育心理学教授比格斯(J.B.Biggs)提出的一种以等级描述为特征的质性评价理论，该理论以皮亚杰认知发展理论为基础.

根据皮亚杰认知发展理论，随着年龄增长，儿童以不同的发展速度依次经历着认知发展的四个阶段，不可能跳过某一个发展阶段而继续向前发展.而比格斯提出，个人的总体认知发展水平是一个纯理论的概念，无法直接测量，称为“设定的认知结构(HCS)”.在评价学生的学习时，关键不在于发展阶段或设定的认知结构，而在于他回答具体问题时表现出来的认知反应水平，即可以观察到的学习结果的结构[3～5].

可观察的学习结果的结构是比格斯对学习结果的结构进行分析后所提出的理论，称为SOLO (Structure of the Observed Learning Outcome)分类理论.在该理论中，比格斯根据学生回答出的不同复杂程度的学科具体问题，将循环出现的反应层次具体划分为五种水平[6～7].

(1)前结构水平(Pre-structural level)：学习者对所提出的问题不理解，或者虽理解题意，但完全不知如何作答，思维处于空白或混乱的状态.

(2)单点结构水平(Uni-structrual level)：学习者对所提出的问题没有全面的理解，只能联系到解决问题一个方面的因素，或只找出一种解决问题的方法，对结论的得出草率到只通过一个要点知识就跳到答案上.

(3)多点结构水平(Multi-structrual level)：学习者对如何解决所提的问题，有了多方面的知识准备，可以联系到解决问题的多个独立的因素.

(4)关联水平(Relational level)：学习者对问题的解决有了整体的把握，可以联系问题的多个方面并将这些方面联系起来，从宏观系统的角度理解问题并作答.

(5)抽象扩展水平(Extended Abstract level)：学习者不仅能将知识相互关联、概括，还可以把问题迁移到相关的不同情景中，创造性地在新情景中对问题进行归纳和演绎.

SOLO分类理论的五种水平区分了在面对具体学习任务时，不同认知水平的学习者所做出的反应，这种外显的反应水平正是教师对学生进行准确思维评价的依据.

2.2 SOLO分类理论应用于物理教学形成性评价的必要性

为了提高物理教学形成性评价水平，引进SOLO理论对其进行指导十分必要.

(1)SOLO分类理论应用于物理教学形成性评价有助于教师更加准确的了解学生的学习状况.传统的形成性评价中仅凭教师经验编制的试题往往不能把反应不同思维层次的题目全面地编制.而以SOLO理论作指导，在编制试题的过程中，分别用不同的题目来考查处于单点结构水平、多点结构水平、关联水平和抽象拓展水平的学生，就可以区分出不同思维水平的学生.这样即使学生仅达到单点结构水平也可以通过作答部分题目反应出来，教师不至于认为其一无所获.只有教师准确的肯定，才能让不同层次的学生都体会到成功的乐趣，提高学习物理的积极性与自信心.

(2)SOLO分类法应用于物理教学形成性评价更有利于教师准确反思自己在教学中的问题.当SOLO分类法应用于阶段性评价时，教师就可以更准确地定位学生的思维层次，分析学生哪部分知识还没有掌握，从而找出自己在教学中知识的疏漏点或讲解方式的欠妥之处，进而不断地修正教学过程，改进教学方法.

(3)SOLO分类法的应用有利于学生以更有效的方式进行自我评价.通过让学生作答SOLO试题并自评，学生便可以清晰地认识到通过本阶段的学习，自己处于哪个反应水平，还有哪些知识没有掌握，据此来确定下一步的学习方案和努力的方向，探索适合自己的学习方法与策略[8].

综上所述，SOLO理论的应用不仅能更准确地评价出学生的思维情况，更重要的是反馈了教与学中的疏漏点，使后续的教与学更有针对性的展开.这样的形成性评价并不只是给出学生的定位，更是谋求学生实实在在的发展，这正体现了新课改“一切为了学生发展”的理念.

2.3 SOLO分类法应用于物理教学形成性评价的可行性

比格斯的研究表明，个体的学习具有阶段性的特点.在具体的学习任务上同样如此，把个体的学习按不同的SOLO水平进行划分，不同的水平表明个体在具体学习任务上的不同阶段.当学习到达扩展抽象阶段时，个人的功能方式发生变化[注]比格斯等人用功能方式描述表征的抽象水平,他们根据儿童的反应在思维方式上的变化，区分了认知发展的5种功能方式，即感觉运动方式、形象方式、具体符号方式、形式方式和后形式方式，并假设所有的学习均发生在5种功能方式的一种之中.，从而进入了新的更高的发展阶段[5].

在物理学科中，当以教材单元知识作为一个阶段的学习任务进行教学时，不难发现学生对章节知识不断深入的学习过程，正是学生个人的功能方式不断发展的过程.笔者以机械能守恒定律[9]的教学为例对其进行分析.

机械能守恒定律依次分别由“追寻守恒量”、“功”、“功率”、“重力势能”、“探究弹性势能的表达式”、“实验：探究功与速度变化的关系”、“动能和动能定理”、“机械能守恒定律”、“实验：验证机械能守恒定律”、“能量守恒定律与能源”共10节内容组成.

学习第1节之前，学生处于前结构水平，此时对功与能相关的概念并没有清楚的认识，对相关的问题出于混乱的状态.通过学习第1节可以对功与能有一个简单的认识.

学习了第2节后，相当于学习者对本阶段学习任务有了单点结构水平的认识，学生对一个单点(功的概念及计算)知识有了一定的理解，遇到与功有关的问题时会解决.

学习了第3至第5节的内容之后，学生对本阶段学习任务的反应水平已经达到了多点结构水平，即学生对功、功率、重力势能、弹性势能等平行的概念都有了独立的认识.

第6节至第10节主要包含了动能定理和机械能守恒定律两个重要的学习内容.动能定理表述为“力对物体所做的功，等于物体在这个过程中动能的变化”，机械能守恒定律表述为“在只有重力和弹力做功的物体体系内，动能和势能可以相互转化，而总的机械能保持不变”.动能定理阐明了做功与物体动能变化的关系，机械能守恒定律阐明了在一定条件下物体动能与势能之间的转化关系，这正是把前面学习的多方面的知识都关联起来.因此，这部分的内容结束后，学习者可以综合地、关联地解决功与能方面的知识，思维处于关联结构水平.

SOLO分类理论中还存在一个最高的反应水平，即拓展抽象水平，是教材中没有体现出来的，同时也是教学目标没有涉及的较高水平.这个层次旨在考查学生是否可以对功与能的知识进行概括与迁移，从而创造性的完成一些新任务，是对学生思维深层次的要求.

SOLO分类理论的五种反应水平与章节知识的对应关系如图1所示.

图1 SOLO分类理论的五种反应水平与章节知识的对应关系

上述分析表明，学习“机械能守恒定律”的过程就是学生对特定学习任务的认知结构进行建构的过程，物理学科层次递进的教学内容与SOLO分类理论反应层次有一定的对应关系.因此，在物理教学形成性评价中引入SOLO分类理论，就能够根据学生回答教学内容相关问题的外显反应，较为科学地确定不同反应水平学生的认知层次，进而确定其思维发展水平.

3 SOLO分类法在物理教学形成性评价中的应用

SOLO分类理论对物理教学的形成性评价具有积极的指导作用，主要体现在应用SOLO理论指导编制阶段性测验试题和评价学生的思维发展水平.

3.1 应用SOLO理论编制试题

比格斯曾经应用SOLO分类理论编制SOLO试题[10].所谓SOLO试题就是将试题设问编制成符合SOLO认知反应层次(单点结构、多点结构、关联和拓展抽象结构)的小题，使每一小题对应一个SOLO认知反应层次，并以此对学生的反应作出相应认知层次的评定.在此，笔者以考查“机械能守恒定律”传统题目为例，说明如何编制SOLO试题.

【例】如图2所示，光滑水平面AB与竖直面内的半圆形导轨在B点相接，导轨半径为R.一个质量为m的物体将弹簧压缩至A点后由静止释放，在弹力作用下物体获得某一向右速度后脱离弹簧.当它经过B点进入导轨的瞬间，对导轨的压力为其重力的7倍.之后向上运动恰能完成半个圆周运动到达C点.试求：

(1)弹簧开始时的弹性势能;

(2)物体从B点运动至C点克服阻力做的功;

(3)物体离开C点后落回水平面时的动能.

图2

分析：在此应用SOLO理论对此题进行分析.

第(1)问求弹性势能，具体考查三个方面知识： 1)牛顿第二定律求B点的速度；2)利用速度求B点时的动能；3)知道动能与弹性势能的关系.要完成这一问学生必须整体把握各个物理量之间的关系，不仅要联系本章能量转化的知识，还要联系其他章节的知识.达到关联水平的学生才能完整作答.

第(2)问求克服阻力做的功，考查的具体内容包括：1)重力从B点到C点的做功情况；2)B点与C点的动能；3)会用重力与阻力的合力做功等于动能的变化这一关系.这样的题目也需要学生达到关联水平.

第(3)问求落回地面时的动能，具体考查了三方面：1)知道物体离开C点后做平抛运动，只有重力做功；2)知道离开C点时的动能；3)会根据重力做功等于动能的变化这一关系或者根据C点的机械能等于落回地面时的机械能这一关系来解决问题.同样是思维达到关联水平的学生才能作答.

分析表明，本题虽然包含了功、动能、弹性势能、重力势能、动能定理、机械能守恒定律等章节中需要循序渐进掌握的知识，但将这些知识无规则糅杂在三个题目当中;编制试题缺乏理论指导，不能甄别出不同层次学生的思维发展水平.教师把没有达到关联水平的学生归入前结构水平，忽略了处于单点结构水平、多点结构水平的学生，从而无法准确判断学生真实的认知反应水平.

为了克服传统试题的弊端，笔者以上题为例，给出应用SOLO理论进行改进后的设问：

(1)物体从B点运动到C点重力做了多少功？(单点结构水平)

(2)物体在B点时的动能是多少？(多点结构水平)

(3)物体从B点运动至C点克服阻力做的功是多少？物体离开C点后落回水平面时的动能是多少？(关联水平)

应用SOLO理论对设问与解答进行分析.

第(1)问考查重力做功的情况，如果学生能够对此进行解答，则说明他掌握了学习任务中的一个单点知识，即重力的功WG=mgh，表明其对问题的反应处于了单点结构水平.

第(3)问首先求物体从B点到C点克服阻力做的功，考查两方面的知识：1)知道物体从B点到C点重力做功WG=mgh；2)知道从B点到C点物体动能的变化ΔEk=EkC-EkB.同时考查知识之间的联系，即理解重力与阻力的合力做功等于动能变化这一关系Wf-WG=ΔEk，推出Wf=mg·2R+EkC-EkB.本题考查学生是否理解了知识之间的联系，如果学生能够对此进行解答，则表明学生对问题反应处于关联水平.

上述三问是以层次递进方式的提问：从单点结构水平的问题到多点结构水平的问题是对学习任务量变的考查，考查学生掌握知识的多少；从多点结构水平到关联水平的问题是对学习任务质变的考查，考查学生是否能在头脑中形成有关问题的整体结构与顺序.每一问都不能逾越上一问进行设问，同时学生如果不能准确作答前一问也会影响后续一问的作答.这三个设问既相互独立又密不可分，体现了SOLO试题真实评价学生思维发展阶段水平的优点.SOLO试题还可以进行反应抽象拓展水平的设问，以考查学生对知识进行迁移与概括的能力，本题未做有关抽象拓展水平设问的讨论.

3.2 学生作答SOLO试题的评价标准

SOLO试题的评价模式可以避免教师评价的随意性，增加可操作性.根据SOLO分类理论的五个认知反应层次，将试题评价的标准由低到高分为五个不同的等级[11].

A等：对知识完全没有理解并且无法给出问题的解决方案 (评价处于前结构水平的学生)；

B等：明确学习任务中某一个方面的基本内容(评价处于单点结构水平的学生)；

C等：知道学习任务中多方面的知识，但是还不能把这些知识有机的整合起来(评价处于多点结构水平的学生)；

D等：会把所学的内容作为整体相互联系起来，能通过知识之间的联系来解答较为复杂的问题(评价处于关联水平的学生)；

E等：能够对问题进行抽象的概括，使问题本身的意义得到拓展(评价处于抽象拓展水平的学生).

根据以上标准对学生SOLO试题的作答情况做出评定列在表1.

表1 学生反应水平层次评价等级

本文以单元宏观知识为对象,对SOLO分类理论在物理教学形成性评价中的应用做了讨论，为教师在评价学生认知发展层次方面提供一种新的方案.需说明的是，将SOLO理论应用于形成性评价单元试题的设计仅仅是应用的一个方面.实际上， SOLO理论是针对具体的学习任务不同而进行的层次循环递进性评价，它不但能够应用于进行一个学期、学年或整个高中阶段的终结性评价,而且能够应用于每一节课的评价.这些方面还有待进一步研究和探讨.

参考文献

1 闫蒙钢，马旭明.SOLO分类法在化学开放性试题评价中的应用初探.化学教育，2007(12)

2 中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准(实验).北京：人民教育出版社，2003

3 吴有昌.SOLO分类学对布卢姆分类学的突破.华南师范大学学报(社会科学版)，2009(4)

4 黄黎明，颜穗芬.SOLO 分类评价理论及其对新课程改革的启示.天中学刊，2007(6)

5 吴有昌，高凌飚.SOLO分类法在教学评价中的应用.华南师范大学学报(社会科学版)，2008(3)

6 李冰.SOLO分类法在学业评价上的应用.中学语文教学，2007(1)

7 李佳，吴维宁.SOLO分类理论及其教学评价观.教育测量与评价，2009(2)

8 谭朝晖.形成性评价与终结性评价相结合——新课程视野下的教学评价探析.中学教学参考，2010(12)

9 人民教育出版社物理室.普通高中课程标准实验教科书物理·必修2.北京：人民教育出版社，2008.51

10 吴维宁，李佳，孔惠斯.SO LO试题的编制与质量检测.教育测量与评价，2009(3)

11 金燕娜.SOLO分类系统评价模式.外国中小学教育，2000(3)