利用SOLO分类理论进行生物学科学思维的表现性评价

2018-11-29闫白洋

生物学教学 2018年4期

闫白洋

(上海市行知中学 201999)

生物学核心素养中科学思维是指尊重事实和证据，崇尚严谨和务实的求知态度，运用科学的思维方法认识事物、解决实际问题的思维习惯和能力。思维的表现性评价是当前教育评价的热点和难点，本文尝试利用SOLO分类理论进行科学思维核心素养的表现性评价，希望为生物学核心素养测评工作提供一些参考。

1 SOLO分类理论的基本内涵

SOLO(Structure of the Observed Learning Outcome)意为“可观察的学习成果结构”，该理论是由彼格斯和科利斯在皮亚杰的发展阶段论的基础上建立起来的[1，2]。SOLO分类理论目前在国际上已被广泛应用于诸如科学、数学、地理和历史等学科的测评上。该理论认为一个人回答某个问题时所表现出来的思维结构是可检测的，并确认了五个不同的思维水平层次，即前结构层次、单点结构层次、多点结构层次、关联结构层次和抽象拓展结构层次[3]。前结构层次表现为拒绝回答问题或者重新叙述问题；单点结构层次表现为根据某一事件进行概括；多点结构层次表现为根据有限的、孤立的事件进行概括；关联结构层次表现为能在设定的情境或已有的知识内利用相关知识进行概括；抽象扩展层级表现为能对未经历的情境进行概括。SOLO分类理论体现了思维的认知过程，在科学思维评价中有着重要价值[3]。

2 科学思维核心素养与SOLO层级的表现参照

笔者尝试对科学思维水平与SOLO分类层级制定了表现参照表。科学思维核心素养水平一要求学生能够认识到生物学概念，都是基于科学事实经过论证形成的，对应SOLO层级的2和2A；水平二要求学生能够以特定的生物学事实为基础形成简单的生物学概念，对应SOLO层级的3和3A；水平三要求学生能够从不同的生命现象中，基于事实和证据，运用归纳的方法概括出生物学规律，对应SOLO层级的4；水平四要求学生在面对生活中与生物学相关的问题并作出决策时，利用多个相关的生物学大概念或原理，通过逻辑推理阐明个人立场，对应SOLO层级5。SOLO层级1和1A为拒绝问题的回答或者重复问题，归为科学思维无意义(null)表现水平(表1)。

3 利用SOLO分类理论对科学思维进行表现性评价的案例

3.1 考察科学思维的试题案例具体如下：

每年7月～10月，在加拿大、美国阿拉斯加和挪威等地可观赏到三文鱼洄游的奇观。临近产卵期的三文鱼浩浩荡荡地逆流而上，跳跃小瀑布和小堤坝，历经艰辛地回到出生地产卵，随即结束自己的生命。而孵出的小鱼苗将顺流而下回到海洋，通常3～5年长大成熟。据统计，野生三文鱼数量在过去30年内已减少2/3。仅在1994年～1999年间，北美河流的三文鱼年穿行量就从大约20万尾下降到8万尾。自20世纪60年代开始的肆无忌惮的商业捕捞是三文鱼濒临生存警戒线的根本原因。

2015年11月，美国食品药品监督管理局在经过5年食用安全性和3年环境安全性的评估后，批准了转基因三文鱼上市。该转基因三文鱼是在大西洋三文鱼的基因组中导入了两个基因，其中一个是奇努克三文鱼的生长激素基因，从而改变了大西洋三文鱼原有的生长激素调节方式。这些转基因三文鱼经进一步实验处理成为三倍体雌鱼。经过基因修饰后的大西洋三文鱼生长迅速，仅需18个月便能生长到成年体型。

问题：对转基因生物释放到自然界中的担忧之一是：转基因生物中含有的目的基因会通过有性生殖扩散到野生种群的基因库中，从而对遗传多样性造成影响。你认为本例中的转基因三文鱼是否会发生此种情况？为什么?

3.2 对学生科学思维的表现性评价本题试以社会广泛关注的转基因三文鱼上市为情境，运用减数分裂与有性生殖、基因工程以及生物多样性保护等相关内容，主要考查学生运用科学思维解决问题的能力。正确解答本题需学生具备理性思维三、四级水平。

3.2.1 科学思维水平无意义表现评价在此水平学生的答案可能是空白或者“可能会发生，也可能不会发生”。

第一位学生拒绝回答问题，回避问题，属于SOLO层级1；而第二位学生试图回答问题，但给出了无意义的答案，所以属于SOLO层级1A。此类答案均属于科学思维水平无意义表现。

3.2.2 科学思维水平一的表现评价在此水平学生的答案可能是“会发生，因为三文鱼是转基因的”“不会发生，因为三文鱼已被批准上市”和“不会发生，因为三文鱼有外源基因，且是三倍体”。

在第一位学生和第二位学生回答中，学生都选择了材料中提供的具体信息，但是他们都只给出一个因素而不是把它们综合起来。这种单维度的认识意味着，该学生没有完全理解材料的多个信息，属于SOLO层级2。第三位学生的回答可以归为2A的过渡阶段，因为他注意了两个因素，但无法协调两者之间的矛盾，只是直接阐述，没有具体分析，因此介于单点与多点的过渡性回答。此类回答均可以看出该学生已经达到科学思维水平一的要求。

3.2.3 科学思维水平二的表现评价在此水平学生的答案可能是“不会发生此种情况，因为转基因三文鱼是三倍体，而且已经被批准上市”“不会发生此种情况，因为转基因三文鱼虽有外源基因，但是三倍体，被批准上市”。

第一位学生回答基于素材中两个相一致的事实提出的，且得出了正确的答案，属于SOLO层级3。第二位学生已经注意了转基因三文鱼的外源基因、三倍体和批准上市等多个信息，但是无法解释具体原因，只是片面地综合素材，属于3A的过渡性回答。此类回答可以看出该学生能够以特定的生物学事实为基础形成简单的生物学概念，达到科学思维水平二的要求。

3.2.4 科学思维水平三的表现评价在此水平学生的答案可能是“不会发生此种情况，虽然转基因三文鱼含有外源基因，外源基因必须通过有性生殖才能扩散到野生种群的基因库中，但此三文鱼是三倍体生物，无法进行减数分离形成可育的配子，无法进行有性生殖，无法扩散到野生种群基因库中，无法改变遗传多样性。”

该答案能够使用素材中的大部分信息，包括转基因三文鱼是转基因生物，且有外源基因；三倍体无法生成可育配子无法扩散等等，并在是否破坏遗传多样性的给定情境下，建立它们之间的相互联系，并对外源基因和三倍体生物之间相互矛盾的信息做出了详细解释。属于SOLO层级4，达到了科学思维水平三的要求。

3.2.5 科学思维水平四的表现评价在此水平学生的答案可能是“不会发生此种情况，主要原因包括理论和实践两个层面。从理论上讲，如果要对遗传多样性造成影响，必须包括两个要素：一是有外源基因，二是能通过有性生殖扩散到野生种群的基因库中，而转基因三文鱼只有其中一个要素，就是有奇努克三文鱼的生长激素基因，但是因为它是三倍体，无法进行有性生殖，因此不能进行扩散，也就无法影响遗传多样性。从实践方面来看，美国食品药品监督管理局在经过5年食用安全性和3年环境安全性的评估是安全的。综上两个方面，可以得出不会发生此种情况。”

这个回答表明了该位学生对问题的分析具有系统性，能够将具体的事情分析转化为抽象原理，能够认识到转基因三文鱼的特点是否破坏遗传多样性只是其中一个案例。并使用素材支持他的推论，从理论和实践两个方面进行综合分析，表现出抽象扩展结构的特点，既考虑素材中不一致的部分，做出解释，得出可能的结果。此答案属于SOLO层级5，达到了科学思维水平四的要求。