基于SOLO分类理论进行“生物的协同进化”论证式教学

丁 晴 （宁波市镇海区龙赛中学 浙江宁波 315200）

《普通高中生物学课程标准（2017年版）》指出，科学思维作为生物学学科核心素养之一，是指尊重事实和证据，崇尚严谨和务实的求知态度，运用科学的思维认识事物、解决实际问题的思维习惯和能力[1]。论证式教学法是一个非常有效的体现并提升学生科学思维的教学方法。学生科学思维差异性很大，结合SOLO 分类理论进行评价，可较清楚地呈现学生思维水平及其最近发展区，有助于教师在今后的教学中进行调整，以促进学生素养的提升。

1 理论研究概述

1.1 论证式教学法 论证式教学法指将科学领域论证工作的方式引入课堂，使学生经历类似科学家的论证过程，促进学生理解科学概念和科学本质，从而发展学生的科学思维的教学方法。论证模型有多种，本文拟采用2006年麦克尼尔（McNeill）提出的CER 论证模型（图1）[2]。该模型包含主张、证据和推理3 个要素。主张即观点；证据是支持主张的、关于自然界的事实，通常包括对自然界的观察、测量或实验的研究结果等；推理是解释证据如何支持主张的过程，需要使用恰当的科学概念或原理建立证据和主张的逻辑联系[2]。对于初学者，推理的难度较大，常被学生忽略，学生较难在论证中清楚表达推理的过程。教师应鼓励学生关注推理的过程而不是正确的答案，寻找清晰的推理和评判他人的论证。在教学过程中教师需要适当引导，例如，构建一定的语言模式，作清晰的示范等。

图1 CER 论证模型[2]

1.2 SOLO 分类理论 SOLO 分类评价理论是比格斯教授在皮亚杰认知发展理论的基础上提出的一种学生学业评价方法，是一种以等级描述为特征的质性评价方法。SOLO 分类理论将学生的认知发展水平划分为5 个层次，从低到高依次为：前结构水平、单一结构水平、多元结构水平、关联结构水平和扩展抽象结构水平。最初，该理论在国际上被广泛应用于评价学生科学、数学、地理学、历史和语言等学科的学习成果。近年来，SOLO 分类理论的应用已被拓展到课程设计、教学和评价等整个教学体系[3]。目前，该理论在高中生物学教学评价中的应用较少。本文尝试在论证式教学中利用SOLO 分类理论评价学生的科学思维水平，从而找到其最近发展区。所谓最近发展区即介于学生自已实力所能达到的水平与经别人给予协助后可能达到的水平二者之间的差距。便于今后在开展教学过程中，促进学生科学思维能力的螺旋式提升。

2 协同进化教学过程

2.1 源于书本，创设情境：达尔文推测生有细长吸管式口器昆虫的存在

情境：阅读人教版（2019年新版）教材第119页图及问题探讨：达尔文发现长有细长花距的兰花，并推测生有细长吸管式口器昆虫的存在。

问题：1）达尔文作出上述推测的理由是什么？2）如果后来未发现这样的蛾类昆虫，能否说明达尔文的推测是错误的？

活动：学生独立思考或同伴之间简单讨论，回答以上2 个问题，若无这样的昆虫存在，则兰花无法传粉繁殖，兰花的长花距和飞蛾的长口器在结构和功能上相互适应，可实现种间互助。若后来未发现这样的蛾类也只能说明是暂时未发现。引出兰花和飞蛾通过种间互助实现进化。

2.2 基于证据，科学论证：论证生物的协同进化方式基于前面的情境，教师追问：是否所有生物都是通过类似的种间互助形式实现进化的？你的观点是什么？你的证据是什么？你的证据和观点之间有什么联系？你的推理是什么？

活动：教师指导学生以学案中的资料、教材案例和自身储备知识为证据，论证生物的进化方式。提示学生：1）可对所给资料进行分类；2）以情境中的兰花和飞蛾为例，示范如何利用证据进行推理形成主张；3）需在小组合作的基础上，以小组为单位进行陈述。学生通过小组合作，利用学案中的资料：替花传粉的鸟类、蚂蚁和灰蝶种间互助、加拉帕戈斯群岛雀科鸟类喙长度的进化、空气成分和生物代谢类型的变化、裸岩的演替过程，以及教材案例和自身储备知识，分析证据、推理解释、形成主张。每组由一位代表汇报阐述，其他组补充或质疑辩驳他人的论证（图2）[4]。通过互动论证后最终形成的论证过程图如图3 所示，最终形成的主张为：不同物种之间、生物与无机环境相互影响实现协同进化。

图2 互动的科学论证过程

图3 “生物进化方式”论证过程图

在论证过程中，学生学习如何运用证据支持观点、评价他人证据与观点的合理性、产生质疑、修正模型，最终达成可接受的共同主张，尤其体现了小组合作、语言表达、科学思维能力的提升。

3 制定细致的科学思维评价表，有针对性地评价科学思维能力

SOLO 分类理论将学生的思维结构水平划分为5 个层次，但在实际操作过程中，学生会体现出更多层次的差异，例如，2 位学生均处在联结结构层次，能多角度分析协同进化并与其他知识联系，但其中一位掌握知识点不到位且有错误，另一位则能构建完整的知识体系，显然二者的思维能力有差异。为了能更准确地区分学生思维结构水平把握学生思维状况，从而更有效地开展教学，有针对性地发展学生科学思维能力，本文尝试从学生在论证过程中体现的科学思维状况，制定更细致的划分量表（表1）。

表1 科学思维能力等级划分

4 反思

SOLO 分类理论的5 个层次中，前3 个层次是基础知识的积累，后2 个层次是思维结构的飞跃。而CER 论证模型的3 个要素中，推理过程尤其能体现学生的科学思维。在本次教学中，学生普遍呈现推理能力较弱的现象，知识联结能力和运用能力不足，多数学生处于层次5 或层次6。提示教师在日常教学过程中要让学生注重夯实基础知识，并锻炼推理能力，从而更有效促进学生科学思维的发展。