基于SOLO理论在探究智能穿戴技术中的实践研究

张红妹

一、研究背景

智能穿戴的思想和设备的雏形在20世纪60年代已出现，而具备智能可穿戴式的设备则于20世纪70～80年代开始出现，但其技术的研发维持在较小的规模，计算器腕表开始流行。在进入21世纪之后，智能穿戴设备出现在科幻电影中，这项技术才真正开始有了新的发展。2012年6月的谷歌I/O大会上，谢盖儿·布林为与会者带来了谷歌眼镜，向人们宣告了智能穿戴纪元的到来。

智能穿戴，顾名思义就是能够穿戴到人身上的设备，如眼镜、手套、手表、服饰及鞋等等，能实现人和这些设备的交流互动，建立关系，通过这些设备使人的生活更加信息化、智能化，实现技术与人们的互动。如果我们长时间盯着屏幕，它会提出建议：你可以站起来伸伸腰、抬抬腿了，可以出去散散步了。

高中通用技术必修1、必修2和选择性必修模块“现代家政技术”“电子技术”等课程都涉及智能穿戴技术，旨在帮助学生掌握常见的、与生活相关的技术知识与技能，初步形成科学地利用技术创造美好生活的意识与能力。通过智能穿戴技术的学习，了解技术的概念，初步形成科学而健康的技术观，知道技术的最新进展，能以健康理念和技术理性参与讨论和评价，并利用必备的技术素养为自己及家人创造安全环境和健康便利的生活。探究智能穿戴技术旨在帮助学生掌握常见的、与家庭生活相关的技术知识与技能，初步形成科学地利用技术创造美好生活的意识与能力。

二、理论依据

高中学生的思维能力应具备根据已知条件、利用经验和能力等进行相应的概括、解答问题，也能运用知识对未曾经历的情景进行概括。老师提出相同的问题，学生的答案不会完全相同，有的全面、周全、逻辑性强，有的不着边际、离题，这也就是说明他们的概括、归纳能力存在差异。而这跟学生的认知结构有关，可我们又很难区分每个学生的认知结构水平。

但SOLO分类理论告知我们，测量一个人的认知发展阶段（水平）并不是教师一定要关注的问题。教师更应关心的是教学之后发生的变化，而不是那些相对来说不受教学影响的东西，知道某个学生的IQ值为78，就据此对他将来的表现做出预测，这种做法可能恰当，也有可能不恰当。但如果对学生的回答进行归类，根据回答问题的情况来分析其思维能力，运用SOLO分类理论就可以初步判断学生的认知水平有没有达到这一年龄段的基本水平。

SOLO分类理论将不同年龄学生认知发展基本阶段和回答层次进行了梳理：4—6岁是前结构，问题线索和解答混淆；7—9岁是单点结构，相关回答能区分线索和一个相关的方面；10—12岁是多点结构，回答的问题中包含多个或对某个概念或素材；13—15岁是关联结构，能将各个概念相互联系起来；16岁以上，高中学生是抽象扩展结构，学生不仅需要对已知素材进行编码，而且还要理解已知信息与首要的抽象原理的关联，导出假设并将其应用到相应的知识上。

三、实践研究

穿戴式智能技术在工业、医疗、军事、教育、娱乐等诸多领域都有重要的研究价值和应用潜力，学生熟悉的智能手表、智能眼镜等穿戴式智能设备为人们提供了专属的、个性化的服务，是人和科技的一种交互方式。而设备的计算方式要以本地化计算为主，只有这样才能准确地定位和感知每个用户的数据，形成个人随身移动设备上独一无二的数据。如今，智能穿戴已发展成为人体的一部分，就像皮肤、手臂一样。在更远的未来，手机可能只需向人体植入一个芯片，跟人的亲密程度可能远远超过家人。

以《现代家政技术》课程为例。本课程介绍了智能穿戴技术，让学生知道智能穿戴有哪些产品，怎样深刻地影响了人类的生活，从而再去探究所涉及的智能技术。我根据SOLO分类理论厘清学生回答问题所处的能力水平和思维层次，将学生分成若干小组，以小组为单位进行智能穿戴技术的学习，展开讨论、交流和归纳。

（一）SOLO分层理论的能力与思维层次

（二）梳理问题与回答的结构层次

学生通过阅读教材、观看视频，交流见过、听过、用过的智能设备，如智能手机、智能手环、智能手表、智能眼镜，结合生活经验、已有知识回答下列问题，我根据其回答得到学生的思维层次。老师了解了学生的能力，再有针对性地辅导，学生的思维从前结构慢慢提升到抽象扩展结构。

问题1：智能穿戴产品涉及哪些技术？

1.前结构

学生：不清楚。

2.单点结构

学生：智能穿戴设备如智能手表，它需要芯片。

3.多点结构

学生：智能穿戴设备如智能手机，它需要芯片、屏幕、存储器、摄像头技术。

4.关联结构

学生：智能穿戴设备中涉及的技术有芯片、存储器、屏幕和摄像头外，还需要一个处理器。

5.抽象扩展结构

学生：智能穿戴產品如手机，设计的技术有芯片、处理器、存储器、屏幕、摄像头，其中摄像头是智能手机最核心的技术。

问题2：智能穿戴产品有哪些功能？请列举其功能。

1.前结构

学生：我的手机是智能的，但被父母没收了。

2.单点结构

学生：智能穿戴设备如智能手表，它的功能是可以打电话。

3.多点结构

学生：智能穿戴设备如智能手机，除了基本的打电话功能外，还有拍照、上网浏览网页、购物等功能。

4.关联结构

学生：智能穿戴设备更像一台移动电脑，具有独立的操作系统。智能手机能上网，所以，我们可以打游戏、出门导航。

5.抽象扩展结构

学生：智能穿戴产品如手机，更像个人电脑，具有独立的操作系统、运行空间，可以自行安装软件、游戏、导航等第三方服务商提供的程序，还可以通过移动通讯网络来实现手机上网。智能手机可以下载软件，如微信、腾讯QQ、美颜相机、百度地图、高德地图，如美颜相机能自动补光、美颜、存储、上传等。人们出行使用导航功能，只需输入起点、终点后，手机导航还能提供多种模式的选择，走高速还是路面、距离最短还是红绿灯最少，一路有语音提示测速、违章拍照等等。

问题3：说说智能穿戴产品的利与弊。

1.前结构

学生：我不是很清楚。

2.单点结构

学生：智能穿戴设备如智能手表，优点是方便了人与人之间的沟通，缺点就是电池使用时间太短。

3.多点结构

学生：智能穿戴设备如智能手机，优点大于缺点，大大缩短了人与人之间的交流成本，基本实现了电脑的功能，方便了办公、处理信息等。缺点就是使用智能手机，人会有依赖性，对眼睛也不好。

4.关联结构

学生：我认为智能穿戴设备优点就是大大提高了我们处理事情的效率，提高用户的个性化服务，如拍照有美颜功能，出门有导航功能。缺点是所有的智能产品的生命力有限，淘汰的速度很快，导致电子垃圾快速增长。其次，人们对智能手机会产生依赖，玩游戏可以随时随地，使用久了还会伤害眼睛。

5.抽象扩展结构

学生：智能穿戴产品如手机，只要有网络或流量，智能手机的QQ、微信，把沟通变得极其方便，传输文件变得快速便捷，使得手机的容量不断增大，导致手机淘汰的速度也加快；智能手机出现后，人们买东西都使用了微信、支付宝支付，避免了现金的丢失、假钞和携带不便等问题，但手机一旦遗失，会很麻烦；智能手机改变了支付方式、交流方式、购物方式，也方便了出行等等，从而推动对网络、网速的要求，从2G、4G到如今的5G，智能手机让我们能快速下载视频、交流没有延迟、随时随地可以学习。但智能手机的无所不能，也带来了很多健康问题，如辐射、伤眼，人们过度依赖手机，也导致用户信息的泄密；手机的淘汰率逐步上升，怎么处理电子垃圾更是人类面临的一大问题。

（三）适时引导，提升认知结构水平

从以上三个问题的回答，我们可以判断出学生当前的认知水平，教师应根据学生的回答做出恰当的引导，拓展他们的思路，将回答与问题、线索联系起来，进行分析、归纳，达到合乎逻辑的思维演绎，提升认知结构水平。

处于单点结构的学生，他们没有回答出智能穿戴设备所用到的技术，没有列举功能与智能空戴技术的利弊。线索与回答都不存在逻辑关系，回答与问题无关，没有关联。老师可通过视频、实物展示引导学生探究智能穿戴产品所需技术、功能及利弊。

处于单点结构的学生，他们只回答出智能穿戴设备的单个技术和功能，分析优点与缺点也比较表面。老师可展示智能手表、提供学习资料，请使用过智能手表的同学做介绍，让学生探究其功能、分析电池使用时间太短的原因。

处于多点结构的学生，能说出智能穿戴设备的多种技术和功能，但各技术之间相互没有联系起来，功能与利弊同样也是。老师可通过某一技术让学生探讨其功能，由功能引申到利弊，打通技术、功能与利弊之间的逻辑关系。

处于关联结构的学生，能清楚地表述智能穿戴设备所需的技术，并形象地描述智能手机就似一台移动电脑，功能与技术是有关联的，技术决定智能手机的功能。阐述很完整、逻辑性强。老师引导学生探究智能手机的技术、功能上概括其相应的优缺点，探究智能手机功能还有哪些，探究对应的、比较显著的优缺点。

抽象扩展结构的学生，能根据前面同学的回答，结合自己生活中的经验、学过的知识，经过分析、概括、歸纳，能多角度地考虑问题，详细分析了智能手机的技术与功能，及这些功能带来的利与弊。思维呈现放射状，结论是开放的、不唯一的，使用智能手机想到网络、电子垃圾等等，兼容了多个不同的答案。

四、SOLO结构层次对问题设计的启发

SOLO分类是评价学生能力和思维的工具，老师可以根据学生回答问题的情况，进行循循善诱。不同学生，其思维结构有很大不同，分析、概括、归纳能力都不同；老师设计的问题，学生回答之前，基本不知道他的思维处于什么层次。第一个学生的回答可能是前结构，也有可能多点结构，甚至有可能是抽象扩展结构。如果第一个学生的回答处于前结构，那么处于单点结构、多点结构、关联结构、抽象扩展结构的学生就会觉得太简单，导致对问题失去兴趣；如果第一个学生的思维处于抽象扩展结构，那处于前面思维结构的学生就觉得问题太难，产生困扰心理。当我们的问题无法确定学生所处的思维结构时，老师应设计多种方案，提供多种线索（视频、图片、资料），引导学生的思维由单点向多点、关联、抽象扩展发展，可通过合作学习、探究学习等方式，倡导逻辑思维能力强的学生帮助单点结构思维的同学分享自己的思考、分析问题的过程，判断、归纳的理由等。

值得强调的是，一个学生在某问题上的表现，不能简单判定他的思维就是处于什么结构，很多情况下因问题而异。一节课中，学生对这个问题，他的思维处于单点结构，对另一个问题，他的思维可能处于多点结构。其次，学生回答问题的抽象扩展能力还与给予思考问题的时间有关，也与是思考还是用笔记录有关。所以，我们老师应以公正、发展的眼光看待学生的表现，不能以单个问题对学生做出片面的评价。

通用技术课程中对智能穿戴技术的介绍，重在培养学生的技术意识能力、对技术问题的感知与领悟，根据某一技术对人、社会、环境的影响，做出理性、客观的分析，形成一定的安全意识、责任意识。所以，根据学情灵活设计多层次的问题，才能满足学生不同层次的思维能力，从而提升学生的思维结构。