SOLO 分类下的学生自主创新实验评价与教学

李 进 汤金波

（1.南京师范大学附属中学仙林学校初中部，南京 210000；2.南京师范大学附属中学树人学校，南京 210000）

学生是学习的主体，提高学生的自主学习能力是教学的重要任务，物理学科又是以实验为基础、以创新为目标的学科。基于以上认识，学生自主创新实验被作为一种“常态化”的物理课堂教学模式，由汤金波老师首倡，经过多名教师近十年的课堂教学实践，现已证实该模式下学生学习物理的兴趣浓厚、成绩和能力均大幅提高。［1］实践中还发现学生自主创新实验教学完全符合佐藤学的“三种对话”理论：学生自主创新实验教学中，课前学生自主完成教师布置的实验作业，即与自然世界对话；课上再以实物、视频、书面报告等的形式展现，并通过师生、生生对话对实验作业进行纠错、改进，即与他人对话；课后学生对实验作业中的问题或经验作深刻反思，并进一步创新，即与自己对话。因此，在学生自主创新实验模式下的物理课堂教学中，学生经历真实践、真探究、真思考，学生的各项物理学科核心素养能得到不断提升。

当然，学生的自主学习能力、创新能力以及动手操作能力，概括与表述能力都不可能“自然发展”。怎么衡量学生的自主创新实验的水平？怎么帮助学生有向有序进阶提升自主创新实验能力呢？一方面需要用SOLO 分类法建立一个用来衡量的标准，保证学生的能力水平标度统一和准确测量；另一方面需要教师有计划有步骤地培育学生的各项能力发展。

一、SOLO 分类评价法简介

“SOLO”是 Structure of the Observed Learning Outcome 的缩写，可译为可观察到的学习结果的结构。SOLO 分类评价法是对皮亚杰的认知发展阶段理论的可操化处理，把学生的思维水平从简单到复杂、从具体到抽象按照由低到高的次序设置5 个层次：前结构水平（P）、单点结构水平（U）、多点结构水平（M）、关联结构水平（R）和抽象拓展結构水平（E）（如图1 所示）。SOLO 分类理论的前三种思维水平属于量的积累，而后两种思维水平属于质的飞跃，各思维水平之间的关系可以形象地用图1 来表述［2］。

图1 SOLO 思维层次

在SOLO 思维层次分类的视角下，不难发现初次接触物理的学生思维水平大多处于单点结构，只有通过指导，才能实现大多数学生的思维水平上升到多点结构和关联结构，继而达到拓展抽象结构。帮助低水平的学生完成向高水平结构的过渡，需要巧妙设计教学方法。学生自主创新教学模式的出现，为学生实验探究能力进阶教学提供了参考。

二、学生自主创新实验能力水平分级评价

从教、学、评相统一的角度看，对学生自主创新实验能力水平按照一定的标准进行分级，有利于教学实施，有助于教师审视学生能力发展的过程，能帮助学生有目标地进阶性提升自身能力。学生自主创新实验能力水平分级的具体操作步骤如下：

1.依据SOLO 分类理论及学生自主创新实验特点确定评价级别

学生自主创新实验中学生的“玩实验”一般要经历仿、展、疑、释、创等学习环节，其中仿属于前结构水平，显然不能让学生止步于简单的仿，教师要运用和发挥“欲言又止、一知半解、将错就错、袖手旁观”等教学“艺术”手段继续引导学生玩中有乐、玩中有获，从而实现学习能力进阶。过去很长一段时间，教师都是凭借多年教学积累的丰富经验来判断学生的能力水平，促使进阶的方法、方式有随机性。高水平教师的引导堪称艺术，然而不是所有老师都有着丰富的经验，需要一个相对标准化的甄别与培优的体系，供更多教师在教学中参考。SOLO 分类法为学生自主创新实验能力水平分级提供了重要依据，如表1 所示，学生自主创新实验的5 个评价级别向上与SOLO 的5 个思维层次以及课程标准中认知要求相对应，向下与学生自主创新实验的教学流程和学生学习环节一致。其具体内容有：无中生有、有中取优、优中求全、全中能联、联中得创。

表1 学生自主创新实验评价级别及其教学环节与SOLO 思维层次对应关系

学生自主创新实验的5 个级别虽然是以阶梯式呈现的，但是也是融合的。学生进阶的过程可以是连续的梯进，也可以是非连续的跃进。其中“无中生有”对应着SOLO 思维层次的前结构水平，这一水平虽然处于基础地位，但不可或缺，学生是否有自主性主要体现在此，该级别对学生实验作业的全面性、精致度、关联度要求都不高，只要学生积极思考，按时完成教师布置的任务，都应给予鼓励；学生自主学，但不是独自学，“有中取优、优中求全、全中能联”这几个级别的评价与进阶都是课堂交往中实现的，这是课堂教学的意义所在，是教师、同学的存在价值所在。教师引导学生从全面性、精致度、关联度等方面，让学生把自己的实验作业与本班其他同学的实验作业比较，还可以与其他班同学的实验作业，甚至往届优秀作业对比，从而发现自己作业中存在的不足或优点；“联中得创”是最高级别的，对于学生个体来说，由于学习时间有限，根据课标的要求，确实也没有必要每个实验作业都达到这一级别，只要在一段时间内，有一两个最高级别的作业就可以认定水平达到了该级别。

2.编制、预试、修订评价工具，选择合适的测量手段和统计方法

学生的认知发展是有规律的，教学工作也是有课程标准的，所以教师不可以主观地强制学生超越认知能力，随意提高认知要求。但是对于学生个体来说，认知发展水平是有差异的，有必要让学生个体根据自身的能力、兴趣、意愿自主选择进阶的跨度和速度，这就需要有一个科学的评价体系客观地存在。那么，编制、预试、修订量化评价表等工具，选择合适的测量手段和统计方法显得尤为重要了。

表2 学生自主创新实验水平量化评价体系

每个等级都设置5 个衡量指标，每完成1 项指标得1 分，得3 分及3 分以上方可认定达到该级别。当然，这些衡量指标要更加科学，还需要在实际运用中不断地完善，也需要借助具体的测量数据作为支撑，教师不能主观臆断。

3.收集各种数据，分析处理数据，得出能为教学决策服务的结论

设定了衡量指标后，还需要收集学生在自主创新实验活动中的各种数据。一方面要获取教学活动中的基础数据，比如，作业完成的时间、次数，实验视频的时长，实验作品的成本，课前、课上、课后交流的时间、交流的广度等数据；另一方面，实际操作中，还有很多工作要做，教师要充分用好信息技术以及学生分组等手段，还要运用SOLO 分类法编制问题串、课堂习题或质量检测试题等，可以更加快捷地获取学生的自主创新实验能力水平数据。

在教学中，教师要对评价的结果进行认真分析，从不同的角度找出因果关系，确认产生的原因，把评价和指导结合起来，并通过及时的、具体的、启发性的信息反馈，使学生在独立地观察、质疑、实验、分析和交流等行动中达成学习目标。

三、学生自主创新实验进阶教学流程

在核心素养理念下，物理教学中培养学生的科学探究能力是非常有必要的。科学探究又分为实验探究和推理论证。初中物理教学应以实验探究为主，逐步提升学生的推理论证能力。高中物理教学，在实验探究的基础上进一步加强推理论证能力。学生自主创新实验教学模式不仅可以在初中物理课堂教学运用，在高中物理课堂教学中也可以发挥作用。学生进入自主研究的状态后，人为划分的学段已经没有实际意义了，也就是说学段划分是针对群体统计的结果，对于学生个体的进阶不能受限于学段的划分。下面以一个可以跨越初高中的探究活动“探究滑动摩擦力大小影响因素”为案例，谈一下学生自主创新实验进阶教学的一般流程。

1.实验任务布置

在单元教学设计下，实验作业一般以开放性问题为主，通常在上课前的周末发布，给学生做实验留足时间。如摩擦力无处不在，通过实验探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关，对我们深入认识摩擦力有着重要意义。同学们，请你课前利用自己身边的实验器材、生活物品自主设计一个小实验研究一下吧！注意要翔实记录实验情况，及时在学习群中发布或把实验实物带至课堂上展示哦！

2.收集整理，展示作业

学生的实验作业大多数会以视频的形式发布在群中，或直接发送给教师。收集学生的每一个实验作业是教师必做的工作。学生的实验作业“从无到有”是一个了不起的成绩，如果不收集、不回应、不评价，学生就会懈怠，能力难以进阶。收作业后可以按照班级存放，也可以按照实验名称存放。实际教学中发现，学生完成实验作业的情况有原创的，也有模仿的，有积极及时的，也有疲于应付的，所以要及时整理，对学生的实验作业按照学生自主创新实验水平量化评价体系初定等级，并发现学生实验中存在的问题，找到实验作业中的不足或亮点。

3.组织学生对展示的实验作业纠错

挑选好典型实验作品，即“有中选优”。挑选时，尤其要留意能体现学生达到多点思维结构层次的实验作业，针对这类作业设计好问题串，以备课堂上组织学生研讨。例如，探究滑动摩擦力大小的影响因素中，不同的学生交的作业不同，有专注于怎么保证摩擦力测量更准确问题的，有专注于如何保证作为研究对象的物块匀速直线运动的，还有试图更加快捷地改变研究变量的。

然而，学生的实验作业大多是有问题的，甚至有明显的科学性错误，这就需要组织学生对展示的实验作业进行纠错。如图2 所示，有学生认为把物块下的木板的一端支起来，物块对木板的压力减小了，其他操作不变，也可以探究滑动摩擦力大小与压力有关。显然这样做是有问题的，如果是在初中阶段，压力为什么减小是难以解释的，何况这个时候弹簧测力计测得值不是摩擦力的大小。如果放到高中阶段，研究这个实验的价值更大。所以，组织纠错活动，教师挑选实验资源要根据学情以及教学需要来定。

图2 探究滑动摩擦力大小与压力有关

4.头脑风暴，组织学生改进实验作业

上述有问题的实验，对于初中学生来说，不必从理论上深究，运用好的话倒是可以充分显示学生自主创新实验的魅力。笔者在教学中，组织过学生讨论这一实验的改进，意想不到的是有学生提出了两个创新方案：一是把重物分两次放在水平和倾斜的放置较长的塑料尺上，根据观察塑料尺的形变程度验证了压力大小是变化的；二是如图3 所示，在物块下面放置几支圆珠笔芯，变滑动为滚动，大大减小摩擦力至可忽略的程度，先测量出重力沿斜面向下的分力大小，然后用原来沿斜面拉物块的拉力大小减去重力沿斜面向下的分力大小，得出斜面倾斜时，物块匀速直线运动时受到木板对其的摩擦力大小，从而发现滑动摩擦力大小与压力大小的关系。虽然，这样的改进还没有教材上原实验简便，但是意义大有不同。已经显示出学生的多点结构思维水平向关联思维的水平发展了。

图3 探究滑动摩擦力大小与压力有关实验改进

5.指向深度学习，引导创新

根据SOLO 思维层次分类法可知，思维发展的最高层次是抽象拓展结构层级，与之对应的是学生自主创新实验的创新层级。这需要教师的引导，让学生逐步走向深度学习。当然，不是一定要所有学生把所有实验都搞出创新的作业，但是只要本着科学进阶教学的原则，创新作业是有的，也会给教师和学生带来惊喜。本文仅就探究滑动摩擦的影响因素实验，笔者在坚持实践学生自主创新模式教学中，收集整理了多个方面创新：（1）实验研究的问题有新意，如利用DIS 传感器研究摩擦力速度温度三者关系；［3］（2）实验方案有新意，用一只篮球鞋和一只足球鞋研究摩擦力与粗糙程度的关系等；（3）实验器材新颖独特，如用传送带研究摩擦力大小与速度的关系等。

四、结语

在SOLO 分类下学生自主创新实验教、学、评是一致的，教的任务是为了学生的能力进阶，而进阶要有参考性，有标度。再次审视SOLO 分类法，可以发现其思维层次划分可以分为三个阶段，即“集、聚、化”。“集”是指前结构层次，该层次虽然处于SOLO 思维层次的低水平级别，但是可以显示出学生“与世界、自然或生活对话”的情况，即便此刻学生的认识是弥漫的、点状的，也是不可缺少，是学习发生的基础，这正是学生自主创新实验教学中的布置收集学生实验作业的环节；“聚”是中间的三种思维层级，它们不仅是量的积累，而是将片面的认知建构为概念的过程，要经历串成线、编成面、叠成体一系列思维操作，在这个过程中学生要与教师、同学、家人等他人充分对话，这一思维操作对应的是课堂教学，是集中体现教师课堂加以能力的环节，对于有志于使用学生自主创新实验教学模式授课的教师来说，要在这一环节上多下功夫，研究自身还有哪些能力需要提升；“化”是抽象拓展结构水平层级，达到这一层级是真正的质的飞跃，是结出果实的时刻，学生只有与自己对话才能到达这一层级，这是学生自主创新实验教学的价值所在，也是广大学生自主创新实验人的期望和追求。