基于SOLO分类理论的人教版新教材习题分析及教学建议

郝建仕

(重庆市第八中学校 重庆 401120)

人教版高中生物学2019 版新教材在习题设计上有很大变化,除了考查学生对所学知识的掌握情况,更加注重发展学生的核心素养,特别是解决实际问题的能力。基于SOLO分类评价理论,根据学生解决问题时需要涉及的要素以及要素间的关联对人教版新教材《必修1·分子与细胞》的课后习题进行SOLO 层次分类,并对习题进行特征分析,依据教材习题特点和习题育人价值提出相应的教学建议。

1 习题评价体系的建构

1.1 评价体系维度的确定

教材习题的设计是建立在考查生物学知识基础上的,习题除了可以帮助学生巩固知识,还可以评价知识掌握的程度。学生在运用不同类型的生物学知识解决问题时,会表现出不同水平的能力。因此,将知识类型可作为评价体系的第一个维度。依据安德森等修订的布鲁姆教育目标分类学中知识维度的划分,将知识类型主要分为4 类,具体见表1。

表1 生物学知识类型的划分

《普通高中生物学课程标准(2017年版2020年修订)》(以下简称《课程标准》)中提出,教材习题的设计应当注重与生产和生活实际相联系,特别是学生的生活经验,基于此创设问题情境,让学生在情境中解决实际问题,发展学生核心素养。问题与情境的契合度越高,对学生解决问题能力的要求也就越高。因此,把问题与情境的契合度作为评价体系的第二个维度。参考殷婉云等的研究,用SOLO分类评价理论对习题情境的契合度进行科学分级,具体分级细则见表2。

表2 根据SOLO 理论对习题情境契合度的科学分级

学生在情境化问题下,运用不同类型的知识解决问题时,需要借助大脑的思维活动。科学思维是学生核心素养的重要组成部分,思维水平的深度可以反映学生解决问题的能力大小。因此,将思维水平作为评价体系的第三个维度。参考常晓芳的研究,用SOLO分类评价理论对习题在思维结构水平上分类,具体见表3。

表3 基于SOLO 理论的习题思维结构水平及含义

1.2 习题难度水平评价体系的划分

SOLO分类评价理论将学生“可观察的学习成果”分为由浅入深的5 个层次,基于上述三个评价维度,可以将习题设计的难易程度大致划分为五类,具体见表4。

表4 基于SOLO 理论的习题难度水平评价体系

2 习题特征分析及教学建议

基于习题难度水平评价体系,通过计算每章、节习题加权平均值,表示习题SOLO 层次的综合水平,用于分析每章、节习题间的整体情况。计算习题SOLO 层次的综合水平公式如下:

其中,d表示SOLO 层次的综合水平取值;di为该题目SOLO 层次的权重(由于习题是针对本节所学的概念或原理等的考查,不存在前结构水平的习题,因此将其设为0,其它依难易程度分别取1,2,3,4);ni则表示这组题目中属于SOLO 层次的第i个水平的题目个数,其总和等于该组题目的总数n。根据公式,得到人教版新教材必修一每章“练习与应用”栏目习题和“复习与提高”栏目习题的SOLO 层次统计数据,并用折线图表示,如图1所示。

图1 新教材必修一习题SOLO 层次综合水平变化曲线

2.1 层次性

新教材习题设计特别重视难易程度,在不同栏目的习题中,发挥习题在学生概念建构、知识迁移、问题解决等方面的作用。如图1所示,曲线在第五章处有“拐点”也是“最高点”,该章内容涉及到酶、光合作用和呼吸作用相关知识,这部分内容在历年高考都有一定的考查,很适合用来评价学生的知识整合能力、问题分析能力、高阶思维和创新能力等。因此,SOLO 层次的综合水平较其他章节要高。此外,图中显示“复习与提高”习题比“练习与应用”习题整体难度要稍大一些,旨在进一步提升学生解决问题的能力。从曲线整体的走势来看,SOLO 层次的综合水平处在较易到较难之间,由单点结构层次向关联结构层次发展,从单纯注重知识考查转变为考查知识与情境有机融合解决问题的综合能力,思维水平要求由低阶到中高阶过渡。由此可见,习题设计对学生的考查是有层次的、有难度梯度的、循序渐进的,符合学生的认知规律。该特征不仅表现在章节层面上,在具体的习题中也有体现。

例如,教材第130 页的非选择题第二题,第(1)问考查的是细胞凋亡与细胞坏死的概念和两者区别,属于概念性知识。学生需要对“鸡爪胚胎发育时期蹼的消亡”现象进行原因判断,问题与情境的契合度为1。该小问考查学生分类与比较的思维活动,思维水平属于低阶层次。因此,该小问难易程度为较易。第(2)问考查学生获取和处理信息的能力,需从题中获取新知识,将新知识与元知识结构化,经过分析与综合,概括出细胞凋亡的特点。该小问知识类型属于概念性知识和程序性知识,问题与情境的契合度为3,思维水平属于中阶层次。因此,该小问难易程度为较难。第(3)问考查学生综合解决问题的能力,学生需要对“细胞凋亡”“结构及功能特点”“个体发育”进行知识结构化,才能概述出细胞凋亡的重要意义。该小问要求学生解决与情境相关的更高一级的拓展问题,问题与情境契合度为4。此外,还需要学生进行分析与归纳、演绎与推理,最后完成概述,思维水平属于高阶层次。因此,该小问难易程度为难。本习题在难度水平上表现出层次性,是一个由较易到难、由浅显的知识再现到深层的抽象概述,帮助学生逐步提升解决问题的能力。

教学建议:有层次的习题设计,为学生的个性发展提供了依据。教师在教学中可以结合学生的实际情况因材施教,分层布置不同的习题进行评价。对于基础薄弱的学生,可以充分利用课后的“概念检测”巩固基础知识,随着掌握程度的提高,利用教材习题的阶梯水平设置,逐步提高认知水平的要求;对于学有余力的学生,习题可以从浅层了解记忆深入到理解应用,提升解决实际问题的能力。

2.2 情境性

学生关键能力的培养单靠讲解和传授知识是无法达成的,必须让学生在真实情境下解决实际问题,因此,在习题中创设真实情境尤为重要。真实情境的来源可以是日常生活和生产实践,也可以是相关的科学、技术、社会等领域。新教材中许多习题都创设了丰富的真实情境,为提升学生解决实际问题能力提供了良好的机会。

例如,教材第36 页的拓展应用题,创设的情境就来源于当下泛滥的广告宣传现象,如不法商家混淆概念、偷梁换柱的编写广告语误导消费者。本题的问题与情境的契合度较高,题目中有三条重要信息,分别为一切疾病都与基因受损有关、基因是核酸片段、补充某些特定的核酸可增强基因修复能力,都需学生应用本节的概念性知识和事实性知识,对三段广告宣传语进行评析,指出逻辑漏洞。该习题不仅考查学生在真实情境中解决实际问题的能力,还有助于培养学生的批判性思维和社会责任等核心素养。

教学建议:新教材的许多习题注重情境的创设,有的结合日常实际生活,有的与科学、技术、社会和环境相联系,有的以人们关心的社会重大事件、科技热点等为背景。丰富的情境增加了习题的可读性,提高学生兴趣,拓宽学生视野,促进学科融合运用,发展学生的科学思维。教学过程中,教师应指导学生,在不影响解决问题的前提下,挖掘习题情境中的多种信息,引导学生关注人类面临的与生物学相关社会问题,发展学生的社会责任素养。

2.3 开放性

《课程标准》提出,题型可以多样化,有些题目可以设计为开放性的问题。新教材也特别注重开放性问题的设置,这在章末习题和小节习题中都有体现,如“对你有什么启示”“请你查阅资料,收集证据支持你的假说”“你对植物工厂发展前景持什么观点?请搜集资料,结合自己的思考写一篇综述性短文”等。由表3 的科学思维水平定义发现,开放性习题最能突出从“解题”走向“解决问题”的转变,这样的评价方式使得思维过程变得可视化,更加强调知识的建构过程,有助于提升学生的思维品质、发展学生的创新能力。

例如,教材第58 页的拓展应用题2 从知识层面看,“说出不支持克隆人的原因”是考查学生有性生殖和无性生殖的概念以及两者区别,可题目中还提及“你还能说出其他论据吗”,将问题类型转变成了开放性习题。学生需在遗传学知识基础上,查阅大量相关人文学知识、伦理学知识、社会学知识和法律法规等,有效整合多种信息,抽象出一套具有说服力的证据体系,才能解决问题,题目难度水平高。但学生解决问题的过程,也是外显能力的过程,从中可以体现出学生对信息的整合能力,创新、决策、批判等高阶的思维能力。所以,这类习题有利于培养学生的学科素养。

教学建议:《课程标准》要求部分习题具有开放性、动态生成性,教师应加强教材习题的研究,通过参考一些其他资料,丰富开放性习题的范式,充分利用这类习题逐步引导学生进行拓展延伸。一方面,这类习题可以增加学生对生物学知识在生活、生产上应用的理解,在生命观念的基础上逐步培养提升科学探究、科学思维和社会责任;另一方面,学生在查阅资料自主学习的过程中,也锻炼了自主学习和合作学习能力。