基于SOLO分类理论的问题式教学设计

摘要：基于SOLO分类理论的高中生物学问题式教学，体现了坚持以问题为导向的教学设计理念，在问题解决过程中不断培养学生的生物学学科核心素养。本文以“细胞的基本结构”为例，运用SOLO分类理论，立足课标、教材和学情，通过把控核心问题链、子问题链的梯度、难度，观察学生思维结构的变化和发展，打造“教学评”一体化高中生物学深度学习课堂。

关键词：SOLO分类理论；细胞的基本结构；问题式；教学设计

文章编号：1003-7586（2024）05-0035-04 中图分类号：G633.91 文献标识码：B

《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》）中指出，高中生物学课程不仅要求学生掌握生物学基础知识，还要让学生在生物学知识学习过程中深刻领悟生物学家在生物学研究过程中的科研精神。教师要让学生在“提出问题”中“获取信息”，根据获取的知识寻找相应证据，并通过实验来验证假设，最后发现生物学规律，习得生物学知识，培养学生的生命观念、理性思维、科学探究、社会责任和生物学学科核心素养。核心素养的主体是思维，思维进阶才能促进核心素养提升。核心素养的主体是思维，思维进阶才能促进核心素养提升。学源于思，思源于疑，学生学习要善于疑，思维是从提出问题开始的。问题式教学具有主体性、互动性、情境性、创造性等特点，与《课程标准》倡导的探究式学习契合，帮助学生实现在做中学，在学中思，在思中悟，进而提高学生的生物学学科核心素养。

1SOLO分类理论

SOLO分类理论（Structure of the Observed Learning Outcome），又称为可观察的学习成果的结构。1982年，由澳大利亚学者约翰·比格斯（John Biggs）和凯文·科利尔（Kevin Coller）最先提出。SOLO分类理论是一种学习成果评价方法，依据学生在完成一项学习任务时表现出的思维层次和结构，对其进行观察、描述和量化（见图1）。SOLO分类理论体现了现代心理学，尤其是认知理论研究成果，将其应用于高中生物学问题式教学设计，对高中生物学教育教学及教学成果的检测评价具有十分重要的意义。

SOLO分类理论认为，学习是一个逐步进化的过程，并将这一进化过程分为五个结构层次：前结构层次（Pre-structural，P）、单一结构层次（Uni-structur-al，U）、多元结构层次（Multi-structural，M）、关联结构层次（Relational，R）和抽象拓展结构层次（Abstract，A）。每一个层次都代表着学生解决问题或理解新知识时所表现出的不同思维水平和能力。

处于前结构层次（P）的学生能够记住问题，但不能区分问题与回答，表现为基本无法理解和解决问题，回答问题逻辑混乱或同义反复。

处于单一结构层次（U）的学生能够记住问题，而且还可以将问题与一个解答要点联系起来，表现为在课堂上回答老师现场提出的某一具体问题时，只能运用其某一知识点回答，并且在解决问题之后，将该答案作为问题的结论，形成单一知识认知。

处于多元结构层次（M）的学生，拥有多个知识素材或概念，在回答问题时，能够将若干孤立知识点联系起来，并能够做到基于这些知识点回答相关问题。但处于多元结构层次中的学生并未建立起完整的知识体系。

处于关联结构层次（R）的学生，能够将问题与各个概念或相关素材相互联系起来，在回答各种问题时，能够基于某一问题而联想到若干个问题解答的要点，并且能够将这些要点串联起来，形成联系紧密、成体系的知识结构层次。学生能够基于这一层级思维解决问题，说明他已经做到真正理解并解决问题。

处于拓展抽象结构层次（E）的学生，既能够全面分析已知的素材，还能够理解已知信息及抽象原理之间的关联关系，运用假设解决陌生情境下复杂问题。学生回答问题时，能够通过抽象概括，从理论高度分析、深化问题，进一步拓展问题本身意义和价值。

SOLO理论共有五个结构层次，其中前三个结构层次属于低阶思维，后两个结构层次属于高阶思维。教育目标要强调高阶思维的培养，包括分析、评价和创造。

2基于SOLO分类理论的问题式生物思维结构模型

2.1生物学思维结构分层

根据SOLO分类理论，可将生物学思维结构分为五个层次，前结构层次学生的思维混乱，基本无法理解和解决问题，高中生经历了两年的初中生物学学习，掌握了一定的生物学基础知识，因此，高中生物学问题式教学基本不会考查学生的前结构层次（见表1）。其中前三个结构层次主要基于学生掌握的知识点数量来评价学生的学习成效，这是从知识点角度出发的量的评价。后两个结构层次则是综合了知识点的数量、知识点之间的关联，是量与质的综合评价，评价学生生物学整体思维能力和水平。

高中生物学思维结构体系复杂，而且学生个体思维过程差异大，正是基于这种现实的差异性，构成高中生物学思维结构评价的基础。从主导思维看，有的学生发散思维强，而有的学生辩证思维强；从思维操作看，有的学生思维静止简单，只能用孤立知识解决问题，有的同学思维灵活，会在陌生情境下联系知识体系解决问题。

高中生物学教学中，学生的认知水平不同，解决不同类型不同目标的问题时，主导思维的方式及其操作差异大。简单思维侧重提取某一知识点解决问题，发散思维侧重创新或可能性问题解决，逻辑思维侧重原因分析类问题解决，而辩证思维则评价措施类问题解决。无论是简单思维、发散思维，还是逻辑思维、辩证思维，都不是单纯的高级取代低级的替代关系，而是表现为前一层次是后一层次的基础，并呈现出层层递进、螺旋上升关系，是替代与共存辩证统一的关系。

2.2问题链

问题链是基于《课程标准》、教材及学情的全面分析基础上，将学生需要掌握的学科知识提炼出若干个层次鲜明、体现思维进阶的问题。教师利用这些提炼出的有质量的核心问题及其子问题，引导学生思考并解决问题，在此过程中实现学科素养的培养。问题是开启学科思维培养的“大门”，SOLO分类理论既关注不同学生的不同知识结构层次及其认知水平、主导思维类型及思维操作要求，也关注学生思维过程及结果。基于SOLO分类理论下的高中生物学问题式教学设计，体现了问题解答过程中学生思维结构的发展过程，即从低阶到中阶、较高阶、高阶的思维发展历程，实现情境认知、知识建构、迁移运用和问题解决的深度学习。

2.3问题式生物学思维结构模型构建

学生解决生物学问题时出现差异的根本原因在于个体解决问题过程中的主导思维的不同。在明确了生物学思维结构分层及问题链的基础上，教师还要进一步厘清在解决问题过程中学生思维结构的构建过程。基于SOLO分类理论，生物学思维结构分层及高中生物学学科研究特点，构建问题式生物学思维结构模型图（见图2）。根据高中生的学科素养及思维结构特点，教师需创设高中生物学学科的相关问题情境，提出的问题在难度和知识内涵方面要有代表性、典型性，让学生不能基于已有知识立刻就能解决问题，而是要让学生产生已有知识储备和经验之间的冲突，引发学生深度思考，通过问题解决过程发展学生的高阶思维。

图2中，问题式生物学思维结构模型由背景要素、支撑要素构成。其中背景要素包括思维锻炼、思维过程及思维目的。获取解读信息是思维锻炼，调动运用知识是思维过程，论证解决问题是思维目的。发散思维、逻辑思维、辩证思维支撑起问题研究思维结构要素的核心。基于SOLO分层理论，以及问题研究思维结构模型，高阶思维活动是在反复运用低阶思维活动中逐级提升的。通过多次单一结构层次，多元结构层次简单问题的解决，逐步提升至关联结构层次、抽象拓展结构层次复杂问题的解决，实现从简单思维到辩证思维养成的质变。

3基于SOLO分类理论的问题式教学设计

3.1基点分析

3.1.1课标分析

《课程标准》中关于“细胞的基本结构”一节的内容要求“概述细胞都由质膜包裹，质膜将细胞与其生活环境分开，能控制物质进出，并参与纲胞间的信息交流”“阐明细胞内具有多个相对独立的结构，担负着物质运输、合成与分解、能量转换和信息传递等生命活动”“举例说明细胞各部分结构之间相互联系、协调一致，共同执行细胞的各项生命活动”。行为动词“概括”“阐明”“说明”，行为对应的内容为“成分”“结构”“功能”。学生掌握细胞的基本结构，并运用细胞的结构知识解释生活中的生物现象。基于so-LO分类理论，“细胞的基本结构”涉及的思维结构包括多元、关联和抽象拓展结构。

3.1.2教材分析

“细胞的基本结构”在教材中发挥着承上启下的作用，本模块后续内容中还涉及细胞代谢、增殖、分化、衰老、凋亡等生命活动，这些生命活动也是细胞各结构分工合作、协调配合的结果。本章学习将为后续章节的学习作好铺垫，打好基础。

3.1.3学情分析

学生在第一章学习中了解细胞是生物体结构和功能的基本单位，细胞结构和功能存在统一；通过第二章的学习则更进一步地了解细胞内的化学元素及化合物，对细胞的物质组成有了一定的认知基础和知识储备。但由于细胞器知识内容多，识图难，学生需要在教师引导下主动学习，教师通过展示课件、制作模型使学生加强对细胞的微观认识。

3.2生成核心问题链

问题链教学，通常需要以核心问题为思维主线，借助问题引导、驱动学生进行仔细观察、深入思考、经历探究、知识迁移，通过解决实际问题获得高阶思维。核心问题链的教学设计，改变了传统“一问一答”“满堂问答”的提问模式。本节课聚焦《课程标准》、教材及学情分析，生成“细胞的基本结构”的教学目标和核心问题链（见表2），将刻板、固定的提问变得生动、有价值，以激活学生的思维，让教学由浅表走向深入。核心问题链的设计要具有聚焦性、情境性、递进性和探究性。

3.3生成子问题链

核心问题指向引领学生思考的方向，具有较大的发散空间，问题的起始状态与目标状态有一定差距。学生在解决问题或者深入思考时无法直接解决核心问题，这需要教师将核心问题拆解为若干更小的“子问题”，形成“子问题链”，最终学生通过子问题的解决实现核心问题的解决。根据高中学生的认知发展规律，教师把核心问题再拆解成有中心、有序列、有层次、相对独立又相互关联的子问题链（见表3），再通过相应的情景、活动设计，把传统机械记忆转化为解决问题实践探索的问题驱动式教学，达到深度学习效果。

4教学启示

4.1创设真实情境是基础

高中生物学教学是以培养学生生命观念、科学思维、科学探究和社会责任的学科课程。通过《课程标准》、教材和学情分析，为学生创设真实情境，创建具有鲜明化、结构性发展高阶思维问题，让学生从低阶、中阶发展到较高阶，最终形成高阶思维，实现情境认知、知识构建、迁移运用和问题解决的深度学习课堂。知识蕴含于问题之中，问题又铺垫在情境之内。

4.2创建问题层次是关键

根据生物学思维结构分层，教师设计核心问题链，兼顾其广度、深度、难度，并将核心问题分解成若干子问题链，引导学生从单一到多元，从简单到复杂地思考问题、解决问题，提升思维的发散性、批判性和创新性，保障学生获得新知。

4.3贯穿SOLO评价是保障

教师需基于SOLO分类理论创建基于不同思维层次的核心问题链、子问题链，并将问题链解决作为评估学生思维发展和应答效果的动态观察指标，鼓励学生强化学习内在动力，增强其学习自觉性、主动性，提升其能力，达成学科核心素养。