情景豐富問(wèn)題的小組測(cè)驗(yàn)

［加］Chris Meyer 撰 張藝瀟 吳維寧譯

小組測(cè)驗(yàn)是一種評(píng)價(jià)策略，它有助于提升學(xué)生解決情景豐富問(wèn)題①這里的情境豐富問(wèn)題（context-rich problem）是指背景材料很豐富的物理問(wèn)題。一般情況下，題目源于生產(chǎn)或者生活題材，其中有對(duì)問(wèn)題情境的詳細(xì)描述，所以題目中的文字量也相對(duì)較大——譯者注。的高層次思維能力。通過(guò)這種模式，老師既能夠在測(cè)驗(yàn)中提出具有挑戰(zhàn)性和細(xì)微差別的問(wèn)題，同時(shí)也能為能力較差的學(xué)生提供一些解題幫助，還能展示出學(xué)生對(duì)問(wèn)題的理解程度。測(cè)驗(yàn)以小組討論的形式開(kāi)始，每個(gè)同學(xué)會(huì)收到一份不帶任何數(shù)字，只有問(wèn)題情境描述的題目單。在此階段，學(xué)生可以熟悉題目單上具有故事情節(jié)的物理問(wèn)題、研究解題方案，緩解考試的焦慮情緒。經(jīng)過(guò)10 至15 分鐘的討論以后，學(xué)生告知教師他們已做好進(jìn)入個(gè)人測(cè)驗(yàn)階段的準(zhǔn)備。接下來(lái)便是一個(gè)從熱鬧的小組討論轉(zhuǎn)換到安靜的獨(dú)立思考的教學(xué)過(guò)程[1]。合作式的小組測(cè)驗(yàn)，是日常物理課堂中小組學(xué)習(xí)的自然延續(xù)，對(duì)小組合作的重要性有強(qiáng)化作用。這種方法在加拿大安大略省多倫多市的約克米爾斯高級(jí)中學(xué)取得了成功，它廣泛運(yùn)用于12 年級(jí)的大學(xué)物理預(yù)備課程的單元測(cè)試和期末考試。

一、情景豐富問(wèn)題與測(cè)驗(yàn)

我們的學(xué)生以小組為單位定期地學(xué)習(xí)并練習(xí)解決情景豐富的問(wèn)題，我們使用了Pat 和Ken Heller 的“合作小組解題法”[2]和Randall Knight 的“家庭作業(yè)解法”[3]去解決情景豐富的問(wèn)題。在學(xué)生開(kāi)始解決問(wèn)題時(shí)，他們會(huì)收到一個(gè)題目單。情景豐富的問(wèn)題就像故事一樣，它們一般不會(huì)出現(xiàn)物理專業(yè)詞匯，且經(jīng)常缺少一些明確的問(wèn)題，換句話說(shuō)，題目不是要求學(xué)生去求解未知數(shù)，而是要求他們?nèi)褙炞⒌厝ダ斫鈫?wèn)題，然后構(gòu)想一個(gè)明確的物理問(wèn)題去解答，接著學(xué)生需要確定并描述這個(gè)問(wèn)題的物理意義，以及計(jì)劃和執(zhí)行解決這個(gè)問(wèn)題的具體方法，最后對(duì)解題的結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。這一過(guò)程有助于訓(xùn)練學(xué)生用系統(tǒng)的方式去分析更具有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題，并進(jìn)行深層次的思考，而不是直接跳到腦海中第一個(gè)出現(xiàn)的方程上。由于對(duì)解決情景豐富問(wèn)題的要求越來(lái)越高，學(xué)生們需要用小組測(cè)驗(yàn)的方式去構(gòu)思整體思路和尋找解題策略，并檢查彼此的解題過(guò)程。因此，小組成員需要花費(fèi)70 分鐘的課堂時(shí)間去共同解決一個(gè)典型的問(wèn)題。在過(guò)去，情景豐富的問(wèn)題在我們傳統(tǒng)的測(cè)驗(yàn)中發(fā)揮不了作用。在那些測(cè)驗(yàn)中，學(xué)生們獨(dú)立完成測(cè)驗(yàn)需要花費(fèi)更多的時(shí)間。對(duì)于學(xué)習(xí)能力較差的學(xué)生來(lái)說(shuō)，由于他們不能理解題目，這使得他們無(wú)法動(dòng)手解題。為使情景豐富的問(wèn)題在測(cè)驗(yàn)中發(fā)揮作用，本人決定將小組合作解題的思想引入到測(cè)驗(yàn)中，并改變我們?cè)跍y(cè)驗(yàn)中的具體做法，即不再是設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)驗(yàn)去全方位地考查學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解情況。我們認(rèn)為測(cè)驗(yàn)應(yīng)該著重于訓(xùn)練學(xué)生提出具有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題，清楚解釋自己對(duì)問(wèn)題的理解能力。這些改變有助于創(chuàng)建一個(gè)評(píng)價(jià)體系，來(lái)強(qiáng)化學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)（高階思維能力、概念的理解能力和問(wèn)題的解釋能力）和學(xué)生的學(xué)習(xí)模式（小組合作學(xué)習(xí)）。

二、對(duì)于評(píng)價(jià)方式的反思

小組測(cè)驗(yàn)的靈感來(lái)自于Carl Wieman 和他的同事在《物理教師》上發(fā)表的文章“促進(jìn)合作學(xué)習(xí)的物理測(cè)驗(yàn)”[4]和Eric Mazur 的線上講座“評(píng)測(cè)：學(xué)習(xí)的無(wú)聲‘殺手’”[5]。Wieman 講述了以個(gè)人學(xué)習(xí)開(kāi)始、以合作學(xué)習(xí)結(jié)束的兩階段測(cè)驗(yàn)①相關(guān)內(nèi)容已翻譯成中文并在本刊發(fā)表。見(jiàn)“促進(jìn)合作學(xué)習(xí)的物理考試”（《考試研究》，2019（4），p93-96）——譯者注。，這種測(cè)驗(yàn)有助于及時(shí)地反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。我們?cè)谡n堂中多次使用這種教學(xué)方法，且對(duì)學(xué)生的參與度感到滿意。Mazur在他的演講中指出：我們的教育體系培養(yǎng)出不愿冒險(xiǎn)的學(xué)生，他們?cè)趥鹘y(tǒng)的測(cè)驗(yàn)中表現(xiàn)出色，但在從事學(xué)術(shù)研究或者從事其它某一具體行業(yè)時(shí)表現(xiàn)不佳。正如Wieman 在“科學(xué)與技術(shù)問(wèn)題”一文中所建議的那樣，如果我們?cè)赟TEM教育中的目標(biāo)是“使學(xué)習(xí)者在相關(guān)學(xué)科中最大限度地發(fā)展與科學(xué)家和工程師類似的專業(yè)技能”[6]，評(píng)測(cè)工作就應(yīng)當(dāng)有助于促進(jìn)學(xué)生發(fā)展上述專家的行為和技能。Mazur和Wieman的見(jiàn)解讓我重新思考了測(cè)驗(yàn)的方法。當(dāng)一個(gè)專家去解決一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題時(shí)，他可能做的第一件事就是與同事們協(xié)商，以此來(lái)確定需要解決的問(wèn)題以及思考解決問(wèn)題的方法。隨著對(duì)問(wèn)題更深層次的理解，專家開(kāi)始使用廣泛的信息和工具并計(jì)劃解決方案。我意識(shí)到，Wieman 的兩階段測(cè)驗(yàn)方法可以顛倒過(guò)來(lái)去模擬專家的解題過(guò)程。所以我決定以小組學(xué)習(xí)的形式開(kāi)啟測(cè)驗(yàn)。在我們測(cè)試的個(gè)人解題部分，學(xué)生們保留了他們?cè)趩?wèn)題描述本上所做的筆記，這個(gè)筆記上還列舉了解題中所需要的方程式，這樣就可以幫助學(xué)生減少記憶負(fù)擔(dān)，還可以鼓勵(lì)他們將注意力集中在解題上。

三、開(kāi)始小組測(cè)驗(yàn)

在測(cè)驗(yàn)的小組合作部分，學(xué)生們坐在他們?nèi)粘Ｕn堂學(xué)習(xí)的三人組中。我根據(jù)Heller 的建議設(shè)計(jì)了這些組，每一個(gè)小組都由一個(gè)能力較強(qiáng)、一個(gè)能力中等和一個(gè)能力較弱的成員組成，我根據(jù)他們的性格進(jìn)行小組成員搭配，以此來(lái)促進(jìn)同學(xué)之間的互相指導(dǎo)與交流。課程的第一次分組幾乎是隨機(jī)的，在更清楚地了解他們的個(gè)性之前，我只能避免兩個(gè)男生和一個(gè)女生組合的情況。一個(gè)典型的小組測(cè)驗(yàn)是由一個(gè)或兩個(gè)情景豐富的問(wèn)題組成的。每一個(gè)學(xué)生都會(huì)得到一張描述問(wèn)題的紙，其中的描述性語(yǔ)言替換了所有用數(shù)字描述的情景。在圖1 所示的樣本中講述了一個(gè)特技動(dòng)作能否安全進(jìn)行的問(wèn)題。對(duì)問(wèn)題的描述這一步驟并不要求學(xué)生去求解一個(gè)特定的物理量，相反它已經(jīng)描述出情景所需要的結(jié)果。除了描述問(wèn)題之外，這張被稱作小組工作單的紙上還有一些用來(lái)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行討論的提示。在這個(gè)樣本中，我們看到了一位在測(cè)驗(yàn)中獲得平均分的學(xué)生在描述問(wèn)題時(shí)使用的典型的符號(hào)。我們需要注意學(xué)生是如何利用簡(jiǎn)單的筆記幫助他們確定問(wèn)題的。學(xué)生們并不會(huì)非常詳細(xì)記錄下小組中所有的討論內(nèi)容，而是簡(jiǎn)要記錄問(wèn)題的主要特征并闡明自己對(duì)于問(wèn)題解決方面的想法，這樣也為他們?cè)跍y(cè)驗(yàn)中的個(gè)人解題部分做好了準(zhǔn)備。

圖1 一份典型的小組測(cè)試卷，包括問(wèn)題的描述、需要討論的問(wèn)題和一些可能用到的公式。這個(gè)例子展示了一個(gè)學(xué)生做的典型的、簡(jiǎn)短的筆記。

四、測(cè)驗(yàn)中的個(gè)人解題部分

當(dāng)一個(gè)小組討論結(jié)束時(shí)，成員們就可以舉手表示他們已經(jīng)準(zhǔn)備好繼續(xù)下一個(gè)任務(wù)，于是他們調(diào)整自己的座位，讓自己與其他成員保持距離，以便完成測(cè)驗(yàn)中的個(gè)人解題部分。在測(cè)驗(yàn)中的個(gè)人解題部分的問(wèn)題跟之前的問(wèn)題是一字不差的，但是其中用數(shù)字代替了一些描述性的文字。在一個(gè)沒(méi)有小組合作的傳統(tǒng)測(cè)驗(yàn)中，一個(gè)長(zhǎng)問(wèn)題可能會(huì)導(dǎo)致兩極分化的情況，學(xué)生要么可以完全理解問(wèn)題，要么完全理解不了問(wèn)題。而小組成員對(duì)問(wèn)題的討論可以使他們著重關(guān)注問(wèn)題的核心內(nèi)容，就減少了兩極分化的情況。此外，在解題過(guò)程中，我們要求學(xué)生使用多種表達(dá)方式來(lái)描述問(wèn)題，包括普通圖畫(huà)、專業(yè)圖表、文字描述和數(shù)學(xué)描述[7]。這個(gè)過(guò)程著重強(qiáng)調(diào)對(duì)概念的理解，并為學(xué)生提供了許多不同的方式去展示他們的理解，即使他們不能完全解決問(wèn)題。我們的學(xué)生從11 年級(jí)開(kāi)始就用這種方法進(jìn)行訓(xùn)練并且越來(lái)越熟練。我們只對(duì)測(cè)驗(yàn)中的個(gè)人解題部分評(píng)分，這就使評(píng)價(jià)過(guò)程變得簡(jiǎn)單且著重于評(píng)價(jià)個(gè)人解題的完成情況。圖2 展示了在測(cè)驗(yàn)中使用了這種解題模式的個(gè)人解題部分。解題格式是高度結(jié)構(gòu)化的，每一個(gè)步驟的下面都會(huì)有小標(biāo)題，這也使后續(xù)的檢查工作方便了很多。在這里我們要注意要求學(xué)生用多種方式去展示他們對(duì)運(yùn)動(dòng)的理解：一個(gè)曲線圖、一個(gè)傾斜的速度表示圖、一個(gè)速度矢量圖和對(duì)垂直運(yùn)動(dòng)的描述。對(duì)能力較好的學(xué)生來(lái)說(shuō)，用多種方式正確的描述問(wèn)題是一個(gè)很好的挑戰(zhàn)。測(cè)驗(yàn)中的個(gè)人解題部分的第二頁(yè)紙上是用數(shù)學(xué)語(yǔ)言來(lái)描述問(wèn)題的。我們教我們的學(xué)生仔細(xì)地組織他們所理解的內(nèi)容，然后在每個(gè)數(shù)學(xué)表示部分之前對(duì)其進(jìn)行描述。這有助于檢查學(xué)生是否理解數(shù)字所表示的內(nèi)容，能否解釋數(shù)字的物理意義，它也使復(fù)雜的解題方案更具可讀性。

圖2 測(cè)驗(yàn)的個(gè)人解題部分的重復(fù)問(wèn)題，但是用數(shù)字替換了一些文字性的描述。解決問(wèn)題的過(guò)程是高度結(jié)構(gòu)化的，且要求學(xué)生以多種表征展示他們對(duì)問(wèn)題的理解。每個(gè)陳述下的小標(biāo)題可以幫助老師尋找需要的信息，還是學(xué)生解題時(shí)有用的清單。

五、小組測(cè)驗(yàn)的結(jié)果

我們學(xué)校從小組測(cè)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了很多積極的結(jié)果。首先，它是實(shí)現(xiàn)STEM 教育目標(biāo)的重要的一步，也是對(duì)Wieman 兩階段考試的有價(jià)值的補(bǔ)充；其次，這種形式強(qiáng)化了21 世紀(jì)備受歡迎的協(xié)作、溝通、質(zhì)疑和創(chuàng)造等能力[8]；第三，它著重培養(yǎng)學(xué)生對(duì)概念的深入理解能力與學(xué)習(xí)專家解題技巧的能力，它使能力較強(qiáng)的學(xué)生對(duì)問(wèn)題的深入理解能力和處理有細(xì)微差別問(wèn)題的能力得到了提升，而其中的小組討論部分和高度結(jié)構(gòu)化的解題過(guò)程，也給能力較弱的學(xué)生解題提供了幫助。這種解題模式存在一個(gè)問(wèn)題，那就是似乎讓理解能力較差的學(xué)生搭上了“順風(fēng)車”，但事實(shí)并非如此：我曾經(jīng)目睹有人向一個(gè)成績(jī)較差的學(xué)生解釋解題的完整過(guò)程，但由于成績(jī)較差的學(xué)生缺少解題的技巧和基本的理解力，他還是不能獨(dú)立完成解題任務(wù)。小組測(cè)驗(yàn)的操作也很簡(jiǎn)單，從班級(jí)的30多名學(xué)生的規(guī)模擴(kuò)大到期末考試的110多名學(xué)生的規(guī)模是比較容易的。由于學(xué)生對(duì)考試過(guò)程比較熟悉，我和其他兩位非物理學(xué)科教師只用指導(dǎo)幾分鐘時(shí)間就可以很容易地監(jiān)督學(xué)生完成測(cè)驗(yàn)。

我們的學(xué)生非常喜歡小組測(cè)驗(yàn)這種測(cè)驗(yàn)形式。我讓學(xué)生匿名回答了“你認(rèn)為小組討論使你在測(cè)驗(yàn)中的表現(xiàn)受到了怎樣的影響”這個(gè)問(wèn)題，最常見(jiàn)的有兩種回答，一種是說(shuō)小組討論環(huán)節(jié)可以使他們放松且能緩解他們考試的焦慮情緒，另一種回答是說(shuō)小組討論環(huán)節(jié)可以幫助他們理解問(wèn)題和檢查他們的解題方案。由此可見(jiàn)，小組合作的公平性方面并沒(méi)有出什么問(wèn)題，這就使我確信學(xué)生們?cè)谶@個(gè)過(guò)程中都是受益的。小組測(cè)驗(yàn)的形式也可以幫助學(xué)生解決他們?cè)跍y(cè)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的問(wèn)題。當(dāng)觀察測(cè)驗(yàn)中的小組討論環(huán)節(jié)時(shí)，我被學(xué)生之間的相互關(guān)心與理解所打動(dòng)，在完成測(cè)驗(yàn)的個(gè)人解題部分時(shí)，他們也會(huì)回顧一下小組討論的內(nèi)容。小組測(cè)驗(yàn)現(xiàn)在已經(jīng)是高中物理課程中固定的一部分，我們也將會(huì)把小組測(cè)驗(yàn)引入到其他的課程中去。