基于SOLO分類評(píng)價(jià)理論培養(yǎng)科學(xué)思維的教學(xué)實(shí)踐
——以“體液調(diào)節(jié)與神經(jīng)調(diào)節(jié)的關(guān)系”為例

張 粒

（寧波市北侖區(qū)泰河中學(xué) 寧波北侖 315800）

1 SOLO分類評(píng)價(jià)理論

SOLO（Structure of the Observed Learning Outcome）分類評(píng)價(jià)理論是由香港大學(xué)教育心理學(xué)家彼格斯基于皮亞杰認(rèn)知發(fā)展階段論提出的“可觀察的學(xué)習(xí)結(jié)果的結(jié)構(gòu)”，根據(jù)學(xué)習(xí)者在解釋某一具體問(wèn)題時(shí)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度量化為前結(jié)構(gòu)水平（P）、單點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平（U）、多點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平（M）、關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平（R）和抽象拓展結(jié)構(gòu)水平（E）5個(gè)層次。這五個(gè)層次主要反應(yīng)了思維要素的關(guān)聯(lián)水平以及超越情境的抽象思維能力，旨在刻畫(huà)學(xué)生對(duì)概念的理解由現(xiàn)象到本質(zhì)、由低階到高階、由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的進(jìn)階變化。

P代表學(xué)習(xí)者思維要素混亂的非結(jié)構(gòu)認(rèn)知水平；U代表學(xué)習(xí)者注意到單個(gè)要素與問(wèn)題的直接關(guān)聯(lián)，即“只接觸問(wèn)題的一個(gè)方面就立刻跳躍到問(wèn)題的結(jié)論上”；M反映了學(xué)習(xí)者能通過(guò)有限的要素思考問(wèn)題的結(jié)論，但要素與要素之間幾無(wú)關(guān)聯(lián)，且各要素跟結(jié)論之間的思維關(guān)聯(lián)特點(diǎn)也跟U的一樣——“快速收斂”；R則反映了學(xué)習(xí)者溝通要素與要素之間的關(guān)聯(lián)，推導(dǎo)出問(wèn)題的結(jié)論，但處于R層次的學(xué)習(xí)者對(duì)問(wèn)題或要素的關(guān)聯(lián)思考往往只限于該特定內(nèi)容；處于E層次的學(xué)習(xí)者能夠超越所給的材料，通過(guò)抽象、概括、歸納、演繹、比較等途徑形成某一類問(wèn)題的方法論，能對(duì)“未經(jīng)歷的問(wèn)題情境進(jìn)行推導(dǎo)性思考”?！癙→U→M”是量變，而“M→R→E”的過(guò)程則是質(zhì)變的認(rèn)知跳躍。

生命系統(tǒng)中要素之間以及要素與環(huán)境之間并不是簡(jiǎn)單的因果關(guān)系，而是錯(cuò)綜復(fù)雜彼此交互的多邊構(gòu)建關(guān)系。SOLO分類評(píng)價(jià)理論對(duì)思維層級(jí)提升的描述與生物學(xué)科科學(xué)思維的發(fā)展過(guò)程相似，也要經(jīng)歷由單一要素關(guān)聯(lián)到多要素的思維上升過(guò)程。這種螺旋式上升的結(jié)構(gòu)化層級(jí)能夠清晰地反映學(xué)習(xí)結(jié)果由量變到質(zhì)變、理解水平由淺層到深層、概念層級(jí)由經(jīng)驗(yàn)到整合的發(fā)展過(guò)程。

2 基于SOLO分類評(píng)價(jià)理論的學(xué)生思維進(jìn)階

借助SOLO分類評(píng)價(jià)理論，教師可以從課時(shí)、單元甚至整個(gè)模塊，評(píng)價(jià)學(xué)生的思維層次的動(dòng)態(tài)躍升情況，以指示概念建構(gòu)的收斂水平，同時(shí)便于及時(shí)給予反饋與激勵(lì)?！绑w液調(diào)節(jié)與神經(jīng)調(diào)節(jié)的關(guān)系”作為人教版《選擇性必修1·穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)》第四章的最后一課，能將課時(shí)內(nèi)、課時(shí)間的知識(shí)內(nèi)在聯(lián)系和知識(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行整合建構(gòu)，有利于學(xué)生從整體上把握學(xué)科知識(shí)和思想方法，形成具有生長(zhǎng)力的認(rèn)知體系，本節(jié)課的教學(xué)也體現(xiàn)了思維發(fā)展從前結(jié)構(gòu)、單點(diǎn)、多點(diǎn)、關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)到抽象拓展結(jié)構(gòu)的層級(jí)躍遷過(guò)程。下面以其中的“水鹽平衡調(diào)節(jié)”為例，具體闡述思維的層級(jí)劃分及發(fā)展進(jìn)階（圖1），并從縱向延伸、橫向擴(kuò)展、內(nèi)向挖掘、三維聚焦4個(gè)層面具體呈現(xiàn)學(xué)生思維能級(jí)的躍升及概念建構(gòu)的進(jìn)階過(guò)程。

圖1 “體液調(diào)節(jié)與神經(jīng)調(diào)節(jié)的關(guān)系”思維層級(jí)進(jìn)階

2.1 縱向延伸，突破單點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平

思維處于前結(jié)構(gòu)水平的學(xué)生僅有無(wú)邏輯關(guān)聯(lián)的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)，如僅能說(shuō)出抗利尿激素的功能是促進(jìn)腎臟重吸收水，但“抗利尿激素的分泌需要何種信號(hào)”及“其分泌的量如何調(diào)節(jié)”“對(duì)腎臟重吸收水的作用機(jī)制如何”等缺乏深度認(rèn)知。其單點(diǎn)結(jié)構(gòu)處于較低的思維邏輯水平，僅能對(duì)比較熟悉或簡(jiǎn)單的問(wèn)題情境定位到關(guān)鍵信息，能基于經(jīng)驗(yàn)及簡(jiǎn)單事實(shí)進(jìn)行單一線性的歸納，科學(xué)思維能力涉及演繹與推理。

提升單點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平這一思維層級(jí)，教師需要從把握關(guān)聯(lián)、主次、限制分析的視角，在教學(xué)中尋找相關(guān)要素，明確要素之間上下位關(guān)系，采用縱向延伸的教學(xué)邏輯。教師呈現(xiàn)相關(guān)資料“體液中的離子分布”，引導(dǎo)學(xué)生討論水鹽平衡調(diào)節(jié)中感知的信號(hào)是細(xì)胞外以Na+為主的滲透壓變化，歸納機(jī)體正常條件下水和Na+的來(lái)源與去路；呈現(xiàn)“下丘腦支配神經(jīng)垂體圖解”，促進(jìn)學(xué)生建構(gòu)感受器-下丘腦-神經(jīng)垂體-抗利尿激素分泌的縱向反射路徑，及作用于腎臟集合管促進(jìn)對(duì)水的重吸收，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞外液滲透壓（圖2）。至此，學(xué)生的思維能級(jí)從對(duì)“激素功能”的理解提升為“激素分泌是神經(jīng)調(diào)節(jié)的結(jié)果”，初步建立了體液調(diào)節(jié)與神經(jīng)調(diào)節(jié)的聯(lián)系。

圖2 學(xué)生思維處于單點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平時(shí)的概念建構(gòu)范例

2.2 橫向擴(kuò)展，突破多點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平

達(dá)到思維的多點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平的學(xué)生往往能對(duì)問(wèn)題情境及多個(gè)事實(shí)，定位多個(gè)關(guān)鍵信息，并對(duì)信息建立簡(jiǎn)單聯(lián)系，解釋相關(guān)生命現(xiàn)象或?qū)D示文字進(jìn)行簡(jiǎn)單解讀。相較于單點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平，它涉及的問(wèn)題要素增多，但要素之間仍然是線性或平面的關(guān)系，難以立體架構(gòu)。該階段主要任務(wù)依然是尋找與生物學(xué)現(xiàn)象有關(guān)的維度，在上一階段的基礎(chǔ)上找到生物學(xué)要素涉及的時(shí)空綜合的“多點(diǎn)”?？茖W(xué)思維能力主要涉及歸納與概括、演繹與推理、模型與建模。

要實(shí)現(xiàn)學(xué)生的思維能級(jí)從單點(diǎn)結(jié)構(gòu)躍遷至多點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平，教師可采用橫向擴(kuò)展的視角：抓住一個(gè)要點(diǎn)，利用豐富的事實(shí)，創(chuàng)設(shè)問(wèn)題鏈條、設(shè)置思維沖突。教師呈現(xiàn)“尿崩癥患者與正常人臨床‘禁水’實(shí)驗(yàn)中血漿滲透壓變化與抗利尿激素分泌量，及其與尿液滲透壓之間的關(guān)系數(shù)據(jù)圖”“抗利尿激素對(duì)腎臟重吸收水的作用機(jī)制”等材料，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷數(shù)形轉(zhuǎn)換、辯證分析神經(jīng)系統(tǒng)能有效感知血漿滲透壓變化、精準(zhǔn)調(diào)控血漿抗利尿激素分泌量，并通過(guò)激素信號(hào)的高效應(yīng)答，實(shí)現(xiàn)對(duì)尿液滲透壓（腎臟重吸收水）的調(diào)節(jié)。教師引導(dǎo)學(xué)生在“禁水實(shí)驗(yàn)”的基礎(chǔ)上優(yōu)化改進(jìn)、提出“中樞性/腎源性尿崩”的診斷方案。學(xué)生在生生對(duì)話中提出機(jī)體通過(guò)主動(dòng)飲水行為參與滲透壓穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)，并在“縱向反射路徑”的基礎(chǔ)上完善圖示（圖3），以“點(diǎn)”及“面”，建立“激素調(diào)節(jié)的精準(zhǔn)感知、精量調(diào)控、微量高效”的認(rèn)知。

圖3 學(xué)生思維處于多點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平時(shí)的概念建構(gòu)范例

2.3 內(nèi)向挖掘，突破關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平

達(dá)到思維的關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平的學(xué)生對(duì)較為復(fù)雜的問(wèn)題情境如生物學(xué)實(shí)驗(yàn)、反應(yīng)機(jī)理等內(nèi)容，能在觀察、解析、建構(gòu)的基礎(chǔ)上透過(guò)現(xiàn)象歸納本質(zhì)，理解生物學(xué)原理與規(guī)律，并通過(guò)演繹推理等預(yù)測(cè)結(jié)果。此水平關(guān)聯(lián)的事實(shí)、概念較多，且邏輯關(guān)系更為復(fù)雜與立體，學(xué)生需要對(duì)多個(gè)因素進(jìn)行綜合與關(guān)聯(lián)性分析，立體建構(gòu)各條線索的內(nèi)在聯(lián)系。該階段主要考查演繹與推理、模型與建模、歸納與概括及批判性思維。

要提升至該思維水平，教師需要引導(dǎo)學(xué)生多維度、有聯(lián)系地看待問(wèn)題，重點(diǎn)關(guān)注多點(diǎn)要素之間的關(guān)聯(lián)性、一致性和收斂性，既要還原機(jī)制，又要整體認(rèn)知、深層次把握調(diào)節(jié)的本質(zhì)。教師呈現(xiàn)抗利尿激素參與調(diào)節(jié)腎臟集合管上皮細(xì)胞重吸收水的分子機(jī)制及激素或受體異常引發(fā)的相應(yīng)疾病，通過(guò)師生問(wèn)答，歸納“激素”調(diào)節(jié)的本質(zhì)是“信號(hào)”與“受體”的識(shí)別及信號(hào)放大，從而高效調(diào)節(jié)細(xì)胞代謝；且激素分泌的精準(zhǔn)性與高效性歸根結(jié)底也是“信息的識(shí)別與響應(yīng)”，對(duì)此學(xué)生能作出圖4所示的修改。穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)不是靜態(tài)、孤立的。教師使學(xué)生用動(dòng)態(tài)演化的視角觀察事物的實(shí)體性，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)聯(lián)地、全面地看待生物學(xué)現(xiàn)象，從而挖掘“調(diào)節(jié)”的本質(zhì)，進(jìn)一步提升思維的綜合水平，形成信息觀、穩(wěn)態(tài)與平衡觀及系統(tǒng)觀。

圖4 學(xué)生思維處于關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平時(shí)的概念建構(gòu)范例

2.4 三維聚焦，突破抽象拓展結(jié)構(gòu)水平

達(dá)到SOLO分類評(píng)價(jià)理論中抽象拓展結(jié)構(gòu)水平的學(xué)生，對(duì)復(fù)雜、新穎的情境和涉及的程序性、反省性知識(shí)，不僅能定位關(guān)鍵信息，分析推理生物學(xué)現(xiàn)象或?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)，歸納概括其中蘊(yùn)含的生物學(xué)規(guī)律與原理，并能從初始情境中遷移至未經(jīng)歷的新情境中，以此規(guī)律、原理、觀念創(chuàng)造性地解決未知情境中的問(wèn)題，具備一定的開(kāi)放性和思維抽象性。在此階段，教師主要考查模型與建模、批判性思維及創(chuàng)造性思維層次。

本思維層級(jí)體現(xiàn)在教學(xué)邏輯上應(yīng)為得出生命活動(dòng)調(diào)節(jié)方面的抽象體系，要求學(xué)生運(yùn)用多個(gè)生命觀念綜合分析，掌握綜合分析某類生命現(xiàn)象與問(wèn)題解決的思路。生命系統(tǒng)是靈動(dòng)的、開(kāi)放的，內(nèi)部時(shí)刻發(fā)生著物質(zhì)變化和能量轉(zhuǎn)換，但多數(shù)時(shí)候維持相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，而穩(wěn)態(tài)的本質(zhì)就是對(duì)“變化”進(jìn)行“調(diào)節(jié)”，如何理解“神經(jīng)-體液調(diào)節(jié)是穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)的基本機(jī)制”“穩(wěn)態(tài)的實(shí)現(xiàn)離不開(kāi)系統(tǒng)內(nèi)各組分間的相互作用，也是細(xì)胞共建與共享的結(jié)果”？本思維層級(jí)的突破采用概念層級(jí)的梳理與不同維度的聚焦，通過(guò)“歸納多個(gè)調(diào)節(jié)案例”建構(gòu)體液調(diào)節(jié)與神經(jīng)調(diào)節(jié)的關(guān)系圖式，引導(dǎo)學(xué)生解釋內(nèi)分泌系統(tǒng)的活動(dòng)受到神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)控，分級(jí)調(diào)節(jié)與反饋調(diào)節(jié)精準(zhǔn)高效；神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育和功能又受到激素的影響，兩者密切配合又相互影響（圖5），并以“從水鹽代謝與平衡角度深度解釋糖尿病患者多尿、多飲、多食、消瘦的原因”的討論，多維度理解機(jī)體的復(fù)雜性與系統(tǒng)性，從整體上把握學(xué)科知識(shí)和思想方法。

圖5 學(xué)生思維處于抽象拓展結(jié)構(gòu)水平時(shí)的概念建構(gòu)范例

3 SOLO思維層級(jí)提升策略

3.1 設(shè)計(jì)問(wèn)題鏈條，搭建思維鏈?zhǔn)?/h3>

針對(duì)學(xué)生邏輯鏈條短、要素關(guān)聯(lián)不清晰的現(xiàn)狀，教師依據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)水平和課標(biāo)要求，設(shè)計(jì)多階層和結(jié)構(gòu)化的問(wèn)題鏈條。例如，在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)解讀與辯證分析抗利尿激素分泌及調(diào)控特點(diǎn)時(shí)，教師引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注“正常人”與“中樞病變的尿崩患者”在長(zhǎng)時(shí)間禁水中機(jī)體感知血漿滲透壓變化的閾值與血漿抗利尿激素的分泌量區(qū)間范圍；關(guān)注兩類人群?jiǎn)挝涣康难獫{抗利尿激素對(duì)尿液濃縮效果的差異；探索抗利尿激素促進(jìn)腎臟重吸收水的限性等問(wèn)題鏈條，以此激發(fā)學(xué)生建立調(diào)節(jié)的高效性與有限性的認(rèn)知。要素之間的關(guān)聯(lián)初步形成，思維結(jié)構(gòu)水平由多點(diǎn)結(jié)構(gòu)向關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)提升。

3.2 引燃思維沖突，激發(fā)質(zhì)疑重構(gòu)

學(xué)生容易用模式化的思維方法去分析現(xiàn)實(shí)中未經(jīng)結(jié)構(gòu)化的問(wèn)題情境，思維過(guò)程僵化，不利于形成良性的思維結(jié)構(gòu)。因此，在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)用真實(shí)復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)情境對(duì)概念進(jìn)行重構(gòu)有利于提升思維結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)水平。學(xué)生在面對(duì)糖尿病“多尿”癥狀是否與抗利尿激素分泌減少有關(guān)產(chǎn)生質(zhì)疑時(shí)，教師應(yīng)該抓住思維拔節(jié)的亮點(diǎn)，鼓勵(lì)學(xué)生資料搜集與重構(gòu)思維，進(jìn)一步厘清機(jī)體穩(wěn)態(tài)是多因素交互的結(jié)果，理解機(jī)體也存在復(fù)雜系統(tǒng)下自我組織性的失調(diào)。

3.3 構(gòu)建思維圖式，提升認(rèn)知層級(jí)

思維圖式是推動(dòng)認(rèn)知結(jié)構(gòu)從“多點(diǎn)”向“關(guān)聯(lián)”，“關(guān)聯(lián)”向“抽象”提升的重要策略。思維圖式幫助學(xué)生厘清任務(wù)解決中的關(guān)鍵要素，轉(zhuǎn)化認(rèn)知，演變成學(xué)習(xí)者思維圖式中的思維要素與思維鏈?zhǔn)?。?dāng)學(xué)生能從關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)中抽象概括出普遍聯(lián)系時(shí)，認(rèn)知層級(jí)則逐步向“抽象拓展結(jié)構(gòu)水平”提升。