基于SOLO分类理论的生物学重要概念进阶图谱、路径与评价

 

林建春　林永

摘要：以SOLO分类理论为指导，构建聚焦重要概念的“图谱—路径—评价”三位一体的学习进阶模式，为单元复习提供一种新视角。通过设计进阶图谱、绘制进阶轨迹图，实现SOLO分类理论指导的概念进阶可视化和外显化；实施基于进阶图谱的具体学习路径，实现复习课中重要概念的系统性进阶；通过制订成就水平划分表，利用“SOLO层级—四翼—三维度”评价模型，精准测评学生概念进阶层级水平并用以反馈教学。

学习是一个由浅入深、不断积累与发展的过程。学生对某一主题或概念的理解不是一蹴而就，而要经历许多个不同的中间状态。一段时间内，学生围绕某一概念进行学习，逐渐发展与进步的过程即学习进阶。学习进阶的认知基础是概念进阶。概念进阶聚焦于学生对某个核心概念或重要概念的深入理解和拓展，形成知识结构体系。将SOLO分类理论的5个结构水平在复习课“教—学—评”一体化中应用，可实现概念进阶轨迹、评价结果可视化的目的。本文将SOLO分类理论应用在聚焦重要概念的生物学复习课中，构建聚焦重要概念的“图谱—路径—评价”三位一体的学习进阶模式，为“教—学—评”一体化的单元复习提供一种崭新视角。

1 基于SOLO分类理论设计概念进阶图谱

依据SOLO分类理论的5个结构层次，构建了基于SOLO分类理论的概念进阶图谱。如图1所示，不同结构层次描述了学生对问题的不同思维方式，由此可将学生的思维水平从低到高外显化和可视化。其中，前结构水平是学生概念进阶的起点，复习课的前结构水平主要指学生的错误认知；拓展结构水平是概念进阶的终点，要求学生能阐释迁移应用概念，发展生命观念。

围绕SOLO分类理论的概念进阶图谱，进一步绘制概念进阶轨迹图，实现概念进阶过程可视化与外显化。以重要概念“物质通过被动运输、主动运输等方式进出细胞，以维持细胞的正常代谢活动”为例，该重要概念包含了3个次位概念，由于学习内容广泛、知识点纷繁复杂，且涉及诸多专业词汇和抽象概念，新授课中学生对该重要概念只能形成较为模糊和浅层的理解，如前结构阶段对概念的错误理解，难以达到学业水平等级性考试对概念深度理解的要求，也无法灵活应用于解决现实生活中的实际问题。概念进阶轨迹图描述了复习中概念进阶的逻辑关系，使概念进阶有迹可循(图2)。

图1 基于SOLO分类理论的概念进阶图谱

图2 概念进阶轨迹图

2 基于SOLO分类理论实施概念进阶路径

围绕SOLO分类理论的概念进阶图谱及进阶轨迹图，在复习课中实施具体的4条进阶路径(图2),促使学生实现对重要概念的高水平理解和应用，从而达到解决真实情境问题的能力要求。以重要概念“物质通过被动运输、主动运输等方式进出细胞，以维持细胞的正常代谢活动”为例，说明具体的4条进阶路径。

2.1 进阶路径1:前结构水平→单点结构水平(提供学科事实，明确概念内涵)

概念的形成需要生物学事实作为支撑，而复习课中概念的进阶同样离不开生物学事实。新授课受教学时间、学生认知水平限制，仅对少量的经典生物学事实归纳、总结进行概念建构，如教师通过Na⁺-K⁺离子泵分析，说明物质进行逆浓度运输时需消耗ATP,帮助学生初步领悟概念“有些物质逆浓度梯度进出细胞，需要能量”,但仅依靠该事实，学生易将主动转运中的能量与ATP进行等同，误认为主动转运都需消耗ATP(前结构水平)。

复习课中为帮助学生实现对概念的进阶理解，教师可以继续为学生提供更多的生物学事实，以明确概念的内涵，如提供肾小管细胞利用Na⁺质子势能从管腔中主动吸收氨基酸、细菌紫膜质依赖光能逆浓度运输H⁺等(图3),分别用于说明主动转运所需的能量还可以来自质子势能和光能(单点结构水平)。复习中，概念进阶所需的学科事实可以来自各省高考试题、科研论文、高中教学内容的拓展等。通过提供学科事实，有助于学生明确概念的内涵，从而进阶成科学概念。

图3 提供学科事实，实现概念进阶

2.2 进阶路径2:单点结构水平→多点结构水平(加强对比分析，深化概念区别)

依靠学科事实建立起的概念有时会比较孤立，尤其是概念多且难以区分时，这种现象更为明显。加强不同概念之间的对比分析，是实现学生深刻理解、实现概念从单点结构水平到多点结构水平进阶的关键环节之一。以“通道蛋白和载体蛋白”为例，教材没有对它们做太多解释，从而使学生产生了许多疑惑，如通道蛋白和载体蛋白在转运物质时空间结构是否都发生改变、发挥作用时是否都要与转运物相结合等。解决这些疑惑，不仅需要学科事实作支撑，还需要将它们进行对比分析，寻找彼此的共性与特性，在复习过程中，教师可以提供两者运输过程的系列示意图或动画，并以列表的形式进行归纳总结(表1)。

表1 通道蛋白与载体蛋白的比较

比较项目	通道蛋白	载体蛋白
功能	运输物质	运输物质
运输方式	易化扩散	易化扩散或主动转运
空间结构	发生可逆改变	发生可逆改变
运输物质是否结合	不结合	结合
是否特异性	是	是
作用方式	通过“门”的开与关进行物质运输	自身构象的变化或移动完成物质运输

再如，为什么同样是运输H⁺,有时消耗ATP、有时产生ATP,它们的运输方式有什么区别?教师可以引导学生对示意图进行分析(图4),并从H⁺运输方向、是否消耗ATP等角度寻找两者的差异点。此外，为什么会存在这两种运输方式，具有哪些生物学意义?教师可进一步提供生物学事实，如液泡膜上H⁺载体蛋白通过主动运输吸收H⁺维持内部低pH状态，而线粒体内膜将高浓度侧的H⁺运至低浓度侧，借助其质子势能用于ATP形成(图4)。以示意图、列表等形式加强对比、分析，有助于深化学生对概念的理解，同样是达成概念进阶的有效途径。

2.3 进阶路径3:多点结构水平→关联结构水平(抽提核心本质，建立概念关系)

对概念进行对比分析的同时，还要引导学生抽提不同概念的核心本质，实现概念向关联结构水平进阶。在复习中发现，很多学生会对概念的本质存在误解，如认为胞吞、胞吐需要消耗能量，而主动转运是一种需要消耗能量的物质运输方式，因此胞吞、胞吐也属于主动转运的范畴。显然，学生出现这样的错误认知，归根到底是没有抓住两者的本质区别。

复习中，教师可采取一些方法帮助学生掌握并区分不同概念的核心本质，如建立概念图、检索表等(图5)。以检索表的绘制为例，学生需要明确分类的依据以及层级之间的关系，从而明确内质网出芽形成囊泡、囊泡与高尔基体融合等不属于胞吐、胞吞的范畴，突触前膜释放神经递质到突触后膜仅仅是分子的扩散运动，不属于物质跨膜运输的范畴。检索表的建立，是抽提概念核心本质的有效方法之一，该方法还可以应用于细胞分裂时期、遗传方式的判断等。

图4 H⁺借助主动转运和易化扩散进行运输

图5 “物质进出细胞的方式”概念图及检索表

2.4 进阶路径4:关联结构水平→拓展结构水平(创设多样情境，深化概念应用)

实现概念的应用，是概念进阶的终极目标(进阶终点),创设真实情境问题并引导学生进行解决是实现终极目标的关键。复习课所创设的情境应不同于新授课中的情境，这样能给予学生新鲜感的同时，也能够开拓学生的学科视野。

如图6所示，新授课中“展示牛奶的营养物质表，提出营养物质如何被细胞吸收”的情境，引导学生习得关于物质运输的新知识。复习课中进一步创设新的问题情境——“海水稻如何适应盐碱环境”,并展示物质运输示意图，以小组讨论的形式解释海水稻抗逆性的机理，运用物质运输的相关知识来解决实际问题，并通过设计质壁分离实验来验证解释是否正确。与新授课相比，复习课所创设的情境指向真实问题的解决，要求学生运用相关知识、相关概念来解决实际问题，在锻炼学生在复杂情境中应用知识能力、提升科学思维的同时，也能促成概念的学习进阶。

此外，复习课后的作业设计，同样也可以围绕情境进行展开。实验设计类题目对学生概念的理解与应用要求高，同时也是高考的重要考查题型，如2023年全国甲卷第29题、广东省第23题等。以实验设计类的作业为例，教师可以设计如下作业：某学校生物兴趣小组验证牛的成熟红细胞吸收葡萄糖的方式为协助扩散，而非主动运输(材料：牛的成熟红细胞若干、培养瓶、葡萄糖浓度测试仪、蒸馏水、5%的葡萄糖溶液、5 mL葡萄糖载体抑制剂和5 mL呼吸抑制剂等),要求学生运用复习课中概念来进行实验设计，以达到对概念学习进阶的检测与巩固。

3 基于SOLO分类理论评价概念进阶层级

复习课前预设的概念进阶轨迹图展示了概念进阶的逻辑关系，经复习课实施具体的进阶路径后，如何评价学生对概念的认知发展水平是否已经抵达相应的进阶层级?对概念进阶层级的评价，需要先制订各个层级所应达到的成就水平，再根据成就水平设计评价模型。

图6 新授课与复习课情境及教学流程

3.1 基于SOLO分类理论的成就水平划分表

SOLO分类理论是一种以等级描述为特征的教学效果评价法，能够用来指导和评价复习教学中的概念进阶层级。基于SOLO分类理论对学生的概念理解进行分层次评价时，首先需要明确每个层级的具体成就标准或表现指标。SOLO分类理论的前结构水平无解题相关的知识储备、观念混乱，不能正确解答试题，所以不设置相应评价。表2展示了不同进阶层次的成就水平及具体描述，并以重要概念“物质通过被动运输、主动运输等方式进出细胞，以维持细胞的正常代谢活动”为例，对各水平的学生预期表现进行说明。

表2 成就水平划分表

进阶层次	成就水平	成就水平具体描述	各水平的学生预期表现
单点结构水平	水平1	能基于事实说出科学术语的意义；举例说明科学术语；依据科学术语对事实经验分类，或区分、辨别事物的不同属性	准确判断各种物质出入细胞的具体方式；分析并说出动、植物细胞吸水或失水的现象及原因
多点结构水平	水平2	说出科学术语与事物的哪些本质特征有关；基于事实或者经验推断科学术语与事物本质特征的定性联系	归纳不同物质运输的方式与特点，区别物质出入细胞的各种方式；认同不同运输方式需要的条件不同
关联结构水平	水平3	推导事物本质特征的定量关系，或者通过定量实验验证定量关系；能借助数学表达式、图像等表征概念	运用结构与功能观比较分析多种转运方式的异同；阐述主动转运是物质出入细胞主要方式的原因和意义；
抽象结构水平	水平4	说明具体概念与核心概念或跨学科概念的关系；说出具体概念得出过程涉及的研究方法、思想方法	尝试综合运用科学、技术、数学和工程学的知识来解决现实生活中与物质运输有关的真实问题

3.2 基于SOLO分类理论的评价模型设计

根据上述的成就水平划分表，进一步设计“SOLO层级—四翼—三维度”评价模型(表3),各层级的评价特征及要求见表3。在该评价模型中，情境问题链的设计需合理地把控难度与梯度。问题的难度与梯度由知识点涵盖的数量、情境的新颖性和学生的认知程度决定，设计问题时，需综合考虑X、 Y、 Z 3个维度(图7)。当坐标的数字越大，情境越新颖和陌生，呈现的问题就越难，解答该情境问题所涉及的知识点越多，学生的认知水平越高。

图7 评价问题设计的3个维度

表3“SOLO层级—四翼—三维度”评价模型

4 总结

学习进阶是实现学生概念深度理解、思维水平发展的重要理论支撑。学习进阶理论指导下的生物学复习课，通过一系列的进阶路径，将单一零散的知识点整合成富有逻辑的知识结构体系，实现从单点结构水平到抽象拓展水平的进阶，逐级形成大概念、建立生命观念，达成学业水平要求。

在“图谱—路径—评价”三位一体的学习进阶模式中，通过设计进阶图谱、绘制进阶轨迹图使复习课的教学变得有迹可循，实施具体学习路径实现重要概念的系统性进阶，利用成就水平划分表、“SOLO层级—四翼—三维度”评价模型使复习课中进阶层级的评价更加精准化，更益于教师发现教学关键节点。以SOLO分类理论为指导所构建的“图谱—路径—评价”三位一体的学习进阶模式，为单元复习提供了一种崭新视角。

来源：林建春,林永.基于SOLO分类理论的生物学重要概念进阶图谱、路径与评价[J].生物学教学,2026,51(02):23-28.