試題調研：無機化工流程問題的質性評價——SOLO分類理論的應用

劉革平

（江蘇省梁豐高級中學 江蘇 張家港 215600）

一、對無機化工流程問題的認識

高中化學課程改革的一個顯著特點是非常重視教材內容與工農業(yè)生產和日常生活的緊密聯系。因此，反映化工生產技術的工業(yè)流程題，便成為新課改后高考試題的新增點和主流題型之一，所占的分數值大，且難度為中度偏上。與傳統(tǒng)單一、封閉性試題相比，它具有情境創(chuàng)設真實、框圖信息新穎、問題設計廣泛等明顯特點。

試題的功能是對學生的學習能力進行評價，傳統(tǒng)試題對學生側重學習量的考慮多于對學習質的評價，重學習結果，輕學習過程，教師難于通過此種評價掌握學生的思維能力發(fā)展水平。而在教學過程中有效利用工業(yè)流程類試題，或者將此類問題應用于學業(yè)評價，可以彌補一味采用傳統(tǒng)問題訓練和考核所導致的各種不足，但由于這類試題的特點，用傳統(tǒng)評價理論和方法很難對這類問題做出合理的評價，這也是導致這類試題沒有得到足夠重視的重要原因。近年來逐漸成熟的SOLO分類理論為這類試題的質性評價提供了層次性的結構模型，利用SOLO分類理論可以對學生的化學思維水平和思維能力進行學科合理的評價。

二、SOLO分類理論的主要觀點

澳大利亞教育心理學家約翰·比格斯（John Biggs）與他的團隊通過研究發(fā)現，人的認知不僅在總體上具有階段性的特點，在對具體知識的認知過程中，也具有階段性的特征。他認為一個人在其總體認知結構發(fā)展的每個階段，還有幾個不同的水平，在回答某個具體問題時，這些水平可以通過其思維結構的復雜性得以表現，它是可以直接檢測的，能夠判斷一個人在回答某一具體問題時的思維結構處于哪一層次。為評價學生理論分析、發(fā)散思維和創(chuàng)造性思維等能力提供了可能，我們則利用該順序用于指導學生學習目標的達成或對學習成果的評價?？珊唵蔚胤譃槲鍌€層次：

層 次 名 稱描 述第一層次 前結構層次 未能形成問題的理解，回答時邏輯混亂或同義反復，沒有論據支撐第二層次 單點結構層次 僅找到一個解決問題的思路，但卻就此收斂，僅憑一個論據就得出結論第三層次 多點結構層次 能提供多個解決問題的思路，但各思路之間被此孤立，未能把這些思路有機地整合起來第四層次 關聯結構層次 能將多個解題思路聯系起來，形成多點論據支撐下的結論第五層次 拓展抽象結構層次 能夠對問題進行抽象的概括，從理論的高度來分析問題，而且能夠深化問題，使問題本身的意義得到拓展

SOLO分類法的結構模型可以用圖1表示。

從圖1可以看出，前結構水平上為空白即還沒有掌握該知識；單點結構和多點結構水平上為數目不等的豎條，每個豎條代表一個知識點，兩個結構水平之間的差別是知識點的量的多少；關聯結構水平是各知識點之間聯結成一個整體，代表知識點之間的整合；拓展抽象結構水平是在關聯結構水平的基礎上將知識整體進行遷移和拓展。所以，我們可以得出，前結構、單點結構和多點結構還處在定量階段，學生的學習還處于知識的積累層面；而關聯結構和拓展抽象結構已達到定性評價的層次，學生已能將知識進行整合、應用和有效的拓展。這5種層次代表了學生對知識的掌握程度，根據學生在解決問題時的回答，可以判斷出學生的認知屬于哪一個層次，從而掌握學生的學習結果和進程。

上表中關鍵有兩點：一是“質”——思維能力所能達到的深度和廣度；二是“聯”——即五個層次從點、線、面、立體、系統(tǒng)的發(fā)展過程，思維結構越復雜，思維能力的層次越高。

三、應用SOLO分類理論評介工業(yè)流程問題

依據SOLO分類理論可以對工業(yè)流程問題進行有效評價。教師可以按照學生在具體學習活動中的行為表現，進行五類結構水平的劃分，并對各個水平進行文字描述，從而判斷學生對某項知識的掌握情況和思維能力發(fā)展水平。下面依據SOLO分類理論對工業(yè)流程問題進行評價，從中可以了解其評價的一般方法與解決問題的策略。

例：四氯化鈦（TiCl4）是制取航天航空工業(yè)材料——鈦合金的重要原料。由鈦鐵礦（主要成分是FeTiO3）制備TiCl4等產品的一種工藝流程示意如下：

加入鐵屑的作用是____________。

依據下表信息，要精制含少量SiCl4雜質的TiCl4，可采用_____________方法。

回答下列問題：

（1）在②→③工藝中需要控制條件以形成TiO2·n H2O溶膠，該分散質顆粒直徑大小在_____________范圍。

學生：10-9m～10-7m（或其他合理答案）

分析：回答該問題只需要一種策略———記住膠粒直徑，并不需要很多技巧很容易就能得到答案，所以能答對這個問題表明學生達到單一結構水平。

（2）往①中加入鐵屑至浸出液顯紫色，此時溶液仍呈強酸性。該過程中有如下反應發(fā)生：

TiCl4 SiCl4熔點 ／℃ -25．0 -68．8沸點 ／℃ 136．4 57．6

學生：使Fe3+還原為Fe2+；生成Ti3+保護Fe2+不被氧化；蒸餾（或分餾，或精餾）。

分析：在這個題目中，學生只需從題目中盡可能多地找到有用信息然后歸納成前后成因關系。就達到多點結構水平

寫出④中TiO2和焦炭、氯氣反應生成液態(tài)TiCl4和CO氣體的熱化學方程式：________。

學生 ：TiO2（s）+2C（s）+2Cl2（g）=TiCl4（l）+2CO（g）ΔH=-81KJ·mol-1

分析：通過流程圖及熱反應信息中產物特點，猜測反應物和生成物，再結合蓋斯定律按要求寫出方程式。學生需要將收集到的知識串起來思考才能解決問題，能夠正確完整回答該問的學生思維水平較高，處于關聯水平。

分析：學生需要將收集到的知識串起來思考才能解決問題，能夠正確完整回答該問的學生思維水平較高，處于關聯水平。

從上述回答可以看出：處于不同結構水平的學生回答問題的具體答案比較清楚地顯示其對相關知識的掌握情況（認知水平），能夠從所給化學問題中找出越多線索或信息的學生其結構水平的層次就越高，即其化學思維能力的水平就越高。所以，運用SOLO分類理論，教師可能根據學生回答問題的實際反應，劃分和確定學生化學認知的實際結構水平，判斷學生化學知識的掌握情況和化學思維能力所處的層次，診斷學生的化學學習困難，有針對性地實施教學。

四、量化與開發(fā)

首先，SOLO分類理論具有很強的操作性。依據SOLO分類理論不僅可以對學生的學業(yè)成就進行質性評價，還可以進行量化評價。根據諸多學者的研究，可以利用表1進行SOLO分類評價的量化處理，將SOLO分類理論的五種結構水平賦予不同的等級分數，那么學生對問題回答的質量就可以被量化，量化的分數可以作為終結評價的依據。教師也可以依據工業(yè)流程問題的具體內容作適當調整。

表1 SOLO分類評價的量化值

其次，SOLO分類方法和其他各種評價方法綜合運用，可以實現化學課程改革的評價目標多元化和評價手段多樣化，從而對學生進行全面合理的評價，所以，在編制工業(yè)流程試題過程中，要注意五個層次的合理設計與安排。現舉一個原創(chuàng)例子。

例：隨著材料科學的發(fā)展，金屬釩及其化合物得到了越來越廣泛的應用，并被譽為“合金的維生素”。為回收利用含釩催化劑（含有V2O5、VOSO4及不溶性殘渣），科研人員最新研制了一種離子交換法回收釩的新工藝，回收率達91．7%以上。

部分含釩物質在水中的溶解性如下表所示：

該工藝的主要流程如下。請回答下列問題：

（1）請寫出加入Na2SO3溶液發(fā)生反應的離子方程式______

（2）催化氧化所使用的催化劑釩觸媒（V2O5）能加快二氧化硫氧化速率，此過程中產生了一連串的中間體（如圖）。其中a、c二步的化學方程式可表示為______，______。

（3）該工藝中反應③的沉淀率（又稱沉礬率）是回收釩的關鍵之一，沉釩率的高低除受溶液pH影響外，還需要控制氯化銨系數（NH4Cl加入質量與料液中V2O5的質量比）和溫度。根據右圖試建議控制氯化銨系數和溫度： 、 。

（4）經過熱重分析測得：NH4VO3在焙燒過程中，固體質量的減少值（縱坐標）隨溫度變化的曲線如右圖所示。則NH4VO3在分解過程中______。A．先分解失去 H2O，再分解失去NH3

B．先分解失去NH3，再分解失去H2O

C．同時分解失去H2O和NH3

D．同時分解失去 H2、N2和 H2O

利用SOLO分類評價方法對工業(yè)流程問題進行解剖與再認識，只是想對試題研究起到一個拋磚引玉的作用，以此來推進試題有效開發(fā)、課堂教學質性變化，切實提高教學的有效性與過程調控。

［1］ 蔡永紅．SOLO分類理論及其在教學中的應用［J］．教師教育研究，2006，（1）

［2］ 陳微等．SOLO分類評價理論在化學教學中的應用 ［J］．化學教育，2008，（10）