基于SOLO分類理論的高考物理試題分析

鄒佳辰 李興華 孫永茂

(福建師范大學物理與能源學院 福建 福州 350108)

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基于SOLO分類理論的高考物理試題分析

鄒佳辰 李興華 孫永茂

(福建師范大學物理與能源學院 福建 福州 350108)

利用SOLO(Structure of Observed Learning Outcome)分類理論對2016年高考3套新課標全國卷物理試題進行了分析，從問題解決的角度出發(fā)，綜合知識和能力的考查設計了相應的SOLO層次判定標準.結(jié)果表明，3份物理試題均集中在對多點結(jié)構(gòu)水平和關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平的考查，且主要通過對力學模塊知識的考查體現(xiàn).全國Ⅰ卷高考物理試題對關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平有較高要求，其他兩份試卷SOLO層次分布相對均衡，此外，3份全國卷也針對不同的適用地區(qū)體現(xiàn)出了相應的能力要求.

SOLO分類理論 高考物理試題 能力要求

1 前言

SOLO分類理論，英文全稱是Structure of Observed Learning Outcome，中文譯作“可觀察的學習成果的結(jié)構(gòu)”，是由教育心理學家Biggs和他的同事以皮亞杰的認知發(fā)展理論為基礎(chǔ)建立的一種質(zhì)性評價理論.SOLO分類理論將學生“可觀察的學習成果”分為由淺入深的5個層次：前結(jié)構(gòu)(Prestructure)、單點結(jié)構(gòu)(Unistructure)、多點結(jié)構(gòu)(Multistructure)、關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)(Relational)、抽象拓展結(jié)構(gòu)(Extended abstract)[1].自被引進國內(nèi)后，SOLO分類理論不斷被國內(nèi)的教育研究者和教師所了解.隨著國內(nèi)學者對SOLO理論不斷開發(fā)研究，該理論在考試研究方面的應用也由最初的開放性測驗逐漸轉(zhuǎn)移到現(xiàn)今的封閉性測驗，此外，也有學者將SOLO理論用于指導教學設計和課堂教學.

2016年新增安徽、福建等7省市使用全國卷，加上已有的河南、河北、江西等使用全國卷的18個省份，共有25個省市使用教育部考試中心命制的全國卷，隨著新一輪高考改革的實施，將會有更多的省市采用全國卷.高考是選拔性考試，公平、公正是其目標和主要要求之一，對高考試題的研究和評估不僅具有學術(shù)意義，同樣也有社會意義.將SOLO分類理論應用于高考試題研究,一方面可以幫助規(guī)范試卷結(jié)構(gòu)，另一方面也有助于開發(fā)一種新型課程目標評估工具，以促進新一輪課程改革的進行.

2 研究對象與方法

2016年因新增多個省市使用全國卷，試卷調(diào)整為全國Ⅰ，全國Ⅱ，全國Ⅲ3份試卷，全國Ⅲ卷適用于云南、廣西、貴州，試卷結(jié)構(gòu)及難度與全國Ⅱ卷相當.教育部考試中心編寫的《普通高等學校招生全國統(tǒng)一考試說明》[2](以下簡稱考試說明)中指出理科綜合中物理部分總分為110分，題型設置包括選擇題和非選擇題兩個部分,如表1所示，其中選擇題共8道，非選擇題包括實驗題2道、計算題2道和選考題3道，共計15道題.根據(jù)《考試說明》，物理部分考查內(nèi)容包括力學、電學、熱學、機械振動與機械波、光學、原子物理等.力學和電學部分知識主要集中在必考內(nèi)容中，題號14～25，共12道題，共計95分；而熱學、光學、原子物理等知識主要通過選考題的形式出現(xiàn)，題號33～35，3道題選做1道題，每題均為15分.本文將試題中涉及的知識結(jié)構(gòu)分為力學、電學及其他3大模塊：“力學”模塊指質(zhì)點運動、力、牛頓定律、動量、機械能等；“電學”模塊指電場、電路、電磁感應、交變電流、電磁場與電磁波等；“其他”包括機械振動與機械波、熱學、光學、相對論、原子物理以及一些特殊的解題方法.

表1 2016年高考新課標全國Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ卷試題結(jié)構(gòu)

文獻[1]認為學生可觀察的學習成果體現(xiàn)在能力、思維操作、一致性與收斂、回答結(jié)構(gòu)4個方面.文獻[3]基于對高中化學考試試題進行的SOLO分析，提出SOLO分析應在充分考慮學生已有知識和能力的基礎(chǔ)上，根據(jù)學生作答所采用的正確素材的數(shù)量及其相互關(guān)系，從而判定學生所表現(xiàn)出的學習結(jié)果層次，即SOLO層次.文獻[4]通過對高考物理試題進行對比研究，發(fā)現(xiàn)SOLO分類理論中各SOLO層次與《考試說明》中的能力要求能夠相互對應.本文借鑒前人分析試題時所設定的SOLO判定標準，依據(jù)學生在正確作答時所采用的物理素材數(shù)量以及各素材之間的相互關(guān)系來判定試題的SOLO層次，具體表述如下.

(1)前結(jié)構(gòu)水平(P)：處于該水平的學生完全沒有正確理解、掌握物理概念或規(guī)律.

(2)單點結(jié)構(gòu)水平(U)：處于該水平的學生只能理解物理概念的一方面(如定義等)，但無法和其他因素聯(lián)系起來.

(3)多點結(jié)構(gòu)水平(M)：處于該水平的學生能使用兩個或兩個以上不相關(guān)的物理概念，但不具備將這些概念關(guān)聯(lián)的能力，或是認為學生只掌握了基本的物理規(guī)律.

(4)關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平(R)：處于該水平的學生能將兩個或兩個以上物理概念關(guān)聯(lián)起來，并形成綜合性的規(guī)律.

(5)抽象拓展結(jié)構(gòu)水平(E)：處于該水平的學生不僅能夠?qū)蓚€或多個物理概念合理地關(guān)聯(lián)起來，還能在此基礎(chǔ)上拓展到學科之外的知識.因此，本文將高考考試說明中未涉及但在試題中出現(xiàn)的知識認定為該水平.

需要說明的是，不同題型在進行SOLO分析時應注意分析方法的選擇.對于單項選擇題，試題中正確選項所對應的SOLO層次即為該題的SOLO層次.對于多項選擇題，應該考慮正確選項中各項所對應的SOLO層次以及各項間的相互關(guān)系，若存在相互關(guān)系即為關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)，否則，界定為多點結(jié)構(gòu).實驗探究題在考慮科學探究的各要素及其內(nèi)涵的前提下，將操作、分析、評價、設計4個層次依次對應SOLO層次中的單點結(jié)構(gòu)、多點結(jié)構(gòu)、關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)、抽象拓展結(jié)構(gòu)[5].計算題判定的標準與多項選擇題的判定方法相同.依據(jù)上述界定標準，本文認為錯誤選項所代表的SOLO層次較正確選項的SOLO層次低.

依據(jù)上述規(guī)則，以2016年高考新課標Ⅰ卷第20題來說明上文中對高考試題的分析方法.

【試題】如圖1所示，一帶負電荷的油滴在勻強電場中運動，其軌跡在豎直面(紙面)內(nèi)，且相對于過軌跡最低點P的豎直線對稱.忽略空氣阻力.由此可知( )

圖1 試題題圖

A.Q點的電勢比P點高

B.油滴在Q點的動能比它在P點的大

C.油滴在Q點的電勢能比它在P點的大

D.油滴在Q點的加速度大小比它在P點的小

該題考查帶電粒子在電場中運動的知識.回答者首先需要通過帶電油滴的運動特點判斷其受力情況，再通過判斷合外力與位移的關(guān)系判斷合外力所做的功以及油滴動能的變化，接著判斷帶電粒子所受電場力做功與電勢能的關(guān)系、電勢能變化與電勢變化的關(guān)系，最后應綜合考慮正確選項之間的關(guān)系，本題的正確選項是A，B，根據(jù)上述判定標準，可以判定該題的SOLO層次是關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平.

此外，個別題目可能有多種解答方法，本文選擇最一般的解答方法作為學生正確作答時所體現(xiàn)的認知結(jié)構(gòu)，這主要是因為最一般的解法具有較高的普遍性，且能夠清楚地體現(xiàn)出學生運用物理素材解決問題的過程.

3 研究結(jié)果與結(jié)論

對比表2中的數(shù)據(jù)可知，2016年高考3套全國卷物理試題的SOLO層次主要集中在多點結(jié)構(gòu)水平和關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平，所占百分比分別為40.2%和58.3%.這說明高考物理試題注重考查考生對多個物理概念的理解及使用.從所占百分比來看，試題更注重考查考生能否建立多個物理概念之間的聯(lián)系，使其關(guān)聯(lián)成綜合性較高的物理規(guī)律，用以解決物理問題.從知識點類別的統(tǒng)計結(jié)果來看(表3)，處于單點結(jié)構(gòu)水平的知識點較少，力學、電學、其他3大模塊知識點的分布情況分別為1,1,0；處于多點結(jié)構(gòu)水平的知識點較多，力學、電學、其他3大模塊知識點的分布情況分別為20，14和17，這3個模塊知識點的考查情況相近；而處于關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)的知識點最多，由表3中數(shù)據(jù)可以看出，力學部分的能力要求較高.

表2 試卷SOLO知識點分布情況總統(tǒng)計

表3 3套全國卷SOLO知識點分布情況 個

由表3可知，全國Ⅰ卷考查的SOLO知識點總數(shù)與全國Ⅱ卷相當，全國Ⅲ卷中知識點總數(shù)比其他兩份試卷的要少；其中全國Ⅰ卷中處于多點結(jié)構(gòu)水平的知識點總數(shù)與處于關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平的相當，而全國Ⅱ卷和全國Ⅲ卷均偏重對關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平的考查.3份物理試卷中均對力學模塊的知識有較高要求，3份試卷中力學模塊知識點總數(shù)均高于電學模塊和其他模塊的知識點總數(shù)，并且處于關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平的力學模塊知識點數(shù)量均多于關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平的電學和其他類別的知識點數(shù)量.由于“其他”模塊中包含的知識多為選考部分的內(nèi)容，因此3份試卷中該模塊所體現(xiàn)出的SOLO層次相當.

通過對3套試卷進行SOLO分析可以發(fā)現(xiàn)，面向中國中部地區(qū)的全國Ⅰ卷對不同SOLO層次的要求相對較為均衡；全國Ⅱ卷主要面向中國東北、西部和西南等地區(qū)的省市，試題偏重關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平的考查；全國Ⅲ卷面向廣西、貴州和云南3省，試卷所體現(xiàn)的SOLO層次及其分布情況與全國Ⅱ卷相當.

目前，全國卷高考物理試題對力學部分提出了較高的要求所體現(xiàn)出的能力水平相比其他模塊都要高.力學模塊的知識相對基礎(chǔ)，但是與電學及其他模塊聯(lián)系相當密切，且在高中物理知識系統(tǒng)中力學處于核心地位.3套試卷在力學及力學相關(guān)的試題中體現(xiàn)出了較高水平的SOLO層次，足以說明全國卷物理試題對力學的知識和考生解決此類問題的能力要求之高.

4 反思與展望

2017年將全面實行新一輪的高考改革，并且新版的高中物理課程標準屆時也將面世.高考肩負知識考查和能力考查的雙重任務，為使其更好地發(fā)揮選拔人才的作用，對試卷進行評價是必不可少的.同樣，高考試題的命制也不能僅僅從難度、知識點等方面切入，還需要引入多種有關(guān)能力的判定標準，以促進考試公平.依據(jù)SOLO分類理論開發(fā)量化的試卷評價工具是可行的，但目前對于SOLO層次的判定標準不夠統(tǒng)一，仍需進一步探索.

此外，學生的認知結(jié)構(gòu)并非一成不變，利用SOLO分類理論可以建立有關(guān)學習成果的評價工具，例如,可以建立基于SOLO分類理論的試題庫，或者類似的評測標準，用于學習過程中學習成果的診斷，能夠較為及時地反饋教學效果，有助于教師對課堂教學的把握，從而對物理學科教育產(chǎn)生促進作用.

1 彼格斯，科利斯.學習質(zhì)量評價:SOLO分類理論(可觀察的學習成果結(jié)構(gòu)).高凌飚，張洪巖譯.北京：人民教育出版社, 2010.052 教育部考試中心.普通高等學校招生全國統(tǒng)一考試說明(理科·2016年版).北京：高等教育出版社,2016

3 麥裕華,曹琦明. 基于SOLO分類理論的高中學業(yè)水平考試試題分析——以廣東省2009—2015年學業(yè)水平考試化學試題為例. 教育測量與評價(理論版),2016(03):51～55

4 郭晨躍,王宏博,羅瑩. SOLO理論在高考物理試題比較研究中的應用. 物理教師,2012(01):1～3,7

5 程柱建. SOLO理論視域下的高考實驗能力分析——以2014年江蘇物理高考實驗題為例. 物理教學,2014(12):16～19

The Analysis of College Entrance Examination on Physics based on SOLO Theory

Zou Jiachen Li Xinghua Sun Yongmao

(College of Physics and Energy, Fujian Normal University，F(xiàn)uzhou, Fujian 350108)

In this research, three sets of physics examination questions in the 2016 national college entrance examination, has been analyzed by a newly standard，which is based on SOLO theory, considering problem solving and the requirements of knowledge and competencies. The result shows that the three papers focus on the examination of the level of “multistructure” and “relational”, and mainly through the examination of mechanics module. National I volume of physical examination on the level of “relational” has reflected higher requirements, and the other two papers is relatively balanced distribution on SOLO level. In addition, three copies of the volume also reflects the capacity of the corresponding requirements on different application area.

SOLO; college entrance examination on physics; the requirements of competencies

鄒佳辰(1993- ),男，在讀碩士研究生，主要研究方向為物理課程與教學研究、高考試題研究.

指導教師：李興華(1959- )，男，碩士，副教授，主要研究方向為物理課程與教學研究、量子力學教學.

2016-07-18)