基于SOLO分類理論的思維層次與學(xué)生成績相關(guān)度研究

申 燕 謝新民 解慕宗

摘要： SOLO分類理論是一種重要的描述學(xué)生思維操作水平的方法。通過對2017年深圳市“四校聯(lián)考”化學(xué)試題思維層次結(jié)構(gòu)分析，根據(jù)近五年新課標(biāo)Ⅰ卷化學(xué)必做題的SOLO層次統(tǒng)計結(jié)果，討論分析結(jié)果的科學(xué)性。結(jié)合學(xué)生在此次考試中的成績表現(xiàn)，探索SOLO分類理論的四個思維層次和學(xué)生成績的相關(guān)度，為科學(xué)備考提供合理化建議。

關(guān)鍵詞： SOLO分類； 高考化學(xué)； 相關(guān)度； 復(fù)習(xí)備考

文章編號： 10056629（2018）8002504 中圖分類號： G633.8 文獻標(biāo)識碼： B

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》倡導(dǎo)基于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的評價[1]。在此背景下，高考化學(xué)試題將加強化學(xué)思維能力的考查，力求區(qū)分不同思維層次的學(xué)生，關(guān)注學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的發(fā)展?fàn)顩r。運用SOLO分類理論和皮爾遜相關(guān)系數(shù)兩大工具分析試題與成績，研究學(xué)生的思維層次與成績的相關(guān)度，有利于發(fā)揮高考試題的導(dǎo)向作用，促使“教、學(xué)、評”一體化，發(fā)展學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)。

1 SOLO分類理論概述

1982年，澳大利亞教育心理學(xué)家比格斯（John B. Biggs）和卡利斯（Kevin F. Collis）提出SOLO分類理論[2]，“SOLO”是英文“Structure of the Observed Learning Outcome”的縮寫，意為“可觀察的學(xué)習(xí)成果結(jié)構(gòu)”。該理論是以等級劃分為基礎(chǔ)來描述學(xué)生的思維操作目標(biāo)，評價學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量。根據(jù)學(xué)生解決學(xué)習(xí)任務(wù)時的表現(xiàn)，SOLO分類理論將學(xué)生的思維水平從低到高分為五個結(jié)構(gòu)層次： （1）前結(jié)構(gòu)水平（Prestructural，簡稱“P”）： 學(xué)生未掌握解決問題的簡單知識，找不出任何解決問題的辦法；（2）單一結(jié)構(gòu)水平（Unistructural，簡稱“U”）： 學(xué)生能找到解決問題的一個線索或信息，并根據(jù)該線索或信息解決問題；（3）多元結(jié)構(gòu)水平（Multistructural，簡稱“M”）： 學(xué)生能找到解決問題的多個線索或信息，但無法進行有機整合；（4）關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平（Relational，簡稱“R”）： 學(xué)生能找到解決問題的多個要點之間的關(guān)聯(lián)，并整合信息解決復(fù)雜問題；（5）拓展抽象水平（Extended abstract，簡稱“E”）： 學(xué)生能夠超越問題本身形成個性化的推理方式，并能概括出若干抽象特征。

從“前結(jié)構(gòu)”到“拓展抽象”五個水平對學(xué)生思維層次的要求逐漸遞增，前結(jié)構(gòu)和單一結(jié)構(gòu)屬于低階思維，多點和關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)則為中階水平，拓展抽象結(jié)構(gòu)水平則屬于高階認(rèn)知[3]。運用SOLO分類理論可觀測學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果，判斷學(xué)生的認(rèn)知水平。下文以2017年深圳市“四校聯(lián)考”理綜化學(xué)試題為例，收集考試數(shù)據(jù)，運用皮爾遜相關(guān)系數(shù)，研究思維層次與學(xué)生成績的相關(guān)度。

2 試題思維層次水平的SOLO分類

按照SOLO分類理論的基本思路，通過分析學(xué)生答題時經(jīng)歷的思維操作階段，判斷學(xué)生的思維層次水平。鑒于“前結(jié)構(gòu)水平”在具體試題中無法體現(xiàn)和測量[4]，故筆者只選取U、 M、 R、 E四種水平對2017年深圳市“四校聯(lián)考”化學(xué)必做試題的SOLO思維層次進行分析。

為了提高研究的可信度，研究過程中請3位理論經(jīng)驗豐富的高三一線教師對必做試題進行SOLO思維層次的評定，并運用SPSS 19.0軟件進行評定者之間的信度分析。在23個設(shè)問點中，3位評定者評定結(jié)果完全相同的設(shè)問點有20個，占總數(shù)的87%。對于評定結(jié)果不一致的3個設(shè)問點，由于不存在3位評定者的SOLO分類結(jié)果完全不一致的情況，先由未取得一致的評定者闡述理由，再經(jīng)過3位評定者共同研討得出最終的SOLO層次。信度分析的結(jié)果顯示3位評定者對23個設(shè)問點進行SOLO評定的肯德爾和諧系數(shù)（Kandall coefficient of concordace）W為0.858，達到了顯著水平，說明評定者對設(shè)問點的SOLO層次認(rèn)定一致性好，結(jié)果可信[5]。

表1數(shù)據(jù)顯示此次“四校聯(lián)考”化學(xué)必做試題部分，涵蓋了SOLO分類的四個層次水平，較為全面地體現(xiàn)了SOLO的思維梯度，該試卷可用于不同思維層次學(xué)生的區(qū)分和甄別。R和M層次的試題數(shù)目最多，分別占總分值（總分計85分，不統(tǒng)計選做題）的32.9%和40.0%，U層次為15.3%，E層次最少為11.8%。其中，U和M層次的試題均考查學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握情況，M比例較大，說明多維度考查學(xué)生知識水平的題目較多，綜合性較強，與高考試題的命制特點相吻合。R和E層次的試題考查學(xué)生的知識運用能力，R層次的試題所占比例最高，說明此次考試要求學(xué)生具備較強的知識整合能力、問題解決能力。E層次的試題往往涉及復(fù)雜化學(xué)計算、陌生情境下的問題解決，解決這些問題難度很大，要求學(xué)生基礎(chǔ)知識扎實、綜合素養(yǎng)較高，體現(xiàn)出了考試的選拔性。

3 SOLO思維層次與學(xué)生理科成績相關(guān)度分析

3.1 SOLO思維層次與化學(xué)成績的相關(guān)度分析

在統(tǒng)計學(xué)中，皮爾遜相關(guān)系數(shù)[6]（Pearson correlation coefficient）常用于度量兩個變量X和Y之間的相關(guān)性（線性相關(guān)），一般用r表示，其值介于-1與1之間，|r|越接近于1，表明兩變量相關(guān)程度越高，它們之間的關(guān)系越密切。應(yīng)用該相關(guān)系數(shù)可探索SOLO思維層次（U、 M、 R、 E）四個等級與學(xué)生此次“四校聯(lián)考”化學(xué)總成績的相關(guān)度，探討與學(xué)生化學(xué)成績相關(guān)度最高的思維層次。經(jīng)過數(shù)據(jù)處理（見圖1），發(fā)現(xiàn)M、 R等級水平和學(xué)生的化學(xué)成績高度相關(guān)，而U等級水平和學(xué)生的化學(xué)成績中度相關(guān)，相關(guān)度最低的是E等級水平。

從公式學(xué)生成績=∑（X等級所占分值×X等級平均得分率）（X=U、 M、 R、 E）可知，學(xué)生的成績由各等級所占分值和平均得分率共同決定。若該等級所占分值高且平均得分率高，則該SOLO思維層次與化學(xué)總成績相關(guān)度隨之變高。學(xué)生各個等級的得分率情況如圖2所示。

綜合分析相關(guān)度和學(xué)生的平均得分率可知： U等級和M等級的平均得分率基本相當(dāng)，但由于M等級所占分值（28分）高于U等級所占分值的（13分）兩倍，因此，M等級和學(xué)生成績的相關(guān)度高于U等級；M等級所占分值（28分）和R等級所占分值（34分）很接近，但M等級的平均得分率（70%）約為R等級平均得分率（42%）的1.7倍，因此M等級和學(xué)生成績的相關(guān)度高于R等級；U等級和E等級所占分值也很接近，但U等級的平均得分率（73%）約為E等級（45%）的1.6倍，因此U等級與學(xué)生成績的相關(guān)度高于E等級。

3.2 三類考生SOLO思維層次與化學(xué)成績的相關(guān)度分析

由于本次考試的考生是深圳市最優(yōu)秀的學(xué)生群體，基于深圳市歷年高考大數(shù)據(jù)，將學(xué)生在此次聯(lián)考化學(xué)學(xué)科的成績表現(xiàn)劃分為A、 B、 C三類。A類考生指化學(xué)單科分?jǐn)?shù)達到全市前5%的學(xué)生（考生的前38%），該類學(xué)生有希望報考“雙一流”院校；B類考生指化學(xué)單科分?jǐn)?shù)到達重點本科化學(xué)單科有效分的學(xué)生（約38%～74%），C類考生指化學(xué)單科分?jǐn)?shù)未達重點本科化學(xué)單科有效分的學(xué)生（考生的后26%）。

為了深入研究SOLO思維層次與化學(xué)成績的相關(guān)度，統(tǒng)計A、 B、 C三類考生在SOLO思維層次四個等級的得分率情況（見圖3）和離均差率情況（見圖4），分析學(xué)生群體差異，為精準(zhǔn)復(fù)習(xí)備考提供建議。

由圖3可知，A類到C類考生在四個思維等級的得分率基本呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢，體現(xiàn)出四個層次對考生思維的要求進階提升。唯一反常的是E等級的得分率較R等級略有上升，尤其是C類考生更為明顯，主要原因是該等級所占分值較少（10分），且選擇題的比重較大（60%），導(dǎo)致該部分的得分存在一定的偶然性偏差。該現(xiàn)象進一步佐證了E等級與化學(xué)成績的相關(guān)度最低。

此外，我們對三類考生在SOLO思維層次四個等級的離均差率（離均差率=得分-均分均分）進行了統(tǒng)計，旨在充分挖掘三類考生之間的成績差異。從圖4可以看出，A類考生的四個思維等級均高于平均水平，其中R等級優(yōu)勢較為明顯；B類考生僅有U等級略高于平均水平，M、 R、 E等級均低于平均水平，且U、 M、 R、 E四個思維層級與均值的偏離度越來越大；C類考生的四個思維等級均低于平均水平，其中R等級與平均水平的差距最大?？梢妼τ贏、 C類考生而言，學(xué)生在R思維水平的表現(xiàn)與其成績的相關(guān)度極高，復(fù)習(xí)備考中應(yīng)關(guān)注學(xué)生思維的關(guān)聯(lián)性。

4 思考與啟示

將SOLO分類理論應(yīng)用于高考模擬試題的題目分類研究，為試題研究提供了全新視角，使學(xué)生答題時所反映出的思維操作水平可以被觀測評價。SOLO思維層次與學(xué)生各科成績的相關(guān)度研究能指引教師科學(xué)命題，引導(dǎo)學(xué)生精準(zhǔn)備考，為高三化學(xué)的教與學(xué)提供了理論參考。

4.1 C類學(xué)生： 復(fù)習(xí)備考需扎根于認(rèn)知結(jié)構(gòu)——從U到M的量變

對于C類學(xué)生而言，U等級的得分低于平均分較為明顯，復(fù)習(xí)時應(yīng)著力發(fā)展U等級和M等級的思維水平?；瘜W(xué)知識點數(shù)量眾多，尤其是在一輪復(fù)習(xí)的初始階段，C類學(xué)生的知識“庫存”很少，思維尚處于單一結(jié)構(gòu)（U）水平。在此背景下，復(fù)習(xí)備考的重要工作之一是增加學(xué)生的知識儲備，豐富學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，然而直接將知識灌輸給學(xué)生易導(dǎo)致“消化不良”，即使通過多次考試和練習(xí)依然收效甚微。為此，教師應(yīng)精心設(shè)計教學(xué)過程，扎根于學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，將孤立的知識要素進行有意義的統(tǒng)整，引導(dǎo)學(xué)生將知識以情境化的方式存儲于記憶中。授課時可在認(rèn)知結(jié)構(gòu)的節(jié)點上有效發(fā)問、不斷追問，引發(fā)認(rèn)知沖突，學(xué)生自主同化或順應(yīng)形成的新認(rèn)知結(jié)構(gòu)將具備普適性和耐震性[7]。復(fù)習(xí)備考中扎根學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，將在潛移默化中使學(xué)生的思維層次經(jīng)歷從“U”到“M”的量變。

4.2 B類學(xué)生： 復(fù)習(xí)備考應(yīng)著眼于劣構(gòu)問題——從M到R的質(zhì)變

對于B類學(xué)生，U等級為平均水平，從M等級開始略低于平均水平，R和E等級更為明顯，B類學(xué)生能否將思維層次提升到R等級是成績提升的關(guān)鍵所在。隨著復(fù)習(xí)的深入，學(xué)生的知識儲備逐漸變多，但許多學(xué)生陷入了“上課一聽就懂，考試一做就錯”的怪圈。究其原因，學(xué)生以孤立、零散、碎片的形式將大量知識儲存于記憶中，遇到陌生問題時只會機械化地運用碎片化知識解決淺層問題，但無法在新舊知識之間建立聯(lián)系。為此教師需調(diào)整教學(xué)策略，基于結(jié)構(gòu)分散、規(guī)則冗雜的劣構(gòu)問題設(shè)計教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生尋找知識的關(guān)聯(lián)，主動建構(gòu)知識的內(nèi)涵，發(fā)展高階思維。著眼于劣構(gòu)問題的復(fù)習(xí)備考，加上教師恰到好處的引導(dǎo)，能幫助學(xué)生的思維層次實現(xiàn)從M到R的質(zhì)變。高考重點考查且與各科成績均密切相關(guān)的是M和R思維層次，故復(fù)習(xí)中從量變到質(zhì)變的過程意義重大。

4.3 A類學(xué)生： 高考備考當(dāng)立足于深度批判——從R到E的蛻變

對于A類學(xué)生，R思維水平遠遠高出平均水平，但是E思維卻又出現(xiàn)下跌狀態(tài)，這類考生需關(guān)注R到E的蛻變。拓展抽象層次的高考試題情境新穎、陌生感強，對學(xué)生的思維品質(zhì)提出了很高的要求。面對陌生而多樣化的信息載體，若復(fù)習(xí)備考中立足于深度批判，學(xué)生能在教師的循循善誘下深層思考、深度質(zhì)疑，在思維的激烈碰撞中刨根問底、求同存異，逐漸形成解決問題的思路和方法，最終認(rèn)知沖突達到平衡，形成托爾曼的“認(rèn)知地圖”[8]。經(jīng)歷深度批判過程，學(xué)生的元認(rèn)知能力到達高水平，思維層次將實現(xiàn)從R到E的蛻變。

總之，基于SOLO分類理論和皮爾遜相關(guān)系數(shù)，研究思維層次與學(xué)生成績相關(guān)度，可以對學(xué)生的思維層次進行可視化測評，為科學(xué)、精準(zhǔn)、個性化的復(fù)習(xí)備考提供理論依據(jù)和實踐指導(dǎo)。

致謝： 感謝深圳市化學(xué)教研員吳運來老師在論文寫作過程中給予的數(shù)據(jù)支持和悉心指導(dǎo)！

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部制定.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[S].北京： 人民教育出版社，2018.

[2]Biggs J B， Collis K F. Evaluating the Quality of Learning： The SOLO Taxonomy （Structure of the Observed Learning Outcome） [M]. New York： Academic Press， 1982.

[3]林建芬，陳博殷，黃碧蕓，胡佳娜.基于SOLO分類理論探討化學(xué)核心概念的學(xué)習(xí)進階與教學(xué)銜接——以人教版“中和反應(yīng)”為例[J].化學(xué)教學(xué)，2016，（11）： 24～28.

[4]余昭，王后雄.2015年新課標(biāo)Ⅰ高考化學(xué)試卷分析——基于SOLO分類法的試題研究[J].化學(xué)教與學(xué)，2015，（11）： 1～4.

[5]趙雪，畢華林.基于SOLO分類理論的高考化學(xué)主觀題的結(jié)構(gòu)分析[J].化學(xué)教育，2016，（13）： 35～41.

[6]唐力，況夢佛，熊廣星.化學(xué)教育測量[M].南寧： 廣西師范大學(xué)出版社，1989.

[7]王春陽.促進深度學(xué)習(xí)的化學(xué)課堂教學(xué)研究[J].化學(xué)教育，2017，（9）： 34～37.

[8]丁沙，謝潔純，李佳，汪朝陽.基于SOLO分類理論的問題鏈在化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J].化學(xué)教學(xué)，2017，（3）： 54～57.