基于SOLO分類理論的生物學(xué)教材習(xí)題分析

彭陳悅 高學(xué)林

（1.南京師范大學(xué)教師教育學(xué)院 江蘇南京 210023）

（2.江蘇第二師范學(xué)院生命科學(xué)與化學(xué)化工學(xué)院 江蘇南京 211200）

隨著《普通高中生物學(xué)課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《課程標準》）的頒布，生物學(xué)科進行了新一輪的教材改革。練習(xí)與應(yīng)用是生物學(xué)教材的重要組成部分，也是對落實《課程標準》理念的重要舉措?！督逃筷P(guān)于做好2022年普通高校招生工作的通知（教學(xué)〔2022〕1號）》在“深化考試內(nèi)容改革”部分指出：“根據(jù)高校人才選拔要求和國家課程標準，優(yōu)化試題呈現(xiàn)方式，加強對關(guān)鍵能力和學(xué)科素養(yǎng)的考查，引導(dǎo)減少死記硬背和‘機械刷題’現(xiàn)象”。就教材習(xí)題和高考試題進行基于SOLO分類理論的統(tǒng)計分析，獲取生物學(xué)教學(xué)相關(guān)啟示有很強的必要性，也是對“雙減”要求的一種必然的回應(yīng)。

1 SOLO分類理論與習(xí)題難度層次

SOLO（Structure of the Observed Learning Outcome），意為“可觀察到的學(xué)習(xí)結(jié)果的結(jié)構(gòu)”。約翰·比格斯和凱文·科利教授認為盡管人的總體認知結(jié)構(gòu)無法檢測，但人回答某個問題時內(nèi)化的知識結(jié)構(gòu)將得到外顯。以皮亞杰認知發(fā)展階段論為基礎(chǔ)，在SOLO理論中人的思維結(jié)構(gòu)被劃分為由低到高的5個層次水平，分別為前結(jié)構(gòu)層次（P）、單點結(jié)構(gòu)層次（U）、多點結(jié)構(gòu)層次（M）、關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)層次（R）和抽象拓展層次（E），體現(xiàn)了學(xué)生分析問題由淺到深，思維由具象到抽象，思維結(jié)構(gòu)由低級到高級的特點。不同思維結(jié)構(gòu)水平的學(xué)生在解決問題時的具體表現(xiàn)不同，由此，可將不同的習(xí)題劃分為對應(yīng)5個思維層次水平的難度等級（表1），并借此分析教材習(xí)題和高考試題，為教學(xué)提供重要參考。

表1 基于SOLO分類理論的習(xí)題劃分標準

2 基于SOLO分類理論的教材習(xí)題分析

選取人教版2019年版生物學(xué)必修和選擇性必修5本教材，對其節(jié)尾“練習(xí)與應(yīng)用”欄目以及章尾“復(fù)習(xí)與提高”欄目中的習(xí)題進行SOLO層次劃分，由于不存在與前結(jié)構(gòu)層次（P）相對應(yīng)的習(xí)題，所以將習(xí)題劃分為與單點結(jié)構(gòu)層次（U）、多元結(jié)構(gòu)層次（M）、關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)層次（R）以及抽象拓展層次（E）相對應(yīng)的4個層次。

2.1 習(xí)題層次劃分

2.1.1 單點結(jié)構(gòu)層次（U）習(xí)題

學(xué)生只需理解掌握這一個概念就能進行解題，如選擇性必修2第一章“復(fù)習(xí)與提高”欄目中選擇題的第一題。

1.下列敘述符合種群密度概念的是 （ ）

A.一公頃水稻的年產(chǎn)量

B.每平方米草地中雜草的數(shù)量

C.某湖泊每平方米水面鯽魚的數(shù)量

D.某地區(qū)灰倉鼠每年新增的個體數(shù)

本題僅涉及種群密度的概念這一知識點：“種群在單位面積或單位體積中的個體數(shù)就是種群密度”。

2.1.2 多點結(jié)構(gòu)層次（M）習(xí)題

各知識點之間無需關(guān)聯(lián)，學(xué)生無需進行綜合分析。如選擇性必修1第五章第而節(jié)“練習(xí)與應(yīng)用”欄目中“概念檢測”中的第一題。

1.運用植物激素的相關(guān)知識，判斷下列說法是否正確。

（1）赤霉素決定細胞的分化。（ ）

（2）脫落酸促進果實和葉脫落。（ ）

（3）細胞分裂素促進細胞伸長。（ ）

此題為判斷題，考查不同植物激素對植物生命活動起著不同的調(diào)節(jié)作用。學(xué)生需要掌握“赤霉素促進細胞分裂與分化；促進細胞伸長，從而引起植株增高”“脫落酸促進葉和果實的衰老和脫落”“生長素主要促進細胞核的分裂，而細胞分裂素主要促進細胞質(zhì)的分裂，二者協(xié)調(diào)促進細胞分裂的完成”這四種植物激素對應(yīng)的知識點，并對各命題逐一進行判斷即可。

2.1.3 關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)層次（R）習(xí)題

關(guān)聯(lián)于多個知識點才能解決，如必修2第四章“復(fù)習(xí)與提高”欄目“選擇題”中第二題。

2.一條肽鏈有500個氨基酸，則作為合成該肽鏈模板的mRNA和用來轉(zhuǎn)錄mRNA的DNA的堿基至少有（ ）

A.500個和100個

B.1 000個和2 000個

C.1 500個和1 500個

D.1 500個和3 000個

此題考查學(xué)生對基因表達過程中轉(zhuǎn)錄及翻譯的理解掌握情況。要解答此題，學(xué)生需聯(lián)系DNA轉(zhuǎn)錄及翻譯的特點，理解由mRNA翻譯出肽鏈的過程中每三個堿基組成一個密碼子，每個密碼子對應(yīng)一個氨基酸，得出模板mRNA含1 500（500×3）個堿基，繼而由轉(zhuǎn)錄過程遵循堿基互補配對原則推導(dǎo)得出模板DNA與mRNA含相同的堿基數(shù)。

2.1.4 抽象拓展層次（E）習(xí)題

此類習(xí)題難度較大，需要學(xué)生在情景中對所學(xué)知識進行綜合應(yīng)用，如必修1第四章第一節(jié)“練習(xí)與應(yīng)用”欄目中“拓展應(yīng)用”第一題。

1.細胞液中物質(zhì)的濃度對于維持細胞的生命活動非常重要?，F(xiàn)提供紫色洋蔥鱗片葉表皮細胞，請設(shè)計實驗，測定該細胞的細胞液的濃度相當于多少質(zhì)量分數(shù)的蔗糖溶液。寫出你的實驗思路，并分析其中的基本原理。

本題考查學(xué)生對植物細胞、被動運輸?shù)确矫嬷R的掌握情況，以及實驗設(shè)計能力。學(xué)生需基于材料背景，將“水分子可以自由通過細胞壁”“植物的原生質(zhì)層相當于一層半透膜”“質(zhì)壁分離”等已有知識應(yīng)用到新的情境中去，設(shè)計對照實驗來探究問題答案。

2.2 習(xí)題統(tǒng)計分析

5本教材節(jié)尾“練習(xí)與應(yīng)用”欄目以及章尾“復(fù)習(xí)與提高”欄目習(xí)題設(shè)置較為多樣，根據(jù)特征大致可以劃分為判斷題、選擇題和應(yīng)用題三大類。應(yīng)用題包含作圖題、填圖題以及拓展應(yīng)用題，當一道拓展應(yīng)用題中含多個小問時，以難度層次最高的小問代表此拓展應(yīng)用題的難度層次。

統(tǒng)計結(jié)果如圖1所示，從淺易的U層次到難度較大的E層次都有所覆蓋，考查的能力結(jié)構(gòu)相對較全面。其中位于單點結(jié)構(gòu)層次（U）和抽象拓展層次（E）的習(xí)題占比較大，既體現(xiàn)了中學(xué)生物學(xué)課程的基礎(chǔ)性，重視對基礎(chǔ)知識、基本概念的理解與掌握；又體現(xiàn)了中學(xué)生物學(xué)課程的發(fā)展性，重視對知識的應(yīng)用，有助于學(xué)生的知識遷移和發(fā)散思維，發(fā)展學(xué)生解決實際問題的能力。

2.2.1 不同題型的SOLO層次分布

三大類基本題型（判斷、選擇、應(yīng)用）的SOLO層次分布統(tǒng)計如圖2所示。

判斷題分布于教材中節(jié)末“練習(xí)與應(yīng)用”板塊的“概念檢測”部分，不含抽象拓展層次（E）的習(xí)題，且單點結(jié)構(gòu)層次（U）的習(xí)題占據(jù)82.4%的比例，有助于幫助鞏固學(xué)生對簡單基礎(chǔ)知識的理解與把握。此外值得注意的是，即使是判斷題這樣的小題，教材編寫時也十分注意情境的塑造，或是給予一定的知識背景描述。

選擇題涵蓋全部4個層次（U、M、R、E），其中難度最高的抽象拓展層次（E）所占比例較低（6.9%），其余層次的習(xí)題比例相當，分別為U（29.3%）、M（31.5%）和R（32.3%），體現(xiàn)了教材選擇題在難度設(shè)計上的層級性。相較于判斷題，單點結(jié)構(gòu)層次（U）的習(xí)題占比大幅下降，多點結(jié)構(gòu)層次（M）與關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)層次（R）的習(xí)題占比上升，注重考查學(xué)生綜合運用多個知識解決生物學(xué)問題，對學(xué)生的思維能力以及對知識的掌握、運用提出了更高的要求。

應(yīng)用題同樣涵蓋全部4個層次，不過在題量分布上梯度十分明顯，E（80%）＞R（15.1%）＞M（4.2%）＞U（0.7%）。可見，應(yīng)用題總體來說具有一定難度和深度，學(xué)生要能對知識進行遷移拓展，在新的情境中解決問題，并能夠深化問題，形成新的思考。此外，在含多個小問的應(yīng)用題中，各小問間往往也呈現(xiàn)出一定的難度梯度。

應(yīng)用題中包含作圖題、填圖題以及拓展應(yīng)用題，拓展應(yīng)用題中多次訓(xùn)練了學(xué)生資料搜集、反思論證、表達交流等能力，題目連通課內(nèi)課外，與人們的生產(chǎn)生活、學(xué)生的生活經(jīng)驗緊密聯(lián)系，既有考查學(xué)生在新情境下對課內(nèi)知識的鞏固利用，也有要求學(xué)生就社會議題發(fā)表自我看法，全方位地提升生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、社會責任等學(xué)科核心素養(yǎng)，體現(xiàn)了教材習(xí)題作為評價工具的促進作用。

教材習(xí)題整體設(shè)計上具有明顯的層次性，設(shè)有一定的難度梯度，且各類型習(xí)題重點傾向的難度層次有所不同，從判斷題到選擇題再到應(yīng)用題，很自然地實現(xiàn)了難度過渡，對學(xué)生要求的層層遞進，幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識，拓展思維，引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)知識應(yīng)用與解決實際問題?？傮w而言，教材習(xí)題的設(shè)計符合學(xué)生的認知水平，容量合理，在努力減輕學(xué)生學(xué)業(yè)負擔的情況下保證了習(xí)題的難度梯度，體現(xiàn)了《課程標準》的要求。

2.2.2 不同模塊對應(yīng)教材習(xí)題的SOLO層次分布

按照教材模塊進行習(xí)題的SOLO層次統(tǒng)計分析，所得數(shù)據(jù)如圖3示。在不同模塊的習(xí)題設(shè)置中，各SOLO層次都有設(shè)題，體現(xiàn)了習(xí)題層次的豐富性；各模塊都十分重視單一結(jié)構(gòu)層次（U）習(xí)題的考查，重視學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握；在必修2、選擇性必修3模塊中抽象拓展層次（E）習(xí)題都最多，突出訓(xùn)練學(xué)生對相應(yīng)知識的遷移運用。

2.2.3 教材中含圖習(xí)題的SOLO層次分布

教材中的圖像類型包括實物圖、形態(tài)結(jié)構(gòu)圖、生理過程圖、實驗流程圖、概念圖、遺傳圖、圖表曲線等，此處的“含圖題”還包括引導(dǎo)學(xué)生動手的填圖題與做圖題，統(tǒng)計結(jié)果如圖4所示。難度層次高的習(xí)題含圖題較為集中。圖表習(xí)題可以呈現(xiàn)和解釋復(fù)雜的生理過程，可以有效訓(xùn)練和提升學(xué)生科學(xué)思維，還可以加深與現(xiàn)實生活的聯(lián)系，點燃學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，等等。

總體而言，教材習(xí)題設(shè)置充分遵循課標相關(guān)要求。一方面體現(xiàn)了“多樣、靈活、開放、減負”原則，題量適當、題型多樣。開放靈活的E層次習(xí)題有較大占比，利于促進學(xué)生的學(xué)習(xí)遷移和思維發(fā)散；另一方面體現(xiàn)了“習(xí)題設(shè)計應(yīng)有難度梯度，循序漸進”的要求，覆蓋各個難度層次，不同題型各有定位。U層次習(xí)題幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識，在判斷題、選擇題、應(yīng)用題中比例遞減；M、R層次習(xí)題多分布于選擇題，幫助學(xué)生強化理解、拓展思維；E層次習(xí)題主要集中于拓展應(yīng)用題，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用知識解決情境問題；整體建構(gòu)學(xué)生的生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、社會責任等生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

3 基于SOLO分類理論的高考試題分析

2021年江蘇高考生物卷全卷共24題，滿分100分。其中單選題14題，多選題5題，非選擇題5題?；赟OLO分類理論的統(tǒng)計分析結(jié)果見表2。

表2 2021年江蘇高考生物卷試題的SOLO層次統(tǒng)計表

單選題以多點結(jié)構(gòu)層次（M）為主，也有部分屬于關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)層次（R），多選題則上升到以R層次為主，非選擇題則進一步上升到抽象拓展層次（E），圖表題占比也隨之題型難度遞增。非選擇題通常含有3～6個小題，但往往只含一個E層次小題，其余小題的層次數(shù)量表現(xiàn)為U＞R＞M。

顯然，江蘇高考生物卷試題在內(nèi)容結(jié)構(gòu)上具有注重基礎(chǔ)、加強綜合、層層遞進、利于選拔的特點，突出對考試學(xué)科基礎(chǔ)和能力考查的同時，對學(xué)生的能力要求層層遞進，注重于考查學(xué)生的理解能力、獲取信息的能力、圖表圖形分析能力、實驗與探究能力以及綜合運用知識的能力。

4 高中生物學(xué)課程作業(yè)設(shè)置的實施建議

教材中節(jié)習(xí)題以判斷題起步，而章習(xí)題中以選擇題起步，又如高考試題綜合性較高，單選題以多點結(jié)構(gòu)水平（M）起步，無單點結(jié)構(gòu)水平（U）的選擇題。在設(shè)作業(yè)計時，教師需要結(jié)合《課程標準》定目標，使生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展在作業(yè)目標的達成中得以實現(xiàn)；結(jié)合教材定內(nèi)容，使作業(yè)內(nèi)容以教材為依托，保證作業(yè)正確性的同時聯(lián)系課內(nèi)課外；依據(jù)學(xué)情定難度，圍繞學(xué)生最近發(fā)展區(qū)進行作業(yè)難度層次設(shè)計；依據(jù)階段定難度，節(jié)習(xí)題、章習(xí)題、期末檢測的要求各不相同。“題要出在刀刃上”，用“少而精”追求“學(xué)生能力的提升”。

4.1 創(chuàng)建層層遞進的習(xí)題層次，夯實生物學(xué)知識基礎(chǔ)

作業(yè)設(shè)置要精巧，可涉及宏觀、中觀、微觀3個層次：宏觀上通過不同題型（如判斷題、選擇題、應(yīng)用題等）保證習(xí)題難度層次，引導(dǎo)學(xué)生的思維由淺入深；中觀上在同一題型內(nèi)部盡量設(shè)置不同難度的小題（如U、M、R三種難度的選擇題），細化習(xí)題難度層次，持續(xù)活躍學(xué)生思維；微觀上，可在應(yīng)用題的不同小題間設(shè)計難度層次，針對的是某節(jié)或某節(jié)中部分重要概念教學(xué)的鞏固提升，可利用單點結(jié)構(gòu)層次（U）習(xí)題來扎實基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)。解決某一難度較大的問題時，教師可將所涉及的知識進行拆分，再根據(jù)知識內(nèi)容設(shè)計由易到難的U層次題、M題和R題、最終引導(dǎo)學(xué)生解決E層次題，使學(xué)生在鞏固基礎(chǔ)知識、訓(xùn)練思維能力的同時，逐步掌握知識的應(yīng)用和情境問題的解決。

4.2 創(chuàng)設(shè)聯(lián)系生活的問題情境，重視生物學(xué)知識應(yīng)用

《課程標準》關(guān)于教材習(xí)題配置提到“習(xí)題應(yīng)當有助于促進學(xué)生的知識遷移和發(fā)散思維；應(yīng)當緊密聯(lián)系人們的生產(chǎn)和生活實踐，特別是學(xué)生的生活經(jīng)驗；應(yīng)當滲透人文精神……”教材中不論習(xí)題難度層次如何，哪怕是最簡單的判斷題，也十分重視對情境的塑造。因為這樣才能讓學(xué)生頭腦中的知識活起來，才能促進學(xué)生應(yīng)用知識、發(fā)展能力。作業(yè)設(shè)置可根據(jù)習(xí)題的難度層次創(chuàng)設(shè)相應(yīng)的問題情境：設(shè)置U或M層次的習(xí)題時，可變換題目的表述方式，使得對某單一知識點的考查更加靈活，更加貼近生活實際，而不是僅僅考查學(xué)生是否記住了教材中對某一概念的表述；設(shè)置R或E層次的習(xí)題時，則應(yīng)注重問題情境的復(fù)雜性、真實性、開放性及核心素養(yǎng)導(dǎo)向，促進知識的遷移應(yīng)用和思維發(fā)散乃至創(chuàng)新。

4.3 設(shè)計圖境交融的E類習(xí)題，提升高階性思維水平

教材含圖題中抽象拓展結(jié)構(gòu)題E的占比最高。這類題目需要學(xué)生結(jié)合較為復(fù)雜的情境，整合多方面的信息去分析復(fù)雜的生物學(xué)問題，而不是僅用單個或多個知識點去解決問題。教師在進行必修2以及選擇性必修3的習(xí)題設(shè)置時，要尤為注意圖表的運用，可用圖表來表述一些復(fù)雜的生物學(xué)情境，或以圖表隱含一些生物學(xué)知識，鍛煉學(xué)生識圖能力、圖表與情境轉(zhuǎn)換能力，提升學(xué)生思維水平。設(shè)計E類習(xí)題時，教師要創(chuàng)設(shè)相對陌生的問題情境，誘發(fā)學(xué)生高階性思維的發(fā)生，激發(fā)他們的創(chuàng)造能力，使其主動參與到問題解決中來。教師還可增設(shè)類似于完善概念圖、建構(gòu)思維分析導(dǎo)圖的習(xí)題，使學(xué)生提取情境信息過程中的思維可視化，教師可以進一步地發(fā)現(xiàn)、校正其思維方法或邏輯中存在的問題，以此發(fā)展他們的高階性思維。

SOLO分類理論不僅可以運用于作業(yè)的精細設(shè)置，還可以評價學(xué)生作業(yè)時表現(xiàn)出的知識水平、認知結(jié)構(gòu)、思維能力以及知識模糊點、思維障礙點等，以進行更精準的學(xué)情分析和針對性的反饋，關(guān)注學(xué)生思維質(zhì)量的增值性，促進學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展，對于項目式學(xué)習(xí)、跨學(xué)科實踐等多種多樣更具有綜合性、開放式的作業(yè)形式也有一定分析價值。教師應(yīng)順應(yīng)新時代教育變革，結(jié)合教學(xué)實際，設(shè)計形式豐富、做之有效的作業(yè)。