SOLO分類理論和學(xué)業(yè)質(zhì)量水平指導(dǎo)下的試題評價及教學(xué)建議

摘 要： 本文根據(jù)SOLO分類理論和物理學(xué)科學(xué)業(yè)質(zhì)量水平劃分，對北京市近年來部分等級考試試題進(jìn)行分析，明確解決問題需要的素養(yǎng)要素、學(xué)業(yè)水平等級以及SOLO分類層次結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，本文還進(jìn)一步探討了近年來物理等級考試試題的變化與特點，并依據(jù)SOLO分類理論和物理學(xué)科學(xué)業(yè)質(zhì)量水平的要求，為高中物理教學(xué)提出了合理性的改進(jìn)建議。

關(guān)鍵詞：SOLO分類理論；學(xué)業(yè)質(zhì)量水平；試題評價；教學(xué)建議

自2020年開始，北京市物理等級考試調(diào)整為選考形式，相較于之前的理綜考試，試題變化較大。簡單題的比例減少，中等題的比例增加，試題設(shè)計側(cè)重于考查學(xué)生對概念規(guī)律的深入理解，并基于實際問題情境，引導(dǎo)教學(xué)回歸物理學(xué)科的本質(zhì)。本文依據(jù)SOLO分類理論和物理學(xué)科學(xué)業(yè)質(zhì)量水平劃分，對近年來北京市等級考試物理試題進(jìn)行分析，探尋試題的特點與變化，為今后物理教學(xué)提出科學(xué)合理的建議。

1 SOLO分類理論與物理學(xué)科學(xué)業(yè)質(zhì)量水平層級

1.1 SOLO分類理論簡介

SOLO（Structure of the Observed Learning Outcome）意為“可觀察的學(xué)習(xí)成果的結(jié)構(gòu)”，是由澳大利亞心理學(xué)家彼格斯（Biggs. J.B.）和科利斯（Collis. K.F.）創(chuàng)建的一種描述個體在學(xué)習(xí)過程中的思維結(jié)構(gòu)的框架。在此基礎(chǔ)上形成的SOLO分類理論，是研究者根據(jù)個體的學(xué)習(xí)成果對其思維結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類評價的理論，SOLO分類理論廣泛應(yīng)用于各個學(xué)科的研究，為教育教學(xué)研究帶來新的視野。^［1］

SOLO分類理論用于評估學(xué)生的思維層次和認(rèn)知發(fā)展水平，以及指導(dǎo)教學(xué)的過程和方法。該理論認(rèn)為，學(xué)生的學(xué)習(xí)成果可以分為五個層次^［2］，如表1所示。

1.2 物理學(xué)科學(xué)業(yè)質(zhì)量水平層級

物理學(xué)科核心素養(yǎng)主要包括“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個方面。^［3］其中每種素養(yǎng)根據(jù)學(xué)生的習(xí)得情況劃分為5種水平，其中水平1和水平2是普通高中學(xué)業(yè)水平考試關(guān)于難度要求的命題依據(jù)，水平3和水平4是高三選考試題關(guān)于難度要求的命題依據(jù)，水平5主要是高校自主招生選拔等考試關(guān)于難度要求的命題依據(jù)。

1.3 高中物理學(xué)科學(xué)業(yè)質(zhì)量水平層級的關(guān)系與SOLO分類層次

高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)中“科學(xué)思維”主要包括模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等要素。^［4］基于SOLO分類理論的視角，以科學(xué)思維素養(yǎng)為例，筆者對科學(xué)思維幾個要素水平層級進(jìn)行分析，可得其對應(yīng)關(guān)系如表2所示。

1.4 等級考試物理試題層次性與SOLO分類層次的對應(yīng)關(guān)系

等級考試物理試題以《中國高考評價體系》為指引，重點考查構(gòu)成物理學(xué)科核心素養(yǎng)基礎(chǔ)的必備知識和關(guān)鍵能力，基于真實問題情境分層，考查學(xué)生素養(yǎng)水平，其與SOLO分類層次的對應(yīng)關(guān)系如表3所示。

以上分析表明，等級考試物理試題應(yīng)體現(xiàn)基礎(chǔ)性、綜合性、應(yīng)用性和創(chuàng)新性，使學(xué)生在不同層面得到發(fā)展。SOLO分類理論是一種通用的評估方法，它通過分析學(xué)生在回答問題時涉及的知識點的數(shù)量及其相互間的關(guān)聯(lián)程度，來評價學(xué)生對知識的理解程度。這種理論具有普適性，可用于任何學(xué)科領(lǐng)域。而物理學(xué)科學(xué)業(yè)質(zhì)量水平則是一種針對物理學(xué)科的評價體系，它根據(jù)學(xué)生解決問題的能力水平來進(jìn)行劃分。此外，SOLO分類理論更注重對學(xué)生回答的層次性進(jìn)行評估，而物理學(xué)科學(xué)業(yè)質(zhì)量水平更注重對學(xué)生在物理學(xué)科中的表現(xiàn)進(jìn)行評估。因此，當(dāng)二者結(jié)合時，能從不同的角度全面分析試題的功能和價值，從而確定學(xué)生對知識的理解程度，為實施更有效的教學(xué)策略提供有力支持。

2 北京等級考試物理試題分析

筆者通過試圖運用SOLO分類理論和物理學(xué)科學(xué)業(yè)質(zhì)量水平對近年來北京市物理等級考試試題進(jìn)行分析，分析結(jié)論如表4和表5所示。筆者探索試題的變化與特點，試圖為物理教學(xué)提出合理有效的教學(xué)建議。

例1 （2023年第9題）如圖1所示，光滑水平面上的正方形導(dǎo)線框，以某一初速度進(jìn)入豎直向下的勻強(qiáng)磁場并最終完全穿出。線框的邊長小于磁場寬度。下列說法正確的是（" ）。

A. 線框進(jìn)磁場的過程中電流方向為順時針方向

B. 線框出磁場的過程中做勻減速直線運動

C. 線框在進(jìn)和出的兩過程中產(chǎn)生的焦耳熱相等

D. 線框在進(jìn)和出的兩過程中通過導(dǎo)線橫截面的電荷量相等

本題以正方形導(dǎo)線框經(jīng)過勻強(qiáng)磁場為情境，考查學(xué)生對電磁感應(yīng)知識的理解。線框進(jìn)磁場的過程中，由楞次定律可知，電流方向為逆時針方向，選項A錯誤。學(xué)生能掌握感應(yīng)電流方向的判斷方法，選項A屬于單點結(jié)構(gòu)層次。根據(jù)E＝BLv，I＝ER，F(xiàn)_A＝BIL，聯(lián)立有FA＝B2L2vR＝ma。線框出磁場的過程中，由左手定則可知，線框受到的安培力向左，則v減小，a也減小，線框做加速度減小的減速運動，選項B錯誤。學(xué)生從力和運動的角度綜合應(yīng)用牛頓運動定律和電磁感應(yīng)知識解決問題，選項B屬于多點結(jié)構(gòu)層次。由能量守恒定律得，線框產(chǎn)生的焦耳熱Q＝FAL，其中線框進(jìn)和出磁場時均做減速運動，但其進(jìn)磁場時的速度大，安培力大，產(chǎn)生的焦耳熱多，選項C錯誤。學(xué)生要綜合理解電磁感應(yīng)內(nèi)容并了解到線框運動過程中能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系，選項C屬于抽象拓展結(jié)構(gòu)層次。線框在進(jìn)和出磁場的兩過程中，通過導(dǎo)線橫截面的電荷量q＝t，其中I-＝R，＝BLxt，則聯(lián)立有q＝BLRx，由于線框在進(jìn)和出磁場的兩過程中線框的位移均為L，則線框在進(jìn)和出磁場的兩過程中通過導(dǎo)線橫截面的電荷量相等，選項D正確。學(xué)生了解感應(yīng)電流的平均值計算方法，知道計算通過導(dǎo)體橫截面的電荷量時要用電流的平均值，會區(qū)分感應(yīng)電流的平均值和瞬時值，選項D屬于關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)層次。

例2 （2022年第20題）指南針是利用地磁場指示方向的裝置，它的廣泛使用促進(jìn)了人們對地磁場的認(rèn)識?，F(xiàn)代科技可以實現(xiàn)對地磁場的精確測量。

（1）如圖2甲中所示，兩同學(xué)把一根長約10m的電線兩端用其他導(dǎo)線連接一個電壓表，迅速搖動這根電線。若電線中間位置的速度約10m/s，電壓表的最大示數(shù)約2mV。粗略估算該處地磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B_地。

（2）如圖2中乙所示，一矩形金屬薄片，其長為a，寬為b，厚為c。大小為I的恒定電流從電極P流入、從電極Q流出，當(dāng)外加與薄片垂直的勻強(qiáng)磁場時，M、N兩電極間產(chǎn)生的電壓為U。已知薄片單位體積中導(dǎo)電的電子數(shù)為n，電子的電荷量為e。求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B。

（3）假定（2）中的裝置足夠靈敏，可用來測量北京地區(qū)地磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向，請說明測量的思路。

本題以利用霍爾效應(yīng)測量北京地區(qū)地磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向為情境，設(shè)置了創(chuàng)造性設(shè)計任務(wù)，具有一定的靈活性和開放性，旨在考查學(xué)生的高階思維能力，引導(dǎo)考生學(xué)以致用，實現(xiàn)從“做題”到“做事”的轉(zhuǎn)變。同時，本題加強(qiáng)了對學(xué)生實踐能力的考查，促進(jìn)教學(xué)重視對實踐能力的培養(yǎng)。第（1）問考查學(xué)生利用搖繩模型對地磁場的估算，第（2）問考查霍爾效應(yīng)的原理，第（3）問則引導(dǎo)學(xué)生思考如何運用霍爾效應(yīng)測量北京地區(qū)地磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向。題目設(shè)問層層遞進(jìn)，引導(dǎo)學(xué)生由淺入深地思考問題。尤其是第（3）問的解答具有較強(qiáng)的開放性，要求學(xué)生根據(jù)第（2）問的結(jié)論，制定測量北京地區(qū)地磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的思路。學(xué)生面對真實情境時，需要制定具有一定新意的科學(xué)探究方案，為學(xué)生思維的靈活性和發(fā)散性提供了充分展示的機(jī)會。因此，第（3）問屬于抽象拓展結(jié)構(gòu)層次，對學(xué)生的思維水平提出了較高要求。

3 2020年北京市物理等級考試試題特點

3.1 創(chuàng)設(shè)真實情境，解決實際問題，強(qiáng)化學(xué)以致用

2020年第14題以釋放籃球為情境，引導(dǎo)學(xué)生對籃球的運動進(jìn)行分析，考查學(xué)生靈活運用運動的合成與分解的思維方法解決問題的能力。試題將真實情境中的問題提取與思維方式的靈活運用視為關(guān)鍵能力以及考查學(xué)科素養(yǎng)的重要手段。2020年第17題以無人機(jī)投放包裹為情境，考查學(xué)生計算包裹落地的距離和速度并寫出軌跡方程，全面考查學(xué)生的模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證等能力。2020年第20題以試驗列車的運動為真實情境，通過讓學(xué)生觀察加速度和速度圖像獲取信息并進(jìn)行推理，分析列車電氣制動過程中加速度與速度的關(guān)系，全面考查學(xué)生的科學(xué)思維能力。

3.2 強(qiáng)化實驗考查，基礎(chǔ)與拓展結(jié)合，定性與定量結(jié)合

2020年第11題以學(xué)生熟悉的摩擦力測量為背景，設(shè)計了新的實驗方案，考查學(xué)生對摩擦力概念及摩擦力測量實驗原理的理解，體現(xiàn)了等級考試對實驗設(shè)計能力的更高要求。試題強(qiáng)調(diào)了物理實驗的基礎(chǔ)性地位，以實驗基本原理和實驗基本操作為基礎(chǔ)，從多角度、多層次考查學(xué)生的科學(xué)探究能力。2020年第15題以“探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系”實驗為背景，考查了實驗的基本原理和基本操作，體現(xiàn)了對學(xué)生探究能力的考查。

3.3 探索學(xué)科核心素養(yǎng)和SOLO分類理論的考查路徑

試題的設(shè)計從基礎(chǔ)性、應(yīng)用性、綜合性和創(chuàng)新性等不同層次展開，對應(yīng)SOLO分類理論的單點結(jié)構(gòu)層次、多點結(jié)構(gòu)層次、關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)層次、抽象拓展結(jié)構(gòu)層次，體現(xiàn)了對物理學(xué)科核心素養(yǎng)的全面考查。例如，2020年第8題以帶電的橡膠圓盤附近小磁針的偏轉(zhuǎn)為情境，綜合考查了電荷、電流、磁場的產(chǎn)生和磁場力等知識點。該題促使學(xué)生關(guān)注不同知識之間的聯(lián)系，從電流的形成原因，到磁場的產(chǎn)生，再到小磁針的偏轉(zhuǎn)等。這一過程引導(dǎo)學(xué)生整合所學(xué)知識，進(jìn)行推理、判斷和解釋，屬于SOLO分類理論的關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)層次。2020年第17題采用無人機(jī)投放包裹這一真實案例，引導(dǎo)學(xué)生全面研究包裹釋放后的飛行距離、落地速度和飛行軌跡等運動情況。該題考查學(xué)生簡化問題、建構(gòu)平拋運動模型，并結(jié)合數(shù)學(xué)知識推導(dǎo)其運動軌跡的能力。通過這一過程，實現(xiàn)在真實問題情境下考查學(xué)生綜合運用知識的能力，以及考查學(xué)生學(xué)以致用、應(yīng)對生活實踐問題情境的學(xué)科素養(yǎng)，這屬于對SOLO分類理論的抽象拓展結(jié)構(gòu)層級的考查。

4 對物理教學(xué)的建議

近年來，北京市物理等級考試試題體現(xiàn)了對科學(xué)本質(zhì)的考查，突出了對物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重視，對高中物理實驗教學(xué)產(chǎn)生了積極的導(dǎo)向作用?；赟OLO分類理論和物理學(xué)科學(xué)業(yè)質(zhì)量水平要求，結(jié)合試題特點，筆者提出如下教學(xué)建議。

4.1 通過課前檢測，達(dá)到單點結(jié)構(gòu)水平

學(xué)生掌握了基礎(chǔ)知識后，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生深入理解單個物理定律、原理和公式。通過典型例題和練習(xí)題，加強(qiáng)學(xué)生對單個知識點的運用和掌握。教師可以幫助學(xué)生回顧并鞏固這些基礎(chǔ)知識，確保他們對單個物理概念和公式有清晰的認(rèn)知。為了幫助學(xué)生記憶和鞏固基礎(chǔ)知識，可以通過課前檢測的方法，適當(dāng)選擇填空題、選擇題等單點結(jié)構(gòu)水平的題型進(jìn)行訓(xùn)練。教師應(yīng)進(jìn)行即時評價，針對學(xué)生出現(xiàn)的問題進(jìn)行個性化輔導(dǎo)，落實每一個環(huán)節(jié)中細(xì)小的知識點。這樣學(xué)生的能力水平才能達(dá)到單點結(jié)構(gòu)水平，并在此基礎(chǔ)上提升到更高水平。

4.2 通過比較與辨析，突破多點結(jié)構(gòu)水平

在這個階段，學(xué)生開始能夠?qū)⒉煌闹R點相互聯(lián)系起來，形成一定的知識網(wǎng)絡(luò)。教師可以引導(dǎo)學(xué)生對相關(guān)的物理概念進(jìn)行歸類、比較和辨析，如表6所示。以“場”的專題復(fù)習(xí)為例，教師將力學(xué)中的重力場與電場進(jìn)行比較和辨析，通過圖表、思維導(dǎo)圖等工具，幫助學(xué)生建立知識點之間的聯(lián)系，從而形成知識網(wǎng)絡(luò)。

因此，教學(xué)目的不僅在于對知識點的深入理解，更是在于對知識點相關(guān)問題有更加深刻的認(rèn)識；不僅以解決問題為終極目標(biāo)，還要求學(xué)生將這些知識點進(jìn)行明確的分類整合，從而進(jìn)一步認(rèn)識到各個知識點之間的關(guān)聯(lián)，以應(yīng)對未來可能會遇到的其他問題。同時，教學(xué)目的還強(qiáng)調(diào)不僅要解決單方面的問題，更要解決一類問題，并在此過程中培養(yǎng)發(fā)散性思維模式。通過這樣的方法，學(xué)生才能對相關(guān)知識做到理解和運用自如，達(dá)到多點結(jié)構(gòu)水平。

4.3 通過真實情境的設(shè)計，提升關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平

近年來，北京物理等級考試的試題突出真實問題情境的設(shè)計，選取鮮活素材，貼近學(xué)生實際，引導(dǎo)學(xué)生從生活中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，并逐步從解題走向解決實際問題。同時，這些試題也促進(jìn)了課堂教學(xué)與實際情境的緊密結(jié)合，注重培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。2023年第10題創(chuàng)設(shè)了太空實驗的新情境；同年第16題創(chuàng)設(shè)了新的實驗數(shù)據(jù)處理情境。這些試題需要學(xué)生將掌握的基本實驗探究能力遷移到新情境中；這樣的情境能更好地考查學(xué)生的實驗探究能力，有助于提升學(xué)生的關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平。等級考試對學(xué)生的要求從單點結(jié)構(gòu)水平和多點結(jié)構(gòu)水平逐步提升到關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平?；谡鎸嵡榫车慕虒W(xué)可以幫助學(xué)生在熟悉的問題情境中，根據(jù)需求恰當(dāng)?shù)剡x用所學(xué)的模型來解決簡單的物理問題。這一過程中，學(xué)生將實際問題中的對象和過程轉(zhuǎn)化為所學(xué)的物理模型，并綜合運用所學(xué)知識來解決物理問題。通過對真實情境的分析，教學(xué)加強(qiáng)了不同類別知識和模型之間的關(guān)聯(lián)，促進(jìn)了學(xué)生能力的提升，使他們達(dá)到關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平。

4.4 用實踐任務(wù)發(fā)展抽象拓展結(jié)構(gòu)水平

物理教學(xué)是一個涉及發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的過程。因此，在物理課堂上，教學(xué)活動要圍繞問題展開，遵循問題驅(qū)動的原則。若要發(fā)展學(xué)生的抽象拓展結(jié)構(gòu)水平，就要求學(xué)生不僅能對問題有整體把握，還能對問題進(jìn)行抽象概括。教師在設(shè)計問題時要以學(xué)生為主體，將學(xué)生對單一的物理知識與技能的理解，延伸和拓展到對復(fù)雜知識和技能的理解與應(yīng)用，從而提高學(xué)生解決綜合性實際問題的能力。教師選擇的教學(xué)內(nèi)容要具有實踐性，使學(xué)生親身體驗并動手制作，最大限度地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，并進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。例如，在學(xué)習(xí)加速度概念時，教師讓學(xué)生設(shè)計并制作加速度測量儀器；在自由落體運動的學(xué)習(xí)中，教師讓學(xué)生制作反應(yīng)尺。在實踐過程中，學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識，并在設(shè)計和制作過程中融入信息技術(shù)、數(shù)學(xué)等跨學(xué)科內(nèi)容，通過解決問題來提升至抽象拓展結(jié)構(gòu)水平。

5 結(jié)語

本文根據(jù)SOLO分類理論的五個遞進(jìn)層次，并以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，基于物理學(xué)科學(xué)業(yè)質(zhì)量水平層級要求，通過對近幾年北京市物理等級考試試題的分析，明確等級考試的命題思路及改革方向。同時，本文分析了SOLO分類理論在高中物理教學(xué)中的可行性，旨在提高物理教學(xué)的針對性和實用性，促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展，并培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科的關(guān)鍵能力。

參考文獻(xiàn)

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