基于 SOLO 分類學及布盧姆教育目標分類學對化學實驗題能力結構的分析

黃瑩 唐勁軍

【摘 要】本文以 SOLO 分類理論和布盧姆教育目標分類學為依據，分析 2019 年全國高考Ⅰ卷、Ⅱ卷、Ⅲ卷化學開放性實驗題，剖析高考開放性實驗題的命題導向及考查側重點，為中學化學實驗教學提供參考。

【關鍵詞】SOLO 分類法 布盧姆教育目標分類學 高考化學 實驗題

【中圖分類號】G? 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2019）12B-0151-03

布盧姆的教育目標分類學在認知領域中用以測量和評價，致力于描述問題的類型，通過對知識的數量積累來判斷學習者的學習行為，考查學生的認知水平，以此來區分學生的學習結果。而不同的學生對同一問題的回答，存在質的差別。這些差別難以用布盧姆的教育目標分類來分析，因為它關注的是問題本身，而不是評價學生反應的質量。SOLO 分類評價方法作為一種新的評價理論和方法，能根據學生在回答問題時的表現，判斷其思維發展階段，有效評價學生的真實學習情況，對學生的學習結果進行評分，在高考試題分析中被廣泛應用。本文將同時使用布盧姆教育目標分類學和 SOLO 分類法作為試題分析的理論根據，從高考化學實驗題考查的認知水平和思維難度兩個方面，對 2019 年全國高考Ⅰ卷、Ⅱ卷、Ⅲ卷化學主觀實驗題進行分析，以期為教育工作者提供更多的試題分析方法及試題分析資源。

一、理論基礎

（一）SOLO 分類理論

澳大利亞教育心理學家比格斯提出了 SOLO（structure of the observed）分類評價理論，意為可觀察的學習結果的結構，是基于學生回答問題的狀況，以思維發展水平進行等級描述為特征的質性評價方法。它認為人的認知具有階段性，并根據學生對某個問題的學習結果由低到高劃分為五個水平：

1.前結構水平（P）：學生不明白題目所指，基本無法解決問題，只能提供一些零散的、邏輯混亂、沒有論據支撐的答案。

2.單點結構水平（U）：學生只能聯系單一事件，找到一個線索，并只用這一個線索去解決問題。

3.多點結構水平（M）：學生能同時處理幾個方面的信息，但信息之間缺乏聯系，能使用不同的信息得到不一致的答案。

4.關聯結構水平（R）：學生能聯系多方面的信息，并形成有機整體，得到正確答案。

5.拓展抽象結構水平（E）：學生不僅能把所有信息聯系起來，得到完整的答案，還能超越所給信息，拓展問題、深化問題，得到新的、更加抽象的知識，得出開放性的答案。

上述 SOLO 各層次水平的基本含義可用圖 1 來表示：

;（二）修訂版布盧姆教育目標分類學

1956 年，布盧姆出版了《教育目標分類學第一分冊：認知領域》一書，該書把學習的認知領域劃分為知識、領會、應用、分析、綜合、評價六個層次，呈塔型結構。20 世紀后期，隨著教育的不斷發展、改革，不少研究者對 1956 年的教育目標分類進行了修訂，其中，以 2001 年安德森和克拉斯沃爾發表的《學習、教學和評估的分類學》（以下簡稱為 01 版）修訂版最具影響力。01 版將教育目標分為“知識”和“認知過程”兩個維度。“知識維度”又分為事實性知識、概念性知識、程序性知識、元認知知識四個主類別，每個類別又細分為幾個亞層。“認知過程維度”分為記憶、理解、應用、分析、評價、創造六個主類別，每個類別又細分為幾個亞層，具體分類見表 1。

布盧姆教育目標分類學的知識維度體現了問題的知識類型，SOLO 分類學體現的是問題的思維難度，或者說體現了問題的內在能力結構。布盧姆教育目標分類學的認知過程維度可以判斷學生的認知水平，SOLO 分類學可以判斷出學生的思維發展階段。不論是布盧姆教育目標分類學還是 SOLO 分類學，兩者最終都能揭示學生的發展狀況，為學生的發展和教師教學提供寶貴的意見。布盧姆與 SOLO 的關系如圖 2 所示。

二、全國高考Ⅰ卷、Ⅱ卷、Ⅲ卷化學實驗試題能力結構特點分析

實驗題每一問考查的結構水平可能存在單個或多個水平，這里只對其考查的最高結構水平進行分析。在 SOLO 分類法中，由于具體的試題操作者無法體現和測量前結構水平，因此本研究只選取后四個結構水平進行分析。01 版布魯盧教育目標分類學有知識維度和認知過程維度，本研究只考查實驗題的認知水平和思維難度兩個方面，因此只分析認知過程維度。

（一）運用 SOLO 分類法及布盧姆教育目標分類學對實驗題層次進行分類

全國Ⅰ卷 27.硫酸鐵銨[NH4Fe（SO4）2·xH2O]是一種重要鐵鹽。為充分利用資源，變廢為寶，在實驗室中探究采用廢鐵屑來制備硫酸鐵銨，具體流程如下：

回答下列問題：

（1）步驟①的目的是去除廢鐵屑表面的油污，方法是 。

【SOLO 層級】本小題考查去除油污的方法，學生只需知道除油污是利用純堿與酯發生水解這單一知識點就可答題，無須聯系其他知識點，故該小題屬于“單點結構”層次。

【目標層級】學生要根據具體情境選擇適當的試劑及實驗操作解決問題，從上述分析可知本小題的認知水平屬于“理解”。

（2）（Ⅰ）步驟②需要加熱的目的是 ，溫度保持 80℃～95 ℃。

（Ⅱ）采用的合適加熱方式是。

（Ⅲ）鐵屑中含有少量硫化物，反應產生的氣體需要凈化處理，合適的裝置為 （填標號）。

【SOLO 層級】本題考查常見實驗方法、裝置及目的。Ⅰ、Ⅱ問考查加熱的原因及方法，學生只需知道要加熱是為了加快反應速率，將溫度維持在 80℃～95℃，需要用水浴加熱的方法即可，無須與實驗背景素材相關聯即可依經驗解決，故Ⅰ、Ⅱ屬于“單點結構”層次;Ⅲ問學生首先需判斷出硫化物與稀硫酸反應會生成含 H2S 雜質的 H2，然后通過判斷出 H2 不與堿反應，而 H2S 會與堿反應，且 H2S 在水中的溶解度很小，故選擇 NaOH 溶液作為吸收劑，又因為 H2S 與堿反應較快，容易引起倒吸，則選擇防倒吸裝置，該題需要學生聯系多方面的信息，并且互相關聯，故Ⅲ問屬于“關聯結構”層次。

【目標層級】從上述分析可知本題Ⅰ、Ⅱ的認知水平屬于“記憶”;Ⅲ屬于“理解”。

（3）（Ⅰ）步驟③中選用足量的 H2O2，理由是? ? ? ? ? ? ? ? ?。

（Ⅱ）分批加入 H2O2，同時為了? ? ? ? ? ? ? ? ?，溶液要保持 pH 小于 0.5。

【SOLO 層級】本題考查 H2O2 在反應中的作用，Ⅰ 問學生首先需判斷鐵和稀硫酸反應產生 Fe2+，H2O2 具有強氧化性，可以把 Fe2+ 氧化成 Fe3+，同時產生 H2O，不會產生新雜質，需知道氧化劑的作用及除雜知識點，故Ⅰ屬于“多點結構”層次;Ⅱ問學生需知道保持溶液 pH 小于 0.5 呈酸性，且酸性條件下 Fe3+ 不易水解，因此要保持溶液呈強酸性，故Ⅱ問屬于“多點結構”層次。

【目標層級】學生需知道并能夠解釋說明加入 H2O2 的實驗原理及目的，從上述分析可知Ⅰ、Ⅱ問的認知水平屬于“理解”。

（4）步驟⑤的具體實驗操作有? ? ? ? ? ? ? ，經干燥得到硫酸鐵銨晶體樣品。

【SOLO 層級】本小題考查的是實驗操作和方法。學生在判斷步驟⑤之前需通過步驟④判斷出溶液成分，然后根據所給信息“得到干燥的晶體樣品”判斷，其方法為加熱濃縮、冷卻結晶、洗滌過濾，故本題屬于“單點結構”層次。

【目標層級】由題目前后所給的信息可以判斷出本題考查的是實驗基本操作，認知水平屬于“記憶”。

（5）采用熱重分析法測定硫酸鐵銨晶體樣品所含結晶水數，將樣品加熱到 150 ℃ 時，失掉 1.5 個結晶水，失重 5.6%。硫酸鐵銨晶體的化學式為。

【SOLO 層級】本小題考查實驗數據的處理和應用。學生利用所給數據，得到失去水的質量分數為 5.6%，通過公式質量分數等于質量除以總的相對分子質量，算出硫酸鐵銨晶體的相對分子質量，就可以得到結晶水的個數，學生需要聯系題目已知條件和未知條件，才能算出結果，故本題屬于“關聯結構”層次。

【目標層級】從上述分析可知本題需要學生處理與分析相關實驗數據，解決實際化學問題，認知水平屬于“應用”。

（二）運用 SOLO 分類法及布盧姆教育目標分類學對實驗題層次進行分析統計

由于文章篇幅有限，對全國高考化學Ⅱ卷、Ⅲ卷就不一一贅述，以同樣的方法和判定標準對全國高考Ⅱ卷、Ⅲ卷進行層次分類，把層次分布列入表 2 中。

為了更直觀地得到 2019 年高考全國卷化學主觀實驗題知識點的能力結構和對學生認知水平層次考查的結果，把表 2 的統計結果分別以條形圖和餅狀圖的形式表示，見圖 3，圖 4。

三、研究結論及教學建議

（一）研究結論

1.考查范圍的基礎性與全面性。從問題的能力結構看，SOLO 層次水平中的 U、M、R、E 水平分別占 46%，27%，27%，0%，其中，U 占 46%，說明實驗題考查的較為基礎，考查的題目類型分別有概念原理、實驗目的、儀器藥品、操作方法、結構性質、數據計算、有機化學等，同時也突顯了實驗題考查的全面性的特點。

2.考查內容的選拔性。SOLO 層次水平中 M+R 層次的試題所占比重為 54%，在布盧姆目標分類的認知水平層次中，記憶、理解、應用、分析、評價、創造各層次水平分別占 32%，50%，11%，2%，5%，0%，存在明顯的層次梯度，有利于更好地區分不同層次的學生，應用、分析、評價總和占 18%，說明試題注重綜合能力的應用，能突出試卷的選拔性。

3.考查方式的綜合性與創新性。全國Ⅰ卷主觀實驗題是將廢鐵屑制備成有用的硫酸鐵銨的實驗，既弘揚了中華民族“廢物利用、變廢為寶”的優秀文化傳統，又恰到好處地考查了學生能力;全國Ⅱ卷是茶葉中提取咖啡因的實驗，全國Ⅲ卷是阿司匹林的合成實驗，從日常生活中選取常見事物創造陌生的解題環境，考查學生在陌生環境中分析和思考的能力，具有創新性。實驗題考查了基本操作、方法、原理、數據計算等方面，在考查基礎知識的同時，也對學生能力進行了檢驗，體現了實驗題的綜合性與創新性。

（二）教學建議

1.重視基礎，回歸教材。從考查范圍的基礎性和全面性可以看出，全國卷實驗題強調基礎知識。基礎源于教材，立足于教材。因此教師要回歸教材，依據課程標準、考試大綱和考試說明，整合教材基礎實驗的考查要點。但又要高于教材，幫助學生建立完整的知識體系，對所學實驗的基本操作、原理、步驟、現象和結論進行歸納總結。當遇到陌生實驗時，可用基礎實驗進行遷移應用。

2.提升能力，總結創新。從考查方式的綜合性與創新性可以看出，部分實驗題來自大學化學實驗。可見，課本所學知識已經不足以支撐高考，因此教師要注重創新積累，讓學生設計實驗、動手操作，關注實驗細節，了解同一儀器在不同實驗環境中的用途和作用，明白實驗的真正原理和目的，總結提升。

3.生活化學，科學實踐 。高考題目的選題靈感不僅來源于書本，也來源于生活。考題背景往往與化工生產，日常生活相聯系，不再拘泥于書本。因此，教師要注重生活實驗的積累，帶領學生進行科學實踐，根據實際問題來設計實驗和解決問題，讓學生在切身體驗中感受化學的魅力。

【參考文獻】

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[2]唐 力，唐勁軍.新課標化學學業測量與評價[M].桂林：廣西師范大學出版社，2017

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[4]姚娟娟，王世存，王紅梅.2017年全國高考理綜化學試題分析——基于布盧姆的教育目標分類學[J].化學教育（中英文），2018，39（05）

[5]余 昭，王后雄.2015 年新課標Ⅰ高考化學試卷分析——基于 SOLO 分類法的試題研究[J].化學教與學，2015（11）

【基金項目】2019 年廣西研究生教育創新計劃項目“基于中學化學學科核心素養的微課資源設計與開發研究——以化學史教學為例”（YCSW2019061），2018 年廣西研究生教育改革項目“立足基礎教育的學科教學（化學）碩士研究生專業課程資源開發與實踐”（JGY2018026）的階段性成果。

（責編 盧建龍）