基于SOLO分類理論的物理教材習(xí)題比較分析*
——以人教版高中《物理·必修1》兩個(gè)版本為例

2017年教育部發(fā)布了高中各學(xué)科核心素養(yǎng)版課程標(biāo)準(zhǔn)，以此為基礎(chǔ)編寫的人教版高中物理教材也在2019年出版，課程標(biāo)準(zhǔn)的改版不僅體現(xiàn)在教材在內(nèi)容上的選取與編排有所變動，還體現(xiàn)在教材習(xí)題的設(shè)置，舊版教材的習(xí)題只有節(jié)后習(xí)題“問題與練習(xí)”，而新版教材的習(xí)題包括節(jié)后習(xí)題“練習(xí)與應(yīng)用”和新增的章末習(xí)題“復(fù)習(xí)與提高”，習(xí)題數(shù)量增多，題目的內(nèi)容改變．一般來說，習(xí)題用于考查學(xué)生對所學(xué)知識的掌握情況，還可以提高學(xué)生思維水平以及解決問題的能力，是教材的重要組成部分．筆者借助SOLO分類評價(jià)理論，根據(jù)學(xué)生解決物理問題時(shí)需要涉及的要素以及這些要素之間的相關(guān)聯(lián)系進(jìn)行SOLO層次的分類，從學(xué)生發(fā)展規(guī)律和對教材內(nèi)容的適切度等方面比較兩個(gè)版本教材的習(xí)題．

1 SOLO分類評價(jià)理論在分析物理試題中的應(yīng)用

SOLO分類評價(jià)理論(Structure of Observed Learning Outcome)是由澳大利亞教育心理學(xué)教授Biggs等人以皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展理論為基礎(chǔ)建立的一種質(zhì)性評價(jià)理論，將學(xué)生“可觀察的學(xué)習(xí)成果”的結(jié)果細(xì)化，由淺入深地分為5個(gè)層次——前結(jié)構(gòu)(Prestructure)、單點(diǎn)結(jié)構(gòu)(Unistructure)、多點(diǎn)結(jié)構(gòu)(Multistructure)、關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)(Relational)、抽象拓展結(jié)構(gòu)(Extended abstract)，來反映學(xué)生解決問題時(shí)的思維結(jié)構(gòu)[1]．隨著國內(nèi)學(xué)者對SOLO分類評價(jià)理論應(yīng)用的不斷開發(fā)研究，該理論在試題研究方面也由最初的開放性測驗(yàn)逐漸轉(zhuǎn)移到封閉性測驗(yàn)[2]．在前人的研究中，認(rèn)為SOLO分類理論劃分的5個(gè)層次描述了學(xué)生的思維由量變到質(zhì)變的發(fā)展過程，單點(diǎn)結(jié)構(gòu)、多點(diǎn)結(jié)構(gòu)關(guān)注的是學(xué)生掌握知識的數(shù)量，關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)和抽象拓展結(jié)構(gòu)關(guān)注的是學(xué)生綜合分析問題的高級思維能力[3]．學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中存在知識量的積累和思維操作能力的提升，可以通過學(xué)生解決問題時(shí)涉及要素的數(shù)量以及關(guān)聯(lián)程度來判斷學(xué)生所處的SOLO層次[4，5]．而教材中的習(xí)題大多數(shù)屬于封閉性問題，學(xué)生進(jìn)行習(xí)題練習(xí)時(shí)所需要回憶的知識，以及這些知識之間建立的相互聯(lián)系是明確的．筆者在研究普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)時(shí)發(fā)現(xiàn)SOLO分類評價(jià)理論中5個(gè)水平與課程標(biāo)準(zhǔn)中的學(xué)習(xí)質(zhì)量水平可以建立一定的聯(lián)系，因此本文根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)習(xí)質(zhì)量水平，制定了習(xí)題的SOLO層次劃分標(biāo)準(zhǔn)，具體表述如表1所示.

表1 SOLO層次劃分標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)以上分類標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)以2019年人教版高中物理教材必修第二冊第五章第4節(jié)“拋體運(yùn)動的規(guī)律”練習(xí)與應(yīng)用第1題作為示例說明其應(yīng)用．

【示例】用m，V0，h分別表示平拋運(yùn)動物體的質(zhì)量、初速度和拋出點(diǎn)離水平地面的高度，不考慮空氣阻力，以下物理量是由上述哪個(gè)或哪幾個(gè)物理量決定的？為什么？

A.物體在空中運(yùn)動的時(shí)間

B.物體在空中運(yùn)動的水平位移

C.物體落地時(shí)瞬時(shí)速度的大小

D.物體落地時(shí)瞬時(shí)速度的方向

2 兩個(gè)版本習(xí)題SOLO層次分布情況

人教版高中《物理·必修1》新、舊版本教材內(nèi)容主要由“機(jī)械運(yùn)動與物理模型”“相互作用與運(yùn)動規(guī)律”兩個(gè)主題組成，將習(xí)題進(jìn)行SOLO層次分類之后得到習(xí)題的SOLO層次分布統(tǒng)計(jì)表，如表2所示．

表2 人教版高中物理(必修一)兩版本習(xí)題SOLO層次分布統(tǒng)計(jì)表

新版的習(xí)題一共有139道，除了16道開放性問題外，題目的SOLO層次主要分布在單點(diǎn)結(jié)構(gòu)、多點(diǎn)結(jié)構(gòu)、關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)3個(gè)水平層次上，數(shù)量依次逐層遞減，有少量抽象拓展結(jié)構(gòu)水平的題目，舊版習(xí)題數(shù)量一共有79道，同樣存在著題目主要分布在單點(diǎn)結(jié)構(gòu)、多點(diǎn)結(jié)構(gòu)、關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)3個(gè)水平層次上并依次遞減的特征．不同的是新版相對于舊版題量較多，其題目在3個(gè)水平上的分布較為均衡，單點(diǎn)結(jié)構(gòu)、多點(diǎn)結(jié)構(gòu)、關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)所占的百分比分別是36.69%、28.06%、20.86%．舊版題目則主要分布在單點(diǎn)結(jié)構(gòu)，僅單點(diǎn)結(jié)構(gòu)的題目就占了習(xí)題總量的51.90%，可以知道舊版習(xí)題主要針對學(xué)生對單個(gè)知識點(diǎn)的復(fù)現(xiàn).新版教材中，多點(diǎn)結(jié)構(gòu)和關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)層次的習(xí)題量增多意味著習(xí)題不僅對學(xué)生掌握知識點(diǎn)的數(shù)量有一定要求，還考查學(xué)生將多個(gè)知識點(diǎn)有機(jī)整合的能力以及分析綜合能力，抽象拓展結(jié)構(gòu)的題要求學(xué)生具備質(zhì)疑和創(chuàng)新的思維品質(zhì)，而且符合新課標(biāo)對核心素養(yǎng)的要求．

3 新舊版教材習(xí)題的比較

基于2017版課程標(biāo)準(zhǔn)的新教材習(xí)題部分的編寫，結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，對學(xué)習(xí)內(nèi)容的及時(shí)強(qiáng)化，以及對學(xué)生應(yīng)用知識的能力有新的思考和體現(xiàn)．以上利用SOLO層次的分類，說明了新舊兩版教材的習(xí)題在各個(gè)SOLO層次上的比重和分布特征．應(yīng)用各個(gè)SOLO層次上的比重和分布特征，通過計(jì)算每章習(xí)題加權(quán)平均值，用于表示習(xí)題SOLO層次的綜合水平，以區(qū)分新舊兩版習(xí)題之間的整體差異．為此，筆者通過下面公式來計(jì)算習(xí)題SOLO層次的綜合水平．

其中，d表示SOLO層次的綜合水平取值；di為該題目SOLO層次的權(quán)重(依水平分別取1，2，3，4，見表1)；ni則表示這組題目中屬于SOLO層次的第i個(gè)水平的題目個(gè)數(shù)，其總和等于該組題目的總數(shù)n．根據(jù)上面公式，得到了人教版高中物理必修1兩版本習(xí)題SOLO層次統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)．由于新版本增加章末習(xí)題，所以單獨(dú)計(jì)算，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表3所示．

表3 人教版高中物理必修一兩版本習(xí)題SOLO層次統(tǒng)計(jì)表

為了更好了解每一章習(xí)題SOLO層次的綜合水平變化趨勢，將數(shù)據(jù)利用折線圖表示，如圖1所示，并得出如下結(jié)論．

圖1 SOLO層次綜合水平變化趨勢

(1)新版教材更加符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律

新版教材節(jié)后習(xí)題中，每一章“練習(xí)與應(yīng)用”的SOLO層次的綜合水平取值分別是1.357，1.625，1.609，2.000，SOLO層次的綜合水平處于單點(diǎn)結(jié)構(gòu)和多點(diǎn)結(jié)構(gòu)之間，并且隨著學(xué)習(xí)進(jìn)程，對學(xué)生SOLO層次的要求逐漸由單點(diǎn)結(jié)構(gòu)過渡到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)，更注重考查學(xué)生掌握知識的數(shù)量．舊版節(jié)后習(xí)題中，每一章“問題與練習(xí)”的SOLO層次的綜合水平同樣處于單點(diǎn)結(jié)構(gòu)與多點(diǎn)結(jié)構(gòu)之間，取值分別是1.625，1.333，1.214，2.120，但每一節(jié)后習(xí)題SOLO層次的綜合水平?jīng)]有明顯的規(guī)律，可知新版教材節(jié)后習(xí)題的習(xí)題對學(xué)生知識掌握情況和思維能力的考查更注重一個(gè)由易到難、由低層次過渡到高層次的過程，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律．

(2)新版教材習(xí)題能更好地實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的提升

對新版教材而言，第二章“勻變速直線運(yùn)動的研究”內(nèi)容是第一章“運(yùn)動的描述”上的延續(xù)與應(yīng)用，因此在設(shè)置習(xí)題時(shí)同樣需要涉及第一章內(nèi)容的物理概念和規(guī)律，考查學(xué)生對“機(jī)械運(yùn)動與物理模型”的掌握情況，要求學(xué)生綜合兩章知識進(jìn)行訓(xùn)練，在新版教材習(xí)題中得到體現(xiàn)，第二章節(jié)后習(xí)題和章末習(xí)題SOLO層次的綜合水平分別從1.357和1.273提高到1.625和2.417，由單點(diǎn)結(jié)構(gòu)逐漸向關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)過渡．第三章的內(nèi)容“相互作用——力”屬于“相互作用與運(yùn)動規(guī)律”的知識模塊，涉及到新的知識，習(xí)題需要考查學(xué)生對新知識點(diǎn)的復(fù)現(xiàn)情況，關(guān)注學(xué)生掌握知識點(diǎn)的數(shù)量，體現(xiàn)在新版教材兩個(gè)習(xí)題板塊SOLO層次的綜合水平分別下降為1.609和2.000，向多點(diǎn)結(jié)構(gòu)過渡．第四章“運(yùn)動和力的關(guān)系”作為教材的最后一章，涉及整本書的知識內(nèi)容，習(xí)題不僅考查學(xué)生掌握知識情況，還要考查學(xué)生綜合分析問題的能力，體現(xiàn)在新版教材中兩個(gè)習(xí)題板塊的SOLO層次的綜合水平分別提高到2.000和2.867．從數(shù)據(jù)可以看出，新版教材貫徹了編寫者“有理解、有辨析、有創(chuàng)造等練習(xí)，全面提升學(xué)生的素養(yǎng)”的編寫意圖[6]．從教材內(nèi)容的角度上分析，后面教材內(nèi)容會建立在前段學(xué)習(xí)基礎(chǔ)之上，所以隨著學(xué)習(xí)的深入習(xí)題的SOLO水平應(yīng)該更高．而這些特點(diǎn)在舊版教材習(xí)題中沒有得到體現(xiàn)．

(3)新版教材章末習(xí)題有力地提升了學(xué)生思維能力，適應(yīng)新的課程標(biāo)準(zhǔn)要求

每一章章末習(xí)題SOLO層次的綜合水平取值分別是1.273，2.417，2.000，2.867，除了第一章與節(jié)后習(xí)題接近外，第二、三、四章都明顯高于節(jié)后習(xí)題，分布在多點(diǎn)結(jié)構(gòu)和關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)之間，是學(xué)生學(xué)完一整章的知識后進(jìn)一步對學(xué)生知識掌握情況和思維能力的考查和訓(xùn)練，關(guān)注學(xué)生掌握知識點(diǎn)的數(shù)量和培養(yǎng)學(xué)生綜合分析和解決問題的能力．這種結(jié)構(gòu)更符合新課標(biāo)提升學(xué)生科學(xué)思維這方面的核心素養(yǎng)要求，也貫徹了新課標(biāo)中對學(xué)生學(xué)業(yè)水平等級評價(jià)的要求，以適應(yīng)未來新的高考制度改革．

4 結(jié)束語

教材中的習(xí)題常被教育工作者忽視，學(xué)生在應(yīng)試教育制度下更加傾向于市面上銷售的習(xí)題資料，往往造成學(xué)生課業(yè)負(fù)擔(dān)過重．在新課改背景下，教材習(xí)題的改變落實(shí)“立德樹人”的教育方針，培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)，減少學(xué)生對課外習(xí)題的依賴．本文利用SOLO分類評價(jià)理論對教材習(xí)題進(jìn)行分析，有助于教師對教材習(xí)題的合理利用．