培養關鍵能力 提升核心素養
——基于SOLO分類理論的2021年湖北高考物理試題分析及備考策略探討

湖北 張照康

2014年教育部發布的《關于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務的意見》中明確提出學生發展核心素養體系；2016年以“全面發展的人”為核心的“中國學生發展核心素養”研究成果發布；2017年印發的《普通高中物理課程標準(2017版)》中提出了各學科核心素養。為了更好地落實核心素養指標，培養全面發展的人，湖北省開啟了新一輪高考改革，而2021年不僅是湖北省新一輪高考改革實行“3+1+2”新高考模式的第一年，還是時隔多年物理再次單科獨立考試的一年，也是湖北省單獨命題的第一年，所以研究2021年湖北省高考物理試題十分必要，有利于了解湖北省高考新形勢，為科學高效備考提供依據。

SOLO分類理論是試題能力研究中常用的方法之一，能夠對試題難度較為科學的分層分類，被廣泛地用于各學科的高考試題和競賽試題的研究中。為了更好地了解湖北省新高考形勢，剖析試題考查的能力層次，從而更有效地備戰湖北省新一輪高考，以及全面地提升學生物理學科核心素養和關鍵能力，本文首先運用SOLO分類理論對2021年湖北省普通高等學校招生統一考試物理學科試題進行分析、統計，再結合試題主要知識點的分布情況剖析高考考查方向；然后結合物理學科特點及學科核心素養要求，對新一輪湖北省高考物理備考提供一些教學建議和備考策略，以便為今后湖北省乃至其他新高考省份的高考試題研究、高考備考提供一定的研究基礎和可借鑒經驗。

1.SOLO分類理論

1.1 SOLO分類理論概述

SOLO分類理論最早在1982年由比格斯(Biggs.J.B)和科利斯(Collis.K.F)基于皮亞杰發展階段論，結合個體認知發展方式和學生在每種功能方式下的反應水平、思維結構等提出的。后被國外學者廣泛用于教學評價、試題分析、項目學習效果檢測、思維評價等方面，至今仍受到廣泛關注，國內學者吳維寧在1998年系統地介紹了SOLO分類理論，接著高凌飚、李勇等人指出SOLO分類理論也適合用于高考分析，后被國內學者廣泛用于高考試題、教學設計、教學評價。SOLO分類理論經過長時間地探索和實踐在物理試題評價中形成了一套較為成熟的試題分類方法，將試題分為單點層次結構題(U水平)、多點層次結構題(M水平)、關聯結構層次題(R水平)和抽象拓展結構層次題(E水平)，具體試題的SOLO層次劃分標準如表1所示。

表1 試題的SOLO層次劃分標準

1.2 基于SOLO分類理論試題分層實例

根據上述SOLO分類理論及試題中SOLO層次劃分標準，筆者以2021年湖北省物理試題中有代表性題目為例，說明SOLO層次劃分標準和依據。

1.2.1 單點結構層次題(U水平)

【例1】(2021·湖北卷·1)20世紀60年代，我國以國防為主的尖端科技取得了突破性的發展。1964年，我國第一顆原子彈試爆成功；1967年，我國第一顆氫彈試爆成功。關于原子彈和氫彈，下列說法正確的是

( )

A.原子彈和氫彈都是根據核裂變原理研制的

B.原子彈和氫彈都是根據核聚變原理研制的

C.原子彈是根據核裂變原理研制的，氫彈是根據核聚變原理研制的

D.原子彈是根據核聚變原理研制的，氫彈是根據核裂變原理研制的

【分析】本題考查核反應的基本常識，考查一個孤立知識點且無太多推導及計算過程，故為單點層次結構題(U水平)。

【例2】[2021·湖北卷·12(1)]測量該小球直徑時，游標卡尺示數如圖1所示，小球直徑為________mm。

圖1

【分析】本題考查儀器使用的基本知識，故為單點層次結構題(U水平)。

1.2.2 多點結構層次題(M水平)

【例3】(2021·湖北卷·8)關于電場，下列說法正確的是

( )

A.電場是物質存在的一種形式

B.電場力一定對正電荷做正功

C.電場線是實際存在的線，反映電場強度的大小和方向

D.靜電場的電場線總是與等勢面垂直，且從電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面

【分析】本題考查靜電場相關知識，考查多個相對孤立知識點且無太多推導、計算，故為多點層次結構題(M水平)。

【例4】[2021·湖北卷·12(2)]在第2次實驗中，小球下落H=0.942 3 m時的速度大小v=________m/s(保留3位有效數字)；第3次實驗測得的當地重力加速度大小g=________m/s2(保留3位有效數字)。

【分析】本題(2)考查實驗中的數據處理，故為多點層次結構題(M水平)。

1.2.3 關聯結構層次題(R水平)

【例5】[2021·湖北卷·15(3)]求碰撞過程中A和B損失的總動能。

【分析】本題綜合考查圓周運動、動能定理、動量守恒等知識點，學生需要對問題有一個整體的認識，并將題目信息與多個知識點聯系起來才能解題，故屬于關聯結構層次題(R水平)。

【例6】[2021·湖北卷·12(3)]可以減小本實驗重力加速度大小測量誤差的措施有________。

A.適當減小相機的曝光時間；

B.讓小球在真空管中自由下落；

C.用質量相等的實心鋁球代替實心鋼球。

【分析】本題(3)考查實驗中的誤差分析，故為關聯結構層次題(R水平)。

1.2.4 抽象拓展結構層次題(E水平)

【例7】[2021·湖北卷·16(3)]先閉合開關S，由靜止釋放金屬棒，金屬棒達到最大速度后，再斷開開關S。忽略回路中電流突變的時間，求S斷開瞬間金屬棒的加速度大小a。

【分析】本題綜合考查電磁感應、簡單電路分析、安培力、牛頓第二定律等，學生需要綜合分析題目，從整體上認識問題，借助擴展思維獲取題目和圖像中的解題信息并與多個知識點聯系起來才能解題，故為抽象拓展結構層次題(E水平)。

1.3 基于SOLO分類理論的2021年湖北高考物理試題分析

1.3.1 試題SOLO層次分析

按照上述試題分析方法，對2021年湖北卷物理試題進行SOLO層次分析，因官方沒有發布每一問的具體分值，故本小節按題號進行分析，分析結果如下，2021年湖北卷物理試題能力層次劃分清晰，SOLO層次從低分值到高分值依次為4分、12分、41分、43分，試卷以多點結構層次題(M水平)和關聯結構層次題(R水平)為主，單點結構層次題(U水平)、抽象拓展結構層次題(E水平)僅以選擇題形式考查(如圖2所示)。考查知識的全面性的多點結構層次題(M水平)和考查多個知識點的綜合分析能力的關聯結構層次題(R水平)占試卷整體41%、43%，占主觀題55%、45%，可見兩者在試卷中占據主導地位，我們理應將其作為教學、練習和平時考試的重點；其他層次試題有所涉及但考查較少，表明試卷具有較好的區分度。

(a)2021年湖北卷整體試題SOLO層次分布圖 (b)2021年湖北卷選擇試題SOLO層次分布圖 (c)2021年湖北卷主觀試題SOLO層次分布圖

1.3.2 知識板塊與SOLO層次分析

從考查知識板塊角度進行SOLO層次分析，因沒有官方發布的每一問具體分值，故筆者結合試卷答案給出參考分值，僅作本小節分析使用，分析結果(表2)顯示，2021年湖北卷物理試題以力學板塊和電磁學板塊為主，力學板塊、電磁學板塊、熱學板塊、機械波與光板塊、原子物理板塊分別占40分、39分、9分、8分、4分(分值為4分的選擇題第11題涉及力學、電磁學兩個板塊的主要知識，各計2分)。為了方便分析，我們將知識板塊分為力學板塊、電磁學板塊和其他板塊(如圖3所示 )，其中力學板塊以關聯結構層次題(R水平)為主，占力學部分52.5%，電磁學板塊考查了56.4%的關聯結構層次題(R水平)和43.6%的多點結構層次題(M水平)，其他板塊考查了81.0%的多點結構層次題(M水平)和19%的單點結構層次題(U水平)。

圖3 2021年湖北卷試題知識板塊與SOLO層次分布圖

表2 2021年湖北卷試題分布表

1.4 基于學科核心素養的試題賞析

教育部組織指定學生核心素養發展體系并于2017年提出各學科核心素養，其中物理學科的核心素養主要由物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任四個方面構成。2021年湖北卷物理試題重視基礎，考查了重要物理觀念的辨析；注重知識的全面性和知識點之間的關聯，重點考查了學生的物理觀念和科學思維；實驗題與試題情境，引導學生重視科學探究、科學態度與責任；全面考查學生物理學科核心素養的同時又凸顯了高考“立德樹人、服務選拔、引導教學”的核心功能。試卷以多點結構層次題(M水平)和關聯結構層次題(R水平)為主，注重學生的物理觀念、科學思維水平的甄別。試卷結構合理，難度適中，拒絕文字游戲類和搭積木式的試題，注重題目的邏輯性、科學性，具有較好的區分度，高效地發揮了高考的選拔功能，對教學起到了重要的引導作用，有利于培養學生良好的科學態度。

2.基于落實學科核心素養指標的備考策略探討

2.1 夯實學科基礎 明晰物理觀念

教材是高考命題的藍本，基礎知識是解決物理問題的基本依據，所以在復習備考的過程中，應該關注教材，注重夯實基礎知識，明晰物理觀念。這不僅是提高學生應試能力、知識水平的需要，更是學生適應個人終身發展和社會發展的需要。在平時復習備考中，要避免以教輔為主的不恰當備考方式，應以教材為核心，深挖教材各個欄目，引導學生總結課本知識，辨析相似物理概念，強化基礎知識、基礎題型、基本技能、基本方法的訓練，幫助學生建立正確的物理觀念。同時，教師也應注重引導學生對所學知識進行串聯、對比，通過以核心知識為關鍵點進行知識網絡構建，不僅有利于學生物理觀念的形成，還對學生科學思維的建立、終身學習觀念的樹立有著重要意義。

2.2 注重方法指導 培養科學思維

指導學生掌握物理學習方法和解題技巧，幫助學生學會學習、學會思考、建立科學思維，也是復習備考中應被關注的重點。2021年湖北卷物理試題以多點結構層次題(M水平)和關聯結構層次題(R水平)為主，即基于多個知識點并結合科學思維的考題是高考考查重點，這也意味著學習方法的指導和科學思維的培養是復習備考的重中之重。方法傳授、科學思維的建立，除了需要教師的講解，還需要學生的理解、總結及限時訓練進行強化，甚至有時需要借助建模能力、數學知識整理提煉，例如選擇題的特殊值法、極限法、排除法，數形結合解決圖像題，平面幾何解析運動軌跡等無不彰顯著數學知識在物理應用中的重要性。當然，科學思維也不是一道例題就能夠建立的，物理方法的靈活性也不是一類習題能夠展現的，這就要求我們在復習備考中應當精選例題，在有限的例題中既要展現物理學科的一般解題思路，又要兼顧解題方法的靈活性，凸顯特殊問題中特殊思路的優越性。

2.3 落實實驗操作 體檢科學探究

物理學是一門以實驗為基礎的科學，而實驗操作在物理教學、科學探究的培養乃至科學觀念的建立中都發揮著重要作用。復習備考中因為時間緊、任務重等，一些教師存在少做、不做實驗的現象，這十分不利于學生動手能力的提升，而且還可能對學生科學思維、探索精神的培養造成一定困難。重視實驗操作，讓學生體驗科學探究的樂趣，在科學探究中增加學生對物理更全面、更多元的認識，有利于學生核心素養的培養、科學態度和科學責任的樹立。對于科學探究效率不高、組織性不強、很難實現科學探究目的等問題，實驗人員充足的學校可以充分利用實驗人員導師制等方式提高效率或結合綜合實踐活動，引導學生開展科學探究、探討探究方式革新或探究目的“多用”等。

2.4 激發學習興趣 樹立科學態度與責任

物理學科與科學技術、社會生活等聯系密切，在新高考趨勢下，高考試題越來越強調試題情境，凸顯STSE精神，因此在物理復習備考中教師可以對物理知識進行合理發散，激發學生學習知識和探索自然興趣，引導學生關注生活、關心科學，幫助學生樹立正確的科學態度與責任，進而促進學生的科學思維、道德品質等核心素養的全面提升。

3.總結

為了更好地落實核心素養指標，培養全面發展的人，湖北省2021年開啟了“3+1+2”新高考模式。SOLO分類理論是一種被國內外廣泛地用于各類試題分層、教學設計等的研究方法。為了全面提升學生物理學科核心素養和關鍵能力，同時更好地了解湖北省新高考形勢，更有效地備戰高考，本文首先運用SOLO分類理論對2021年湖北省物理卷進行了分析、統計，并對新一輪湖北新高考物理備考提供一些教學建議和備考策略。

2021年湖北卷試題能力層次劃分清晰，以多點結構層次題(M水平)和關聯結構層次題(R水平)為主，其他層次試題有所涉及但考查較少，使試卷能夠考查學生核心素養水平的同時又具有較好的區分度；從知識板塊來講，以力學板塊和電磁學板塊為主，力學板塊中關聯結構層次題(R水平)占52.5%，電磁學板中關聯結構層次題(R水平)、多點結構層次題(M水平)分別占56.4%、43.6%，其他板塊考查了較低能力層次試題。在復習備考中，我們可以從夯實學科基礎，明晰物理觀念、注重方法指導，培養科學思維、落實實驗操作，體檢科學探究、激發學習興趣，樹立科學態度與責任等多方面培養學生關鍵能力，提升學生物理學科核心素養，從而更好地適應新一輪高考改革及落實教育立德樹人的根本任務。