试题调研：无机化工流程问题的质性评价——SOLO分类理论的应用

刘革平

（江苏省梁丰高级中学 江苏 张家港 215600）

一、对无机化工流程问题的认识

高中化学课程改革的一个显著特点是非常重视教材内容与工农业生产和日常生活的紧密联系。因此，反映化工生产技术的工业流程题，便成为新课改后高考试题的新增点和主流题型之一，所占的分数值大，且难度为中度偏上。与传统单一、封闭性试题相比，它具有情境创设真实、框图信息新颖、问题设计广泛等明显特点。

试题的功能是对学生的学习能力进行评价，传统试题对学生侧重学习量的考虑多于对学习质的评价，重学习结果，轻学习过程，教师难于通过此种评价掌握学生的思维能力发展水平。而在教学过程中有效利用工业流程类试题，或者将此类问题应用于学业评价，可以弥补一味采用传统问题训练和考核所导致的各种不足，但由于这类试题的特点，用传统评价理论和方法很难对这类问题做出合理的评价，这也是导致这类试题没有得到足够重视的重要原因。近年来逐渐成熟的SOLO分类理论为这类试题的质性评价提供了层次性的结构模型，利用SOLO分类理论可以对学生的化学思维水平和思维能力进行学科合理的评价。

二、SOLO分类理论的主要观点

澳大利亚教育心理学家约翰·比格斯（John Biggs）与他的团队通过研究发现，人的认知不仅在总体上具有阶段性的特点，在对具体知识的认知过程中，也具有阶段性的特征。他认为一个人在其总体认知结构发展的每个阶段，还有几个不同的水平，在回答某个具体问题时，这些水平可以通过其思维结构的复杂性得以表现，它是可以直接检测的，能够判断一个人在回答某一具体问题时的思维结构处于哪一层次。为评价学生理论分析、发散思维和创造性思维等能力提供了可能，我们则利用该顺序用于指导学生学习目标的达成或对学习成果的评价。可简单地分为五个层次：

层 次 名 称描 述第一层次 前结构层次 未能形成问题的理解，回答时逻辑混乱或同义反复，没有论据支撑第二层次 单点结构层次 仅找到一个解决问题的思路，但却就此收敛，仅凭一个论据就得出结论第三层次 多点结构层次 能提供多个解决问题的思路，但各思路之间被此孤立，未能把这些思路有机地整合起来第四层次 关联结构层次 能将多个解题思路联系起来，形成多点论据支撑下的结论第五层次 拓展抽象结构层次 能够对问题进行抽象的概括，从理论的高度来分析问题，而且能够深化问题，使问题本身的意义得到拓展

SOLO分类法的结构模型可以用图1表示。

从图1可以看出，前结构水平上为空白即还没有掌握该知识；单点结构和多点结构水平上为数目不等的竖条，每个竖条代表一个知识点，两个结构水平之间的差别是知识点的量的多少；关联结构水平是各知识点之间联结成一个整体，代表知识点之间的整合；拓展抽象结构水平是在关联结构水平的基础上将知识整体进行迁移和拓展。所以，我们可以得出，前结构、单点结构和多点结构还处在定量阶段，学生的学习还处于知识的积累层面；而关联结构和拓展抽象结构已达到定性评价的层次，学生已能将知识进行整合、应用和有效的拓展。这5种层次代表了学生对知识的掌握程度，根据学生在解决问题时的回答，可以判断出学生的认知属于哪一个层次，从而掌握学生的学习结果和进程。

上表中关键有两点：一是“质”——思维能力所能达到的深度和广度；二是“联”——即五个层次从点、线、面、立体、系统的发展过程，思维结构越复杂，思维能力的层次越高。

三、应用SOLO分类理论评介工业流程问题

依据SOLO分类理论可以对工业流程问题进行有效评价。教师可以按照学生在具体学习活动中的行为表现，进行五类结构水平的划分，并对各个水平进行文字描述，从而判断学生对某项知识的掌握情况和思维能力发展水平。下面依据SOLO分类理论对工业流程问题进行评价，从中可以了解其评价的一般方法与解决问题的策略。

例：四氯化钛（TiCl4）是制取航天航空工业材料——钛合金的重要原料。由钛铁矿（主要成分是FeTiO3）制备TiCl4等产品的一种工艺流程示意如下：

加入铁屑的作用是____________。

依据下表信息，要精制含少量SiCl4杂质的TiCl4，可采用_____________方法。

回答下列问题：

（1）在②→③工艺中需要控制条件以形成TiO2·n H2O溶胶，该分散质颗粒直径大小在_____________范围。

学生：10-9m～10-7m（或其他合理答案）

分析：回答该问题只需要一种策略———记住胶粒直径，并不需要很多技巧很容易就能得到答案，所以能答对这个问题表明学生达到单一结构水平。

（2）往①中加入铁屑至浸出液显紫色，此时溶液仍呈强酸性。该过程中有如下反应发生：

TiCl4 SiCl4熔点 ／℃ -25．0 -68．8沸点 ／℃ 136．4 57．6

学生：使Fe3+还原为Fe2+；生成Ti3+保护Fe2+不被氧化；蒸馏（或分馏，或精馏）。

分析：在这个题目中，学生只需从题目中尽可能多地找到有用信息然后归纳成前后成因关系。就达到多点结构水平

写出④中TiO2和焦炭、氯气反应生成液态TiCl4和CO气体的热化学方程式：________。

学生 ：TiO2（s）+2C（s）+2Cl2（g）=TiCl4（l）+2CO（g）ΔH=-81KJ·mol-1

分析：通过流程图及热反应信息中产物特点，猜测反应物和生成物，再结合盖斯定律按要求写出方程式。学生需要将收集到的知识串起来思考才能解决问题，能够正确完整回答该问的学生思维水平较高，处于关联水平。

分析：学生需要将收集到的知识串起来思考才能解决问题，能够正确完整回答该问的学生思维水平较高，处于关联水平。

从上述回答可以看出：处于不同结构水平的学生回答问题的具体答案比较清楚地显示其对相关知识的掌握情况（认知水平），能够从所给化学问题中找出越多线索或信息的学生其结构水平的层次就越高，即其化学思维能力的水平就越高。所以，运用SOLO分类理论，教师可能根据学生回答问题的实际反应，划分和确定学生化学认知的实际结构水平，判断学生化学知识的掌握情况和化学思维能力所处的层次，诊断学生的化学学习困难，有针对性地实施教学。

四、量化与开发

首先，SOLO分类理论具有很强的操作性。依据SOLO分类理论不仅可以对学生的学业成就进行质性评价，还可以进行量化评价。根据诸多学者的研究，可以利用表1进行SOLO分类评价的量化处理，将SOLO分类理论的五种结构水平赋予不同的等级分数，那么学生对问题回答的质量就可以被量化，量化的分数可以作为终结评价的依据。教师也可以依据工业流程问题的具体内容作适当调整。

表1 SOLO分类评价的量化值

其次，SOLO分类方法和其他各种评价方法综合运用，可以实现化学课程改革的评价目标多元化和评价手段多样化，从而对学生进行全面合理的评价，所以，在编制工业流程试题过程中，要注意五个层次的合理设计与安排。现举一个原创例子。

例：随着材料科学的发展，金属钒及其化合物得到了越来越广泛的应用，并被誉为“合金的维生素”。为回收利用含钒催化剂（含有V2O5、VOSO4及不溶性残渣），科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺，回收率达91．7%以上。

部分含钒物质在水中的溶解性如下表所示：

该工艺的主要流程如下。请回答下列问题：

（1）请写出加入Na2SO3溶液发生反应的离子方程式______

（2）催化氧化所使用的催化剂钒触媒（V2O5）能加快二氧化硫氧化速率，此过程中产生了一连串的中间体（如图）。其中a、c二步的化学方程式可表示为______，______。

（3）该工艺中反应③的沉淀率（又称沉矾率）是回收钒的关键之一，沉钒率的高低除受溶液pH影响外，还需要控制氯化铵系数（NH4Cl加入质量与料液中V2O5的质量比）和温度。根据右图试建议控制氯化铵系数和温度： 、 。

（4）经过热重分析测得：NH4VO3在焙烧过程中，固体质量的减少值（纵坐标）随温度变化的曲线如右图所示。则NH4VO3在分解过程中______。A．先分解失去 H2O，再分解失去NH3

B．先分解失去NH3，再分解失去H2O

C．同时分解失去H2O和NH3

D．同时分解失去 H2、N2和 H2O

利用SOLO分类评价方法对工业流程问题进行解剖与再认识，只是想对试题研究起到一个抛砖引玉的作用，以此来推进试题有效开发、课堂教学质性变化，切实提高教学的有效性与过程调控。

［1］ 蔡永红．SOLO分类理论及其在教学中的应用［J］．教师教育研究，2006，（1）

［2］ 陈微等．SOLO分类评价理论在化学教学中的应用 ［J］．化学教育，2008，（10）