基于SOLO分类理论的高考物理试题分析

邹佳辰 李兴华 孙永茂

(福建师范大学物理与能源学院 福建 福州 350108)



基于SOLO分类理论的高考物理试题分析

邹佳辰 李兴华 孙永茂

(福建师范大学物理与能源学院 福建 福州 350108)

利用SOLO(Structure of Observed Learning Outcome)分类理论对2016年高考3套新课标全国卷物理试题进行了分析，从问题解决的角度出发，综合知识和能力的考查设计了相应的SOLO层次判定标准.结果表明，3份物理试题均集中在对多点结构水平和关联结构水平的考查，且主要通过对力学模块知识的考查体现.全国Ⅰ卷高考物理试题对关联结构水平有较高要求，其他两份试卷SOLO层次分布相对均衡，此外，3份全国卷也针对不同的适用地区体现出了相应的能力要求.

SOLO分类理论 高考物理试题 能力要求

1 前言

SOLO分类理论，英文全称是Structure of Observed Learning Outcome，中文译作“可观察的学习成果的结构”，是由教育心理学家Biggs和他的同事以皮亚杰的认知发展理论为基础建立的一种质性评价理论.SOLO分类理论将学生“可观察的学习成果”分为由浅入深的5个层次：前结构(Prestructure)、单点结构(Unistructure)、多点结构(Multistructure)、关联结构(Relational)、抽象拓展结构(Extended abstract)[1].自被引进国内后，SOLO分类理论不断被国内的教育研究者和教师所了解.随着国内学者对SOLO理论不断开发研究，该理论在考试研究方面的应用也由最初的开放性测验逐渐转移到现今的封闭性测验，此外，也有学者将SOLO理论用于指导教学设计和课堂教学.

2016年新增安徽、福建等7省市使用全国卷，加上已有的河南、河北、江西等使用全国卷的18个省份，共有25个省市使用教育部考试中心命制的全国卷，随着新一轮高考改革的实施，将会有更多的省市采用全国卷.高考是选拔性考试，公平、公正是其目标和主要要求之一，对高考试题的研究和评估不仅具有学术意义，同样也有社会意义.将SOLO分类理论应用于高考试题研究,一方面可以帮助规范试卷结构，另一方面也有助于开发一种新型课程目标评估工具，以促进新一轮课程改革的进行.

2 研究对象与方法

2016年因新增多个省市使用全国卷，试卷调整为全国Ⅰ，全国Ⅱ，全国Ⅲ3份试卷，全国Ⅲ卷适用于云南、广西、贵州，试卷结构及难度与全国Ⅱ卷相当.教育部考试中心编写的《普通高等学校招生全国统一考试说明》[2](以下简称考试说明)中指出理科综合中物理部分总分为110分，题型设置包括选择题和非选择题两个部分,如表1所示，其中选择题共8道，非选择题包括实验题2道、计算题2道和选考题3道，共计15道题.根据《考试说明》，物理部分考查内容包括力学、电学、热学、机械振动与机械波、光学、原子物理等.力学和电学部分知识主要集中在必考内容中，题号14～25，共12道题，共计95分；而热学、光学、原子物理等知识主要通过选考题的形式出现，题号33～35，3道题选做1道题，每题均为15分.本文将试题中涉及的知识结构分为力学、电学及其他3大模块：“力学”模块指质点运动、力、牛顿定律、动量、机械能等；“电学”模块指电场、电路、电磁感应、交变电流、电磁场与电磁波等；“其他”包括机械振动与机械波、热学、光学、相对论、原子物理以及一些特殊的解题方法.

表1 2016年高考新课标全国Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ卷试题结构

文献[1]认为学生可观察的学习成果体现在能力、思维操作、一致性与收敛、回答结构4个方面.文献[3]基于对高中化学考试试题进行的SOLO分析，提出SOLO分析应在充分考虑学生已有知识和能力的基础上，根据学生作答所采用的正确素材的数量及其相互关系，从而判定学生所表现出的学习结果层次，即SOLO层次.文献[4]通过对高考物理试题进行对比研究，发现SOLO分类理论中各SOLO层次与《考试说明》中的能力要求能够相互对应.本文借鉴前人分析试题时所设定的SOLO判定标准，依据学生在正确作答时所采用的物理素材数量以及各素材之间的相互关系来判定试题的SOLO层次，具体表述如下.

(1)前结构水平(P)：处于该水平的学生完全没有正确理解、掌握物理概念或规律.

(2)单点结构水平(U)：处于该水平的学生只能理解物理概念的一方面(如定义等)，但无法和其他因素联系起来.

(3)多点结构水平(M)：处于该水平的学生能使用两个或两个以上不相关的物理概念，但不具备将这些概念关联的能力，或是认为学生只掌握了基本的物理规律.

(4)关联结构水平(R)：处于该水平的学生能将两个或两个以上物理概念关联起来，并形成综合性的规律.

(5)抽象拓展结构水平(E)：处于该水平的学生不仅能够将两个或多个物理概念合理地关联起来，还能在此基础上拓展到学科之外的知识.因此，本文将高考考试说明中未涉及但在试题中出现的知识认定为该水平.

需要说明的是，不同题型在进行SOLO分析时应注意分析方法的选择.对于单项选择题，试题中正确选项所对应的SOLO层次即为该题的SOLO层次.对于多项选择题，应该考虑正确选项中各项所对应的SOLO层次以及各项间的相互关系，若存在相互关系即为关联结构，否则，界定为多点结构.实验探究题在考虑科学探究的各要素及其内涵的前提下，将操作、分析、评价、设计4个层次依次对应SOLO层次中的单点结构、多点结构、关联结构、抽象拓展结构[5].计算题判定的标准与多项选择题的判定方法相同.依据上述界定标准，本文认为错误选项所代表的SOLO层次较正确选项的SOLO层次低.

依据上述规则，以2016年高考新课标Ⅰ卷第20题来说明上文中对高考试题的分析方法.

【试题】如图1所示，一带负电荷的油滴在匀强电场中运动，其轨迹在竖直面(纸面)内，且相对于过轨迹最低点P的竖直线对称.忽略空气阻力.由此可知( )

图1 试题题图

A.Q点的电势比P点高

B.油滴在Q点的动能比它在P点的大

C.油滴在Q点的电势能比它在P点的大

D.油滴在Q点的加速度大小比它在P点的小

该题考查带电粒子在电场中运动的知识.回答者首先需要通过带电油滴的运动特点判断其受力情况，再通过判断合外力与位移的关系判断合外力所做的功以及油滴动能的变化，接着判断带电粒子所受电场力做功与电势能的关系、电势能变化与电势变化的关系，最后应综合考虑正确选项之间的关系，本题的正确选项是A，B，根据上述判定标准，可以判定该题的SOLO层次是关联结构水平.

此外，个别题目可能有多种解答方法，本文选择最一般的解答方法作为学生正确作答时所体现的认知结构，这主要是因为最一般的解法具有较高的普遍性，且能够清楚地体现出学生运用物理素材解决问题的过程.

3 研究结果与结论

对比表2中的数据可知，2016年高考3套全国卷物理试题的SOLO层次主要集中在多点结构水平和关联结构水平，所占百分比分别为40.2%和58.3%.这说明高考物理试题注重考查考生对多个物理概念的理解及使用.从所占百分比来看，试题更注重考查考生能否建立多个物理概念之间的联系，使其关联成综合性较高的物理规律，用以解决物理问题.从知识点类别的统计结果来看(表3)，处于单点结构水平的知识点较少，力学、电学、其他3大模块知识点的分布情况分别为1,1,0；处于多点结构水平的知识点较多，力学、电学、其他3大模块知识点的分布情况分别为20，14和17，这3个模块知识点的考查情况相近；而处于关联结构的知识点最多，由表3中数据可以看出，力学部分的能力要求较高.

表2 试卷SOLO知识点分布情况总统计

表3 3套全国卷SOLO知识点分布情况 个

由表3可知，全国Ⅰ卷考查的SOLO知识点总数与全国Ⅱ卷相当，全国Ⅲ卷中知识点总数比其他两份试卷的要少；其中全国Ⅰ卷中处于多点结构水平的知识点总数与处于关联结构水平的相当，而全国Ⅱ卷和全国Ⅲ卷均偏重对关联结构水平的考查.3份物理试卷中均对力学模块的知识有较高要求，3份试卷中力学模块知识点总数均高于电学模块和其他模块的知识点总数，并且处于关联结构水平的力学模块知识点数量均多于关联结构水平的电学和其他类别的知识点数量.由于“其他”模块中包含的知识多为选考部分的内容，因此3份试卷中该模块所体现出的SOLO层次相当.

通过对3套试卷进行SOLO分析可以发现，面向中国中部地区的全国Ⅰ卷对不同SOLO层次的要求相对较为均衡；全国Ⅱ卷主要面向中国东北、西部和西南等地区的省市，试题偏重关联结构水平的考查；全国Ⅲ卷面向广西、贵州和云南3省，试卷所体现的SOLO层次及其分布情况与全国Ⅱ卷相当.

目前，全国卷高考物理试题对力学部分提出了较高的要求所体现出的能力水平相比其他模块都要高.力学模块的知识相对基础，但是与电学及其他模块联系相当密切，且在高中物理知识系统中力学处于核心地位.3套试卷在力学及力学相关的试题中体现出了较高水平的SOLO层次，足以说明全国卷物理试题对力学的知识和考生解决此类问题的能力要求之高.

4 反思与展望

2017年将全面实行新一轮的高考改革，并且新版的高中物理课程标准届时也将面世.高考肩负知识考查和能力考查的双重任务，为使其更好地发挥选拔人才的作用，对试卷进行评价是必不可少的.同样，高考试题的命制也不能仅仅从难度、知识点等方面切入，还需要引入多种有关能力的判定标准，以促进考试公平.依据SOLO分类理论开发量化的试卷评价工具是可行的，但目前对于SOLO层次的判定标准不够统一，仍需进一步探索.

此外，学生的认知结构并非一成不变，利用SOLO分类理论可以建立有关学习成果的评价工具，例如,可以建立基于SOLO分类理论的试题库，或者类似的评测标准，用于学习过程中学习成果的诊断，能够较为及时地反馈教学效果，有助于教师对课堂教学的把握，从而对物理学科教育产生促进作用.

1 彼格斯，科利斯.学习质量评价:SOLO分类理论(可观察的学习成果结构).高凌飚，张洪岩译.北京：人民教育出版社, 2010.052 教育部考试中心.普通高等学校招生全国统一考试说明(理科·2016年版).北京：高等教育出版社,2016

3 麦裕华,曹琦明. 基于SOLO分类理论的高中学业水平考试试题分析——以广东省2009—2015年学业水平考试化学试题为例. 教育测量与评价(理论版),2016(03):51～55

4 郭晨跃,王宏博,罗莹. SOLO理论在高考物理试题比较研究中的应用. 物理教师,2012(01):1～3,7

5 程柱建. SOLO理论视域下的高考实验能力分析——以2014年江苏物理高考实验题为例. 物理教学,2014(12):16～19

The Analysis of College Entrance Examination on Physics based on SOLO Theory

Zou Jiachen Li Xinghua Sun Yongmao

(College of Physics and Energy, Fujian Normal University，Fuzhou, Fujian 350108)

In this research, three sets of physics examination questions in the 2016 national college entrance examination, has been analyzed by a newly standard，which is based on SOLO theory, considering problem solving and the requirements of knowledge and competencies. The result shows that the three papers focus on the examination of the level of “multistructure” and “relational”, and mainly through the examination of mechanics module. National I volume of physical examination on the level of “relational” has reflected higher requirements, and the other two papers is relatively balanced distribution on SOLO level. In addition, three copies of the volume also reflects the capacity of the corresponding requirements on different application area.

SOLO; college entrance examination on physics; the requirements of competencies

邹佳辰(1993- ),男，在读硕士研究生，主要研究方向为物理课程与教学研究、高考试题研究.

指导教师：李兴华(1959- )，男，硕士，副教授，主要研究方向为物理课程与教学研究、量子力学教学.

2016-07-18)