SOLO分类与关键能力相融合的学生思维评价——以2019年深圳市盐田区初中化学模拟考试为例

申 燕

2009 年，高凌飚教授对十年内SOLO（意为“可观察的学习成果结构”）分类法在国内的应用研究进行了分析，他认为“SOLO 分类研究态势比较活跃，但研究视野较窄，有把SOLO 分类理论本身狭隘化理解的倾向”“对SOLO 分类法拓展应用的该项开拓性研究一直未引起广大研究者的关注”[1]。基于SOLO 分类理论，研究者可以由学生外在成绩表现观测其内在思维过程。但笔者在前期的试题评价研究工作中发现了一些反常现象，如学生在同一SOLO 思维层次试题上的得分率差异显著，这说明仅用SOLO 思维层次单一地与学生实际成绩进行关联，有一定的局限性。[2]因此，基于SOLO 分类法开发多重维度的综合评价体系，能够拓宽SOLO 分类法的应用范围，丰富思维评价的功能。

本文在SOLO 分类法的基础上，进一步对学生各层次思维进行关键能力水平的细化，最终形成二维进阶的学生思维评价方式。通过测算学生的思维综合值和各层次思维值，将思维表征由原本的定性化上升为定量化，这更易于评价者分析学生个体思维之间的差异。与此同时，在二维进阶的学生思维评价中，为了使同一学生不同层次的思维值具有可比性，笔者在各层次思维值的基础上进行调整以排除进阶权重的干扰，将各层次思维值进行归一化处理。总之，基于二维进阶的思维评价方式为思维的外显化、可视化提供了新的思路和视角。

一、理论依据

1.SOLO 分类理论

1982 年，澳大利亚教育心理学家比格斯（John B.Biggs）和卡利斯（Kevin F.Collis）提出了SOLO 分类理论。[3]该理论以等级划分为基础描述学生的思维操作过程，从而评价其学习的质量。根据学生解决具体问题时的表现，SOLO 分类理论将学生的思维水平由低到高分为5 个结构层次：前结构（P）水平，即学生对学习任务一无所知，找不到解决问题的办法；单点结构（U）水平，即学生只有解决问题的一条线索，并根据该线索或信息解决问题；多点结构（M）水平，即学生具有多个问题解决线索，但线索之间不相互整合；关联结构（R）水平，即学生能够将多个要点关联结合起来解决复杂问题；拓展抽象（E）水平，即学生能够站在较高的理论角度形成个性化的推理方式，概括出抽象特征。由于思维的抽象性、复杂性和灵活性，学生在分析、解决问题过程中的思维表现是难以捕捉和评估的。因P 水平在测评中大多无法真实体现，故只选取U、M、R、E 这4 种水平来描述试题所要求学生达到的思维层次。

2.关键能力

在真实的考试中，试题的解答不仅与学生的思维层次有关，也与问题的结构（良构、劣构）和情境的熟悉程度等因素息息相关。根据布卢姆教育目标分类理论[4]，笔者将学生解决化学问题时的关键能力由低到高依次分为5 个阶段（见图1），即“认识记忆能力”“理解掌握能力”“模仿应用能力”“分析评价能力”“创新创造能力”[5]。其中“认识记忆能力”和“理解掌握能力”属于低阶水平；“模仿应用能力”介于低阶和高阶水平之间；“分析评价能力”和“创新创造能力”则属于高阶水平。

图1 学生的关键能力

3.SOLO 分类与关键能力的融合

首先，笔者将SOLO 分类法中各思维层次分别细分能力层级，在每一层次的思维中综合考虑关键能力水平因素的影响，进而形成SOLO 思维层次与关键能力水平相融合的二维评价体系。其次，基于学习进阶理论[6]，用关键能力进阶水平代替知识本体难度[7]，将SOLO 思维层次与关键能力水平进行关联，建构学生的思维评价模型及进阶权重赋分规则（详见表1）。

表1 二维进阶评价方式的权重赋值规则

笔者将SOLO 思维层次与化学关键能力水平相融合的二维评价体系应用于2019 年深圳市盐田区初三化学第二次模拟考试的分析中，首先对试题进行SOLO 思维层次和关键能力水平的二维评定，然后在命题细目表中对试题的相关评定进行标记，收集相应数据，运用数据分析校验研究思路和计算方法，并基于该思路和算法定量地评价学生思维。

二、试题分析

为保证考试的公平性和成绩的有效性，2019年深圳市盐田区初三化学第二次模拟考试中的试题均为原创试题，现以其中第11 题实验题为例进行二维进阶的解读，详见表2。

参照第11 题实验题的分析方法，笔者对模拟卷13 道题，共27 个设问点分别从SOLO 思维层次和关键能力水平2 个维度进行了评定。为避免过多主观性因素的干扰，研究过程中，笔者另请2 位理论丰富的初三教师对此次试题进行评定。在27 个设问点中，出现差异的共8 处，其中SOLO 思维层次维度评定结果有4 处不一致，关键能力水平维度评定结果有6 处不一致，但不存在3 位评定者在2 个维度的评定结果均不相同的情况。笔者采用SPSS 19.0 软件分别对3 位评定者的2 个维度评定结果进行信度分析，其肯德尔和谐系数W 分别为0.952、0.963，均达到显著水平，说明3 位评定者对该试题设问点的评定结果一致性较好，结果可信。此外，3 位评定者对评定过程存在差异的设问点进行共同研讨，最终达成一致，各小题的分析结果见表3。

表2 模拟考试第11 题实验题及其分析

从表3 可以看出，随着SOLO 思维层次的提高，模拟试题对学生关键能力水平的要求也相应提高。如U 层次试题对学生的能力要求侧重于低阶水平，而E 层次试题对学生的能力要求则为“创新创造能力”的高阶水平。此外，同一SOLO思维层次的试题也呈现出不同的能力水平要求。因此，在分析学生的SOLO 思维层次时，综合考虑关键能力水平因素的影响是非常有必要的。

三、二维进阶的思维评价方式

表3 初三化学第二次模拟试题各小题的二维评定结果

1.思维综合值

基于二维进阶的思维评价，评价者可以清晰地判定学生真实的内在思维情况。笔者经过数据统计分析提出了学生思维综合值的计算方法。

计算式（1）中，i 为 SOLO 思维层次变量（U、M、R、E），其值为 1～4；j 为关键能力水平变量，其值为1～5。若学生成绩为满分，即该学生的思维综合值在数值上等于所有试题对应的进阶权重值之和。本次考试思维综合值满分为73 分。

在自然科学领域中，皮尔逊相关系数广泛用于度量两个变量之间的线性相关程度，一般情况下，其值介于-1 与1 之间，绝对值越接近于1，表明两变量相关程度越高。[8]笔者对深圳市盐田区参加初三化学第二次模拟考试的学生（共1060人）的成绩数据进行处理，应用皮尔逊相关系数分析由计算式（1）算出的学生思维综合值和学生相应原始成绩的相关性，采用SPSS 19.0 软件测得该系数值为0.956，说明两者高度相关。

思维综合值能在很大程度上反映学生作答试题时思维等级的高低。表4 中两位学生的原始成绩是相同的，但在此次考试过程中隐性的思维表现却存在明显差异。因此，思维综合值对于测评者透过外在的成绩表象，分析学生内在的思维情况是大有裨益的。

表4 部分学生的思维综合值

2.SOLO 各层次思维值

（1）二维进阶的SOLO 各层次思维值

由思维综合值可看出学生总体思维等级的高低，但若分析其在U、M、R、E 这 4 个 SOLO 层次的具体情况，就需将二维进阶的各层次思维值抽取出来，其计算式如下。

计算式（2）中，j 为关键能力水平变量，其值为1～5。当i=1 时，即可求出二维进阶的U 层次思维值 U’。依次类推：i=2，求出 M’；i=3，求出 R’；i=4，求出E’。各层次思维值与学生思维综合值的关系为：思维综合值=U’+M’+R’+E’。由计算式（2）可算出表4 中两位学生的各层次思维值，具体见表5。为便于读者了解计算式的转换和演变过程，笔者仍选用同样的评价对象。

表5 部分学生的各层次思维值

由表5 可知，上述两位原始成绩相同但整体思维不同的学生，其思维的真正差异主要体现在E’等级上。

（2）归一化的二维进阶的SOLO 各层次思维值

由于二维进阶的SOLO 各层次思维值在计算时考虑了二维进阶的权重系数，因此该值仅适用于学生之间的横向比较。为进一步拓展其应用范围，使得同一学生不同层次的思维值之间具有可比性，笔者在SOLO 各层次思维值的基础上进行调整以排除进阶权重的干扰，将各层次思维值除以该项的进阶权重之和［∑（i×j）］，并进行归一化处理，即。上述两位学生归一化处理后的思维值见表6。

归一化处理后的数据既直观地展示出两位学生在E’层次的思维差异，还体现同一学生在不同思维层次上的差异。从的数据变化可以看出：学生黄XX 的高阶思维较强，低阶思维偏弱，主要表现为对基础知识的掌握还不够扎实；而学生刘XX 的数值呈下降趋势，说明其低阶思维情况良好，但缺乏创造性地解决新情境中复杂问题的高阶思维能力。

表6 部分学生的归一化处理后的各层次思维值

笔者将归一化的思维值与学生的原始思维值（学生在U、M、R、E 层次相应试题上的得分率，见表7）进行比较，其中变化较为显著的是学生黄XX 在U 等级上的思维值。究其原因，该学生的思维仅停留在对单点知识记忆和简单理解的水平上，对单点知识的应用能力是欠缺的，其思维处于U 等级的较低水平。由此可见，归一化的二维进阶的思维值能够更加灵敏地表征学生思维的真实情况。

表7 部分学生的原始思维值

四、学生思维评价概况

1.整体分析

归一化处理后的SOLO 各层次思维值可用于分析判断影响学生成绩提升的思维因素。笔者对不同层次思维极值对应的学生成绩分数段进行了统计，详见表8。当时，学生的最低分为34.5 分，远远高于其他极值情况对应的最低分，说明M 思维层级对学生总成绩的影响较大。这与笔者之前利用高考模拟试题相关数据研究SOLO 思维层次与学生成绩相关度的结果是吻合的。[8]

表8 不同层次思维极值对应的学生分数段

2.个体分析

在整体分析的基础上，笔者还选择仅在某一层次思维值上存在差异的学生数据进行比较，以观测存在差异的思维层次对他们成绩的影响，从而帮助学生找寻更有针对性的提升方法。

以表9 中第二组数据为例，学生李XX 和杨XX 的思维等级相近，其思维差异主要存在于M层次上，故学生李XX 可重点关注并同步使用多个知识、信息解决问题，以提升思维。对第二组学生在M 层次思维下，4 个关键能力水平所对应的思维值（归一化）进行统计可得到表10。

可以看出，学生李XX 缺乏对多点知识的分析评价能力，主要体现在对多点知识不能有效地远迁移。因此，该学生应重点选择综合程度较小但情境陌生度较高的试题进行专题练习，以强化获取、加工信息的能力和知识的迁移应用能力。比较同一思维层次下，不同关键能力水平对应的归一化的思维值，可帮助学生找寻制约其发展与提升的瓶颈，进而实现学习上针对性的突破。

表9 4 组学生的归一化处理后的各层次思维值

表10 部分学生不同关键能力水平对应的值

表10 部分学生不同关键能力水平对应的值

第二组考号 姓名 认识记忆 理解掌握 模仿应用 分析评价35001702 李XX 0.00 0.17 0.15 0.09 86006276 杨XX 0.10 0.17 0.30 0.31

当然，仅通过一次考试就断定学生思维的优势与不足是不可取的，评价者可尝试在多次考试中均采用上述方法对学生做出思维等级的判断，这是一个连续观测的过程，以确保对学生的思维做出准确的评估。

五、思考与建议

1.重视多点结构思维，促进全体学生发展

目前，大规模考试的命题强调能力素养立意，试题越来越关注对学生应用所学知识解决陌生情境中问题能力的考查。笔者在深圳市大型考试分析中，发现多点结构层次思维与学生化学总成绩的关联程度是最高的。[8]此次试题分析再次证实了，与学生成绩相关度最高的是多点结构（M）层次思维，其次是R 层次思维，U 层级试题多为基础性、识记性试题，而设置E 层次试题则是为了发挥对高层次人才的甄别和选拔功能。可见，多点结构思维层次对于学生整体成绩的提升尤为重要。在平时的教学中，教师应重视培养学生同步应用多知识点解决问题的能力。

（1）实现课程内容的结构化

课程内容的结构化是培养学生多点结构思维的重要抓手。零散的知识、单一的思维会导致学生遇到综合性较强的问题时无从下手，教学内容的结构化设计能够促进学生思维结构化的形成。教学中，教师应关注教材中每一主题在初中化学教学中的地位、价值、功能，以及不同主题之间的逻辑关联，以促进课程内容的结构化。如人教版第四单元“自然界中的水”中的4 个课题分别为“爱护水资源”“水的净化”“水的组成”以及“化学式与化合价”，其编排和设计具有整体性和统一性。课程内容以水这种物质作为明线，由贴近生活的自然界中的水，到实验室水的净化，再到了解水的组成，并以此延伸到对化学式与化合价的认识。明确各主题的关联后，教师可根据学生实情设置并安排教学内容，其形式既可以是符合学生认知的螺旋式上升式，也可以是由熟悉到相似再到陌生的步步深入式，其最终目的是以多样化的形式承载结构化的知识驱动学生完成学习任务。

（2）建构综合知识体系

学生在课后对所学知识的梳理反思是其自主建构知识体系的一个重要组成部分，如若能将知识点按照一定的思维逻辑、框架脉络形成网络体系，这对他们实现学科知识的融会贯通是大有裨益的，也有利于其多点结构思维的发展。因此，教师可引导学生以概念图和思维导图的形式进行梳理，帮助学生理清不同知识点、不同主题、不同单元之间的关联。只有形成系统化、网络化的知识体系，学生才能在协同或综合应用知识解决问题时迅速找到切入的角度和思考的方向。教师在建构知识体系时既可采用以某一核心概念为基点，对相关概念进行辐射、挖掘和整合的形式；也可采用以某一知识点为起点，进行逻辑递进式推导的方式；还可运用提炼要点、问题引领等方法。知识体系的构建往往是多种构建方法综合运用的结果，这就需要教师根据具体的内容和学生的实际情况来灵活选择。

（3）渗透学科思想、观念

仅强调知识和解题技巧的教学，会使学生深陷于凌乱、滞留于浅表，以致能力的培养、思维的提升、素养的发展成为空谈。事实上，学科思想的渗透、学科方法的培养、学科观念的发展是以学科中各主题知识为依托的，是那些看似散乱的知识点的“粘合剂”，是提升学生多点结构思维水平的“助推剂”。因此，教师需深度挖掘学科知识中内隐的学科思想，并将其渗透于教学中。如人教版第三单元“物质构成的奥秘”强调学生微粒观的形成，为学生认识原子、分子、离子水平，以及物质的组成、结构、性质、变化奠定了基础；第五单元“化学方程式”的教学则强调学生守恒思想的养成，能够引发学生从定量的角度认识反应，从而更加深刻地理解化学中的变化与平衡这一辩证问题。

2.针对不同的进阶等级，分层设计教学任务

学生作为学习的主体，外在环境和内在智力因素的差异导致他们对同一事物的看法和理解存在偏差。毋庸置疑，开展分层教学能够帮助各个层次的孩子找到适合他们的“最近发展区”，但这对教师而言却是一个大的挑战。如何进行分层？分层的依据是什么？这些都是教师需要思考的问题。归一化的SOLO 各层次思维值有利于教师了解学生现有的和需要提升的思维层次，从思维操作层面给分层教学提供了参考依据。教师首先可根据思维差异对学生进行层次划分，然后设定不同的教学目标、采取不同的教学策略并布置个性化的课后作业。

（1）夯实基础，增强思维的系统性

对于在“i=1；j=1，2”等级（即思维能力处于 U层次，关键能力处于“认识记忆”和“理解掌握”水平）表现不佳的学生，可进一步巩固教材中的基础知识，夯实其基本技能。以气体制备实验为例，教师应加强该类学生对教材中O2和CO2气体制备实验的原理、实验试剂的选择、实验仪器的选择与组装等内容的认识和理解，引导他们在实验时常围绕“怎么做”“为什么这样做”“不这样是否可行”，以及“能否有其他方案代替”等问题进行思考和总结，帮助其更加清晰透彻地了解气体制备实验。

（2）加强综合，提升思维的灵活性

对于在“i=2，3；j=3，4”等级（即思维能力处于M 和R 层次，关键能力处于“模仿应用”和“分析评价”水平）表现薄弱的学生，则可在气体制备实验教学的基础上，侧重于培养他们在类情境中近迁移和陌生情境中远迁移的能力。同样以气体制备为例：教师可鼓励学生选择相对陌生的实验情境，如根据NH3、Cl2、C2H2等气体的相关信息，结合已有知识解决相关实验问题；也可选择综合性较强的实验探究素材，如以氢气和金属钙反应制备氢化钙（CaH2）为主题的实验，帮助学生在解决问题时学会准确选择并应用学科思维模型。

（3）激发潜能，培养思维的独创性

对于“i=4，j=5”等级（即思维能力处于 E 层次，关键能力处于“创新创造”水平）表现不足的学生，则可通过综合程度较高的实验问题发散思维，提升其学习品质。如基于实验目的，结合仪器作用，完成实验装置的组装；设计实验方案检验物质存在，对混合物进行分离净化，验证物质的性质，比较性质的强弱；对已有实验方案进行分析和改进；将原本结论唯一的实验验证转化为结论仅在限定条件下合理存在的实验推理，等等。

总之，学生思维的差异是其内在学习需求的体现，而学生内在的学习需求又是教学的准绳。在教学中，教师只有充分考虑不同层次学生差异化的学习需求，才能帮助他们将潜在水平转化成现有水平，从而实现每一类孩子潜能发展的最大化。