培养关键能力 提升核心素养——基于SOLO分类理论的2021年湖北高考物理试题分析及备考策略探讨

湖北 张照康

2014年教育部发布的《关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》中明确提出学生发展核心素养体系；2016年以“全面发展的人”为核心的“中国学生发展核心素养”研究成果发布；2017年印发的《普通高中物理课程标准(2017版)》中提出了各学科核心素养。为了更好地落实核心素养指标，培养全面发展的人，湖北省开启了新一轮高考改革，而2021年不仅是湖北省新一轮高考改革实行“3+1+2”新高考模式的第一年，还是时隔多年物理再次单科独立考试的一年，也是湖北省单独命题的第一年，所以研究2021年湖北省高考物理试题十分必要，有利于了解湖北省高考新形势，为科学高效备考提供依据。

SOLO分类理论是试题能力研究中常用的方法之一，能够对试题难度较为科学的分层分类，被广泛地用于各学科的高考试题和竞赛试题的研究中。为了更好地了解湖北省新高考形势，剖析试题考查的能力层次，从而更有效地备战湖北省新一轮高考，以及全面地提升学生物理学科核心素养和关键能力，本文首先运用SOLO分类理论对2021年湖北省普通高等学校招生统一考试物理学科试题进行分析、统计，再结合试题主要知识点的分布情况剖析高考考查方向；然后结合物理学科特点及学科核心素养要求，对新一轮湖北省高考物理备考提供一些教学建议和备考策略，以便为今后湖北省乃至其他新高考省份的高考试题研究、高考备考提供一定的研究基础和可借鉴经验。

1.SOLO分类理论

1.1 SOLO分类理论概述

SOLO分类理论最早在1982年由比格斯(Biggs.J.B)和科利斯(Collis.K.F)基于皮亚杰发展阶段论，结合个体认知发展方式和学生在每种功能方式下的反应水平、思维结构等提出的。后被国外学者广泛用于教学评价、试题分析、项目学习效果检测、思维评价等方面，至今仍受到广泛关注，国内学者吴维宁在1998年系统地介绍了SOLO分类理论，接着高凌飚、李勇等人指出SOLO分类理论也适合用于高考分析，后被国内学者广泛用于高考试题、教学设计、教学评价。SOLO分类理论经过长时间地探索和实践在物理试题评价中形成了一套较为成熟的试题分类方法，将试题分为单点层次结构题(U水平)、多点层次结构题(M水平)、关联结构层次题(R水平)和抽象拓展结构层次题(E水平)，具体试题的SOLO层次划分标准如表1所示。

表1 试题的SOLO层次划分标准

1.2 基于SOLO分类理论试题分层实例

根据上述SOLO分类理论及试题中SOLO层次划分标准，笔者以2021年湖北省物理试题中有代表性题目为例，说明SOLO层次划分标准和依据。

1.2.1 单点结构层次题(U水平)

【例1】(2021·湖北卷·1)20世纪60年代，我国以国防为主的尖端科技取得了突破性的发展。1964年，我国第一颗原子弹试爆成功；1967年，我国第一颗氢弹试爆成功。关于原子弹和氢弹，下列说法正确的是

( )

A.原子弹和氢弹都是根据核裂变原理研制的

B.原子弹和氢弹都是根据核聚变原理研制的

C.原子弹是根据核裂变原理研制的，氢弹是根据核聚变原理研制的

D.原子弹是根据核聚变原理研制的，氢弹是根据核裂变原理研制的

【分析】本题考查核反应的基本常识，考查一个孤立知识点且无太多推导及计算过程，故为单点层次结构题(U水平)。

【例2】[2021·湖北卷·12(1)]测量该小球直径时，游标卡尺示数如图1所示，小球直径为________mm。

图1

【分析】本题考查仪器使用的基本知识，故为单点层次结构题(U水平)。

1.2.2 多点结构层次题(M水平)

【例3】(2021·湖北卷·8)关于电场，下列说法正确的是

( )

A.电场是物质存在的一种形式

B.电场力一定对正电荷做正功

C.电场线是实际存在的线，反映电场强度的大小和方向

D.静电场的电场线总是与等势面垂直，且从电势高的等势面指向电势低的等势面

【分析】本题考查静电场相关知识，考查多个相对孤立知识点且无太多推导、计算，故为多点层次结构题(M水平)。

【例4】[2021·湖北卷·12(2)]在第2次实验中，小球下落H=0.942 3 m时的速度大小v=________m/s(保留3位有效数字)；第3次实验测得的当地重力加速度大小g=________m/s2(保留3位有效数字)。

【分析】本题(2)考查实验中的数据处理，故为多点层次结构题(M水平)。

1.2.3 关联结构层次题(R水平)

【例5】[2021·湖北卷·15(3)]求碰撞过程中A和B损失的总动能。

【分析】本题综合考查圆周运动、动能定理、动量守恒等知识点，学生需要对问题有一个整体的认识，并将题目信息与多个知识点联系起来才能解题，故属于关联结构层次题(R水平)。

【例6】[2021·湖北卷·12(3)]可以减小本实验重力加速度大小测量误差的措施有________。

A.适当减小相机的曝光时间；

B.让小球在真空管中自由下落；

C.用质量相等的实心铝球代替实心钢球。

【分析】本题(3)考查实验中的误差分析，故为关联结构层次题(R水平)。

1.2.4 抽象拓展结构层次题(E水平)

【例7】[2021·湖北卷·16(3)]先闭合开关S，由静止释放金属棒，金属棒达到最大速度后，再断开开关S。忽略回路中电流突变的时间，求S断开瞬间金属棒的加速度大小a。

【分析】本题综合考查电磁感应、简单电路分析、安培力、牛顿第二定律等，学生需要综合分析题目，从整体上认识问题，借助扩展思维获取题目和图像中的解题信息并与多个知识点联系起来才能解题，故为抽象拓展结构层次题(E水平)。

1.3 基于SOLO分类理论的2021年湖北高考物理试题分析

1.3.1 试题SOLO层次分析

按照上述试题分析方法，对2021年湖北卷物理试题进行SOLO层次分析，因官方没有发布每一问的具体分值，故本小节按题号进行分析，分析结果如下，2021年湖北卷物理试题能力层次划分清晰，SOLO层次从低分值到高分值依次为4分、12分、41分、43分，试卷以多点结构层次题(M水平)和关联结构层次题(R水平)为主，单点结构层次题(U水平)、抽象拓展结构层次题(E水平)仅以选择题形式考查(如图2所示)。考查知识的全面性的多点结构层次题(M水平)和考查多个知识点的综合分析能力的关联结构层次题(R水平)占试卷整体41%、43%，占主观题55%、45%，可见两者在试卷中占据主导地位，我们理应将其作为教学、练习和平时考试的重点；其他层次试题有所涉及但考查较少，表明试卷具有较好的区分度。

(a)2021年湖北卷整体试题SOLO层次分布图 (b)2021年湖北卷选择试题SOLO层次分布图 (c)2021年湖北卷主观试题SOLO层次分布图

1.3.2 知识板块与SOLO层次分析

从考查知识板块角度进行SOLO层次分析，因没有官方发布的每一问具体分值，故笔者结合试卷答案给出参考分值，仅作本小节分析使用，分析结果(表2)显示，2021年湖北卷物理试题以力学板块和电磁学板块为主，力学板块、电磁学板块、热学板块、机械波与光板块、原子物理板块分别占40分、39分、9分、8分、4分(分值为4分的选择题第11题涉及力学、电磁学两个板块的主要知识，各计2分)。为了方便分析，我们将知识板块分为力学板块、电磁学板块和其他板块(如图3所示 )，其中力学板块以关联结构层次题(R水平)为主，占力学部分52.5%，电磁学板块考查了56.4%的关联结构层次题(R水平)和43.6%的多点结构层次题(M水平)，其他板块考查了81.0%的多点结构层次题(M水平)和19%的单点结构层次题(U水平)。

图3 2021年湖北卷试题知识板块与SOLO层次分布图

表2 2021年湖北卷试题分布表

1.4 基于学科核心素养的试题赏析

教育部组织指定学生核心素养发展体系并于2017年提出各学科核心素养，其中物理学科的核心素养主要由物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任四个方面构成。2021年湖北卷物理试题重视基础，考查了重要物理观念的辨析；注重知识的全面性和知识点之间的关联，重点考查了学生的物理观念和科学思维；实验题与试题情境，引导学生重视科学探究、科学态度与责任；全面考查学生物理学科核心素养的同时又凸显了高考“立德树人、服务选拔、引导教学”的核心功能。试卷以多点结构层次题(M水平)和关联结构层次题(R水平)为主，注重学生的物理观念、科学思维水平的甄别。试卷结构合理，难度适中，拒绝文字游戏类和搭积木式的试题，注重题目的逻辑性、科学性，具有较好的区分度，高效地发挥了高考的选拔功能，对教学起到了重要的引导作用，有利于培养学生良好的科学态度。

2.基于落实学科核心素养指标的备考策略探讨

2.1 夯实学科基础 明晰物理观念

教材是高考命题的蓝本，基础知识是解决物理问题的基本依据，所以在复习备考的过程中，应该关注教材，注重夯实基础知识，明晰物理观念。这不仅是提高学生应试能力、知识水平的需要，更是学生适应个人终身发展和社会发展的需要。在平时复习备考中，要避免以教辅为主的不恰当备考方式，应以教材为核心，深挖教材各个栏目，引导学生总结课本知识，辨析相似物理概念，强化基础知识、基础题型、基本技能、基本方法的训练，帮助学生建立正确的物理观念。同时，教师也应注重引导学生对所学知识进行串联、对比，通过以核心知识为关键点进行知识网络构建，不仅有利于学生物理观念的形成，还对学生科学思维的建立、终身学习观念的树立有着重要意义。

2.2 注重方法指导 培养科学思维

指导学生掌握物理学习方法和解题技巧，帮助学生学会学习、学会思考、建立科学思维，也是复习备考中应被关注的重点。2021年湖北卷物理试题以多点结构层次题(M水平)和关联结构层次题(R水平)为主，即基于多个知识点并结合科学思维的考题是高考考查重点，这也意味着学习方法的指导和科学思维的培养是复习备考的重中之重。方法传授、科学思维的建立，除了需要教师的讲解，还需要学生的理解、总结及限时训练进行强化，甚至有时需要借助建模能力、数学知识整理提炼，例如选择题的特殊值法、极限法、排除法，数形结合解决图像题，平面几何解析运动轨迹等无不彰显着数学知识在物理应用中的重要性。当然，科学思维也不是一道例题就能够建立的，物理方法的灵活性也不是一类习题能够展现的，这就要求我们在复习备考中应当精选例题，在有限的例题中既要展现物理学科的一般解题思路，又要兼顾解题方法的灵活性，凸显特殊问题中特殊思路的优越性。

2.3 落实实验操作 体检科学探究

物理学是一门以实验为基础的科学，而实验操作在物理教学、科学探究的培养乃至科学观念的建立中都发挥着重要作用。复习备考中因为时间紧、任务重等，一些教师存在少做、不做实验的现象，这十分不利于学生动手能力的提升，而且还可能对学生科学思维、探索精神的培养造成一定困难。重视实验操作，让学生体验科学探究的乐趣，在科学探究中增加学生对物理更全面、更多元的认识，有利于学生核心素养的培养、科学态度和科学责任的树立。对于科学探究效率不高、组织性不强、很难实现科学探究目的等问题，实验人员充足的学校可以充分利用实验人员导师制等方式提高效率或结合综合实践活动，引导学生开展科学探究、探讨探究方式革新或探究目的“多用”等。

2.4 激发学习兴趣 树立科学态度与责任

物理学科与科学技术、社会生活等联系密切，在新高考趋势下，高考试题越来越强调试题情境，凸显STSE精神，因此在物理复习备考中教师可以对物理知识进行合理发散，激发学生学习知识和探索自然兴趣，引导学生关注生活、关心科学，帮助学生树立正确的科学态度与责任，进而促进学生的科学思维、道德品质等核心素养的全面提升。

3.总结

为了更好地落实核心素养指标，培养全面发展的人，湖北省2021年开启了“3+1+2”新高考模式。SOLO分类理论是一种被国内外广泛地用于各类试题分层、教学设计等的研究方法。为了全面提升学生物理学科核心素养和关键能力，同时更好地了解湖北省新高考形势，更有效地备战高考，本文首先运用SOLO分类理论对2021年湖北省物理卷进行了分析、统计，并对新一轮湖北新高考物理备考提供一些教学建议和备考策略。

2021年湖北卷试题能力层次划分清晰，以多点结构层次题(M水平)和关联结构层次题(R水平)为主，其他层次试题有所涉及但考查较少，使试卷能够考查学生核心素养水平的同时又具有较好的区分度；从知识板块来讲，以力学板块和电磁学板块为主，力学板块中关联结构层次题(R水平)占52.5%，电磁学板中关联结构层次题(R水平)、多点结构层次题(M水平)分别占56.4%、43.6%，其他板块考查了较低能力层次试题。在复习备考中，我们可以从夯实学科基础，明晰物理观念、注重方法指导，培养科学思维、落实实验操作，体检科学探究、激发学习兴趣，树立科学态度与责任等多方面培养学生关键能力，提升学生物理学科核心素养，从而更好地适应新一轮高考改革及落实教育立德树人的根本任务。