基于SOLO分类理论的高中化学问题式教学设计

张泽玉 陈怀侠

摘   要：基于SOLO分类理论设计高中化学问题式教学，可以解决问题式教学在实际应用中存在的不足。在进行高中化学问题式教学设计时，应从学情出发，分模块、分学段地设计有梯度的问题，依据不同化学知识的特点，适当调整问题的SOLO水平层次，给学生充分的发挥空间，以提升问题式教学效果，促进学生思维水平的发展。

关键词：高中化学教学；SOLO分类理论；问题式教学

问题式教学有助于发散学生思维，培养学生分析问题和解决问题的能力，对高中化学教学有着极其重要的意义。但在实际教学中，教师所设计的教学问题往往随意化、形式化严重，或者问题机械死板，不够严谨，缺少科学性与系统性，这样的教学活动并不能有效激发学生的学习兴趣，也难以通过问题了解学生的学习状况。这主要是由于教师对于问题的设计缺乏理论支撑，因此很难把握设计问题的标准并对所设计的问题进行评价。同时，对学生的回答采取量性评价居多，忽略了质性评价的重要性，未注重评价学生的思维状况以及认知结构。依据SOLO分类理论设计高中化学问题式教学，可以提高问题式教学的科学性，从而有效提升教学效果。

1  SOLO分类理论概述

SOLO（structure of the observed learning outcomes）意为“可观测的学习结果的结构”。SOLO分类理论由澳大利亚著名教育学家比格斯及其团队首先提出来。该理论指出的认知发展在总体上具有阶段性，而且在执行某个具体事件时，人的思维也表现出阶段性。SOLO分类理论的基本内涵可用图1表示。该理论根据学习者对問题的反馈，把学生的思维水平分为前结构水平、单一结构水平、多元结构水平、关联结构水平和拓展抽象结构水平五个结构层次。其中前结构是指学生的思维逻辑混乱；单一结构是指学生只能联系单一事件解决问题；多元结构是指学生能联系多个孤立事件解决问题，但不能将孤立事件进行有机整合；关联结构是指学生能够有机整合各部分内容使之成为一个整体，进而解决较为复杂的具体问题；拓展抽象结构是指学生会归纳问题以外的抽象知识，能够解决陌生情景下的问题[ 1 ]。

2  SOLO分类理论在高中化学问题式教学中的应用

由于前结构水平是指学生思维混乱，没有真正理解学习内容，而高中生在初中的学习中，已经有了一定的化学基础知识，对化学学科产生了基本的了解，所以高中化学问题式教学很少涉及前结构水平的考查，在此选择后四个指标作为划分的标准如表1所示。

SOLO分类理论的前三个水平从知识点数量的角度来评价学生的学习，而后两个水平则以知识点数量为基础，从认知结构的角度评价学生的学习。用SOLO理论指导化学问题式教学要求学生整体并深入地理解化学知识，并且建立不同化学知识之间的有机联系，完善化学学习的认知网络[ 2 ]。SOLO分类理论以知识点数量和认知结构对学生的认知水平进行二维评价，将质性评价与量性评价相结合，过程性评价与终结性评价相统一，使学生在掌握知识的前提下，进一步提升思维水平，促进学生创新精神与问题解决能力的培养。

3  基于SOLO分类理论设计高中化学问题式教学

3.1  基于学科思维设计开放性问题

化学是一门以实验为基础的自然科学，对学生的逻辑思维要求较高。因此，高中化学问题式教学的意义并不仅仅在于得到学生的正确答案，而是从问题出发，启迪学生思维。所以应尽可能设计开放性问题，通过开放性问题展示学生的不同水平，进而根据学生的不同水平设置不同SOLO结构的任务，满足学生的学习需要（是指学习者目前达到的水平和教学目标期望学习者达到的水平之间的差距）。

相反，如果问题的限制过多，学生很难在回答问题时表现出不同的思维水平，这类问题本身就限定了对它的回答必须到达SOLO学习结果分类系统中的某一个水平。例如：“天然气的主要成分是什么？它有什么化学性质？”这种题目的正确答案是单一的，只能考察学生的机械记忆能力，并不能引导学生进行深入的化学思考。还有一些题目本身就限定了对它的回答只能在SOLO层次的某个较高的水平上。例如：你能以化学的视角解释用铁锅烧菜补铁、补铁剂不能和浓茶同服且要搭配维生素C这些生活中的问题吗？这个问题的回答至少是一个多元结构的回答（即首先要联系所学铁元素的化学性质，同时考虑茶叶中含有的化学物质，再根据两者之间可能会发生的化学反应来解释问题）。对问题的限定过多往往很难体现出学生所处的不同思维水平，极易使教学发生“一刀切”的状况，大大降低了化学问题式教学的效果。

3.2  分模块，分学段设计化学问题

高中化学在不同模块和不同学段下的教学目标不同，对学生思维结构的要求也不同，在设计问题式教学时，应先分析内容标准，将课标对应形容动词进行SOLO层次转换，对不同知识进行SOLO表征，明确教学目标与学生的学习任务，再根据SOLO水平层次设计问题。

（1）分模块设计问题：高中化学主要包含原理性知识、概念性知识、元素化合物知识和化学实验知识等多个知识模块，各模块内容的教学重点与教学目标各不相同，在设计问题时要依据知识特点的不同，分模块设计教学问题[ 3 ]。例如元素化合物模块中的“金属及其化合物”主题的内容标准是“结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解钠、铁及其重要化合物的主要性质，了解这些物质在生产、生活中的应用”[ 4 ]。对此内容标准进行SOLO表征（表2列举了课程内容标准描述的动词与SOLO水平层次的匹配关系），确定其SOLO水平层次为关联结构，以此确定这一化学模块教学的中心任务，从而设置相应SOLO层次的问题，展开此模块的化学问题式教学。

（2）学段设计问题：高中化学知识在不同学段是螺旋上升的，学生在不同学段下的知识储备也有所差别，因此教学目标也不相同。可以将高中化学学段分为必修阶段、选修阶段、高三高阶阶段这三个学段，根据学生的思维发展状况以及知识掌握情况分学段设计不同的化学问题展开教学[ 5 ]。表3是高中化学知识氧化还原反应概念在不同学段下的问题式教学设计示例。

3.3  适当调整问题的SOLO层次

在高中化学的实际教学中，由于不同化学知识的特点不同，因此在设计问题式教学时不能一概而论，所以为了增强SOLO分类理论对学生认知结构分析的适切性，应当从知识特点出发，认真分辨化学关系的难度，从而对SOLO水平的划分做出一定的微调，建立适应不同知识的SOLO水平层次[ 6 ]。

以元素化合物模块的问题式教学设计为例：元素化合物模块主要包括相应物质的组成、结构、性质以及应用等内容。在高中化学知识体系中，元素化合物知识是整个学科知识的基础，同时这一模块知识点繁杂，知识内在联系紧密，规律性较强。以上知识特点决定了对此内容进行问题式教学设计时，不能简单将其划分为四个水平层次，因为学生对相关知识的掌握可能存在更多不同的水平，可以将“多元结构”水平由低到高划分为更具体的层次：按知识点数量分为多元结构I和多元结构II，其中多元结构II涉及的知识点多于多元结构I。设计问题时细分SOLO层次更有利于获取学生的真实水平，而不会显得过于笼统。

3.4  根据学情设计有梯度的问题链

SOLO水平层次是螺旋上升，层层递进的，前一层次为后一层次的基础，后一层次必须建立在前面的几个层次的基础上。因此依据SOLO分类理论设计问题式教学时，应注意所设计的问题要与学生的水平相适应，既要在学生自身能力可达到的范围内，又要具有一定挑战性，需要学生在当前知识背景下通过一定的探究来解释问题，在探究活动中启迪学生高阶思维，使学生的思维水平达到后一SOLO水平层次。在实际教学中，应当分析具体教学内容，了解学生现有思维水平，从而设计出科学有效的问题。在此基础上可以设计一系列梯度性问题组成的问题链进行教学，问题链中包含的问题应环环相扣，思维结构逐渐上升，启迪学生思考，优化学生思维[ 7 ]。可以将课堂教学分为三个阶段设计问题式教学：

课前：低层次问题，以相关生活性问题引入教学，学生联系生活经验与旧知作答，从学生的回答中寻找学生的认知冲突，提升学生的学习兴趣。

課堂：中层次问题，主要是为了及时反馈学情，了解学生对知识的理解与掌握程度，进一步引导学生发现知识间的有机联系，构建认知结构，同时教师根据学生的反馈程度及时调整教学内容。

课后：高层次问题，联系社会情境，设计与当今学科前沿内容相关的开放性问题，要求学生自行设计相关探究活动，进行一定的实验探究后作答问题，检测与分析学生的学习效果，了解学生学习状况，拓展学生思维，开阔学生视野。

分阶段设计课堂教学，并且根据学生的学习情况以及教学进度设计思维结构逐渐上升的问题链，下面以高中化学知识“铁及其应用”为问题链教学设计示例：

问题链示例：铁及其应用（选自人教版高中化学教材必修一）。

（1）单一结构：铁元素对人来说是至关重要的，对于缺铁的人应该如何补铁？

单一结构的反应只需要学生回顾生活常识，调动之前的记忆作答（摄取含铁的物质，铁锅煮饭）。

（2）多元结构：从铁的性质出发，解释上述补铁方法的原理。

多元结构的反应需要学生做两件事：充分了解铁的化学性质，联系补铁的过程，将两者结合起来回答问题。

（3）关联结构：用铁锅烧菜补铁，补铁剂不能和浓茶同服，而且要搭配维生素C使用。你能用化学的视角解释生活中的这些问题吗？

关联结构水平的学生必须在充分了解铁的性质的基础上，考虑维生素C的作用（具有还原性，将Fe3+还原为Fe2+），可以设计相关生活小实验探究维生素C的性质，同时还应通过查阅相关资料的方法得出人体更易吸收Fe3+还是Fe2+，将问题所需要的信息进行一定的概括与归纳得出结论。

（4） 拓展抽象结构：如何证明某一物质具有氧化性还是还原性？

扩展结构的问题具有开放性，需要学生拓展知识面，从个例上升到了普遍的通性，使问题本身的意义得到拓展（验证物质具有氧化性，就要验证该物质与氧化性物质发生氧化还原反应，验证物质具有还原性同理）。

基于SOLO分类理论，从知识的逻辑主线与学生的认知规律出发，设计环环紧扣、螺旋上升的问题链进行教学，逐步提升学生的思维水平，培养学生综合运用知识的能力。

4  基于SOLO分类理论设计问题式教学的优势

4.1  多元化评价学生思维水平

SOLO分类理论是对学生对问题的反应进行质性评价，以知识结构的复杂程度（学生认知结构的差异性）来评价学生认知结构的质量，能够科学系统的反映学生的学习状况以及认知结构，在注重评价学生知识量的同时，也注重知识间的有机联系。根据学生在回答问题时对知识的组织与应用情况，准确分析学生的认知水平层次，这样有利于对学生的思维水平作出客观的评价，将质性评价与量性评价相结合。

4.2  有效分类学习反应结果

SOLO学习结果分类注重于对学生的问题反应结果进行分类，而不是对学生进行分类。同时，SOLO理论只能评价学生对某一主题和内容的认知水平，而不能评价学生的整体认知水平，对于学生在其他内容方面的能力，则需要通过其他内容的问题获得。基于SOLO分类理论设计问题式教学有利于准确反馈学生对某一内容的学习状况，发挥问题式教学的评价与反馈作用[ 8 ]。

4.3  注重学生的差异性发展

在SOLO学习结果分类系统中，后一水平必须建立在前面的几个水平的基础上，并且允许学生在不同知识点上有不同表现。SOLO分类理论承认学生之间的差异，不同学生对同一知识的掌握程度是不同的，在此基础上，教师应当引导学生的思维水平向后一水平层次发展[ 9 ]。当学生获得新的认知方式时，新的认知方式并不会取代旧的认知方式，而是与旧的认知方式同时发展。

基于SOLO分类理论设计高中化学问题式教学，与高中化学的知识体系和思维方式相适应，不仅可以使问题式教学更具科学性、系统性，而且有利于学生思维的进一步发展。因此，SOLO分类理论在高中化学问题式教学的应用上具有重要的意义，值得深入研究。

然而，SOLO分类理论在实际应用上也存在一些问题：例如，SOLO分类理论主要关注学生对某一内容的掌握情况，很难做到整体评价学生的认知水平。与此同时，由于SOLO分类理论在测量结果时具有一定的概念模糊性，因此有时难以准确识别学生回答的SOLO 水平层次，影响了其内容的效度和评价的信度[ 10 ]。尽管如此，作为一种与教学紧密结合的认知理论，SOLO 分类理论在应用上仍具有独特的价值，在新课程改革日益激烈的今天，我们需要加强这方面理论和实践研究，促进教育教学的优化发展。

参考文献：

［1］ 宋洁，赵雷洪.SOLO分類评价法及其应用[J].上海教育科研，2005（10）：62-64.

［2］ 蔡永红.SOLO分类理论及其在教学中的应用[J].教师教育研究，2006，18（1）：34-40.

［3］ 袁向军.新课程标准下化学概念学习策略研究[J].教育探索，2005（9）：26-27.

［4］ 鲁静，李慧敏，周璇娜，等.基于SOLO分类理论的单元教、学、评一体化学习进阶设计——以“金属及其化合物”为例[J].化学教育（中英文），2020，41（13）：42-47.

［5］ 林建芬，陈博殷，黄碧芸，等.基于SOLO分类理论探讨化学核心概念的学习进阶与教学衔接——以人教版“中和反应”为例[J].化学教学，2016（11）：24-29.

［6］ 周礼，闫春更，周青.整合FLOWMAP与SOLO分类理论的化学学习评价——以“化学平衡”为例[J].化学教育（中英文），2018，39（15）：8-14.

［7］ 王后雄.“问题链”的类型及教学功能——以化学教学为例[J].教育科学研究，2010（5）：50-54.

［8］ 比格斯，科利斯.学习质量的评价SOLO分类理论可观察的学习成果结构[M].高凌飚，张洪岩，译.北京：人民教育出版社，2011：27-33.

［9］ 陈明选，邓喆.围绕理解的学习评价——基于SOLO分类理论的视角[J].中国电化教育，2016（1）：71-77.

［10］ 吴有昌，高凌飚.SOLO分类法在教学评价中的应用[J].华南师范大学学报（社会科学版），2008（3）：95-99，160.