基于SOLO分类理论的化学核心概念学习进阶研究

王桂桃　严文法

摘要：文章选择中学化学核心概念“化学平衡”，结合课程标准、高考考试大纲、人教版高中化学教材和已有相关研究，应用SOLO分类理论进行学习进阶水平划分，得出了核心概念“化学平衡”的学习进阶。最后分别对“化学平衡”的教学实践、学习进阶研究提供建议。

关键词：SOLO分类理论；核心概念；学习进阶；化学平衡

文章编号：1008-0546（2017）05-0002-04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.05.001

一、问题提出

聚焦核心概念进行学习进阶研究已经成为国内外科学教育领域的研究热点。2013年美国颁布的《下一代科学标准》（The Next Generation Science Standards）围绕核心概念构建了K-12十三年一贯的科学学习进阶。[1]我国学者郭玉英[2]、谢绍平[3]、王磊[4]等均指出核心概念的学习进阶研究对我国科学教育诸多方面有重要意义。王磊[5]、周玉芝[6]等学者从课程、教学等不同角度分析了核心概念的学习进阶研究对我国化学教育发展的重要意义。目前，我国对化学核心概念的学习进阶研究尚处于起步阶段。

SOLO（Structure of the Observed Learning Outcome）分类理论从1982年提出至今已发展较为成熟，该理论对思维层次、认知水平划分的科学性已得到广泛肯定。我国化学教育领域对SOLO分类理论在化学试题编制、分析和教学设计、实施指导等方面进行了各具特色的研究，但基于SOLO分类理论的学生水平层次实际发展路径、关键因素等的实证研究鲜有人关注。[7]因此，本研究基于SOLO分类理论进行化学核心概念的学习进阶研究，期望对化学核心概念的教学实践和化学核心概念学习进阶研究有所启示。

二、相关概念与研究方法

1. 相关概念

核心概念（Core Idea或Core Concept）是位于学科中心位置的科学概念，是本学科概念结构中的上位概念，可整合若干概念、原理、理论，且核心概念学习是一个长时间不断加深理解的过程。 [8]学习进阶（Learning Progressions，简称LPs）是对学生较长时间段内学习某一核心概念遵循的典型路径的假设性描述，是学生在不同学习阶段对核心概念掌握层次水平的总和。[9][10]

SOLO分类理论是由澳大利亚心理学家比格斯（J.B.Biggs）和科利斯（K.F.collis）基于皮亚杰的认知发展阶段理论，并在批判性借鉴布鲁姆目标分类理论、斯科诺德概念结构水平 （Level of Conceptual Structure）理论和马顿的学习水平分类研究成果的基础上提出的一种质性与定量相结合的评估理论。[11]该理论主要是通过分析被试对特定任务的表现来确定其思维结构层次和认知水平层次。SOLO分类理论将认知水平分为前结构、单点结构、多点结构、关联结构、抽象拓展五个层次。前结构水平即学习前的水平，表现为对学习任务一无所知；单点结构表现为只有一种任务解决思路；多点结构则是具有多种问题解决思路，但相互之间不能进行整合；关联结构水平表示能够将多种思路结合起来进行思考；抽象拓展水平则表示可站在理论高度进行问题分析、解决。[12]各层次螺旋上升，反应出个体对特定任务学习成果的由浅入深。[13]

2. 研究方法

目前还不存在标准的学习进阶研究范式，不同学者依据自身理解采取不同研究方法。布鲁纳的螺旋式课程理论是学习进阶思想的重要理论基础，[14]课程标准制定与教材编制力求由低级向高级螺旋递进。所以王世存、王后雄[15]、周玉芝[16]等学者通过分析相关核心概念在课程标准中的内容要求以及教材内容呈现对化学核心概念进行学习进阶研究。波斯纳提出的概念发展理论也是学习进阶思想的重要理论基础，概念发展理论关注并修正学生错误概念的思想与学习进阶思想紧密相连。[17]错误概念、前科学概念也是一种学习进阶水平，对错误概念、前概念的概念转变过程也是学习路径的一部分。所以庄晓文[18]把前概念和迷思概念研究作为分析“电解质溶液”学习进阶的一部分不无道理。

笔者在借鉴上述研究思路的基础上，结合自身对学习进阶研究的理解，将SOLO分类理论应用于学习进阶水平划分中，形成如下研究设计：①分析课程标准、高考考试大纲、人教版高中化学教材，得出“化学平衡”的重要概念，梳理课标、考纲要求和“化学平衡”前概念、错误概念的已有研究，得出“化学平衡”学习进阶的结构基础。②梳理SOLO分类理论相关研究，得出各SOLO层级的认知水平特征，结合构建的结构基础，分析各认知表现特征对应的“化学平衡”概念水平表现，形成“化学平衡”的学习进阶。

三、“化学平衡”的学习进阶研究

1.“化学平衡”学习进阶的结构基础构建

结构基础构建是学习进阶的重要基石，结构基础的科学性、客观性直接影响着所构建学习进阶的合理性。本研究构建的“化学平衡”学习进阶结构基础如表1。[19-23]

2. SOLO层次对应的“化学平衡”学习进阶水平

本研究在文献研究的基础上，得出各SOLO层级的认知表现特征。[24-26]考虑到SOLO的前结构水平表现为对概念一无所知，因此在结合上述构建的结构基础进行化学平衡各层级表现水平与SOLO层级相对应分析时，将单点结构水平作为学习进阶的起始水平，分析得出“化学平衡”的学习进阶（见表2）。

对照表1、表2可看出，核心概念的学习进阶是以多个重要概念为主线，逐渐深入学习相关概念的同时，不断更正已有前概念、迷思概念，使认知结构水平不断提升的过程的描述。以“化学平衡常数”为主线加以阐述：进阶水平1的学生只表现出能够记忆化学平衡常数的概念、符号、表达式，能够直接套用平衡常数的计算公式进行简单计算，达到水平1的学生就不再存在“错误记忆化学平衡的概念、表达式”这一错误概念，当学生同时掌握平衡常数表达式、可逆反应限度、可逆反应是正逆反应双向同时进行、任意反应时刻Qc表達式、平衡常数只受温度影响等多个信息，并能够利用多种信息解决问题时，学生就可以利用平衡常数进行化学反应方向判断，也就达到了进阶水平2，随着对多个独立概念掌握的不断深入，学生可将不同概念之间的关系厘清，并将概念加以整合用于问题解决（如运用平衡常数分析转化率），学生对概念的认知水平就达到进阶水平3，当学习者对概念的认知水平达到进阶水平4时，就表现出较高水平的抽象拓展、分析推理、知识迁移能力，比如利用平衡常数进行复杂问题的综合分析。

四、对“化学平衡”教学实践和学习进阶研究的建议

1. 对“化学平衡”教学实践的建议

充分发挥“化学平衡”学习进阶的教学价值，在教学实践中凸显学生认知发展典型路径，有利于课程的螺旋深入，有利于学生思维的纵向发展，有利于化学平衡观的形成，有利于化学核心素养的提升。已有研究表明，我国教材关于“化学平衡”的内容编排、呈现及整合方式不利于学生系统、深刻地认识、构建“化学平衡”知识体系[27]。严格按照教材编排组织、安排教学，不利于学生将孤立、零散知识整合形成综合分析问题的思路和问题解决方法。[28]如果教师在“化学平衡”教学过程中结合学习进阶创造性使用教材，打破教材内容组织模块化的壁垒，围绕某一主线（如上述“化学平衡常数”）构建由浅入深的学习路径，引导学生从单点结构，多点结构逐渐过渡到关联结构，最终将知识整合、迁移，达到抽象拓展水平，将会减轻学生突然接受多个抽象概念的“不适”。

2. 对学习进阶研究的建议

学习进阶研究不仅仅是进阶假设的构建过程，还应在实践检验的基础上不断对学习进阶进行修正。在实践研究的过程中，可将上述“化学平衡”学习进阶作为理论框架进行试题编制，也可基于已有SOLO分类理论在化学试题编制、试卷分析等方面的研究成果进行测量工具开发，然后搜集测验数据，利用统计软件对学习进阶进行定量分析。还可以基于上述学习进阶进行课堂教学设计，在教学过程中观察、分析学生存在的前概念、错误概念，对学生的学习表现进行定性分析，并不断修正学习进阶。

参考文献

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