基于 SOLO 分类学及布卢姆教育目标分类学对化学实验题能力结构的分析

黄莹 唐劲军

【摘 要】本文以 SOLO 分类理论和布卢姆教育目标分类学为依据，分析 2019 年全国高考Ⅰ卷、Ⅱ卷、Ⅲ卷化学开放性实验题，剖析高考开放性实验题的命题导向及考查侧重点，为中学化学实验教学提供参考。

【关键词】SOLO 分类法 布卢姆教育目标分类学 高考化学 实验题

【中图分类号】G  【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2019）12B-0151-03

布卢姆的教育目标分类学在认知领域中用以测量和评价，致力于描述问题的类型，通过对知识的数量积累来判断学习者的学习行为，考查学生的认知水平，以此来区分学生的学习结果。而不同的学生对同一问题的回答，存在质的差别。这些差别难以用布卢姆的教育目标分类来分析，因为它关注的是问题本身，而不是评价学生反应的质量。SOLO 分类评价方法作为一种新的评价理论和方法，能根据学生在回答问题时的表现，判断其思维发展阶段，有效评价学生的真实学习情况，对学生的学习结果进行评分，在高考试题分析中被广泛应用。本文将同时使用布卢姆教育目标分类学和 SOLO 分类法作为试题分析的理论根据，从高考化学实验题考查的认知水平和思维难度两个方面，对 2019 年全国高考Ⅰ卷、Ⅱ卷、Ⅲ卷化学主观实验题进行分析，以期为教育工作者提供更多的试题分析方法及试题分析资源。

一、理论基础

（一）SOLO 分类理论

澳大利亚教育心理学家比格斯提出了 SOLO（structure of the observed）分类评价理论，意为可观察的学习结果的结构，是基于学生回答问题的状况，以思维发展水平进行等级描述为特征的质性评价方法。它认为人的认知具有阶段性，并根据学生对某个问题的学习结果由低到高划分为五个水平：

1.前结构水平（P）：学生不明白题目所指，基本无法解决问题，只能提供一些零散的、逻辑混乱、没有论据支撑的答案。

2.单点结构水平（U）：学生只能联系单一事件，找到一个线索，并只用这一个线索去解决问题。

3.多点结构水平（M）：学生能同时处理几个方面的信息，但信息之间缺乏联系，能使用不同的信息得到不一致的答案。

4.关联结构水平（R）：学生能联系多方面的信息，并形成有机整体，得到正确答案。

5.拓展抽象结构水平（E）：学生不仅能把所有信息联系起来，得到完整的答案，还能超越所给信息，拓展问题、深化问题，得到新的、更加抽象的知识，得出开放性的答案。

上述 SOLO 各层次水平的基本含义可用图 1 来表示：

;（二）修订版布卢姆教育目标分类学

1956 年，布卢姆出版了《教育目标分类学第一分册：认知领域》一书，该书把学习的认知领域划分为知识、领会、应用、分析、综合、评价六个层次，呈塔型结构。20 世纪后期，随着教育的不断发展、改革，不少研究者对 1956 年的教育目标分类进行了修订，其中，以 2001 年安德森和克拉斯沃尔发表的《学习、教学和评估的分类学》（以下简称为 01 版）修订版最具影响力。01 版将教育目标分为“知识”和“认知过程”两个维度。“知识维度”又分为事实性知识、概念性知识、程序性知识、元认知知识四个主类别，每个类别又细分为几个亚层。“认知过程维度”分为记忆、理解、应用、分析、评价、创造六个主类别，每个类别又细分为几个亚层，具体分类见表 1。

布卢姆教育目标分类学的知识维度体现了问题的知识类型，SOLO 分类学体现的是问题的思维难度，或者说体现了问题的内在能力结构。布卢姆教育目标分类学的认知过程维度可以判断学生的认知水平，SOLO 分类学可以判断出学生的思维发展阶段。不论是布卢姆教育目标分类学还是 SOLO 分类学，两者最终都能揭示学生的发展状况，为学生的发展和教师教学提供宝贵的意见。布卢姆与 SOLO 的关系如图 2 所示。

二、全国高考Ⅰ卷、Ⅱ卷、Ⅲ卷化学实验试题能力结构特点分析

实验题每一问考查的结构水平可能存在单个或多个水平，这里只对其考查的最高结构水平进行分析。在 SOLO 分类法中，由于具体的试题操作者无法体现和测量前结构水平，因此本研究只选取后四个结构水平进行分析。01 版布鲁卢教育目标分类学有知识维度和认知过程维度，本研究只考查实验题的认知水平和思维难度两个方面，因此只分析认知过程维度。

（一）运用 SOLO 分类法及布卢姆教育目标分类学对实验题层次进行分类

全国Ⅰ卷 27.硫酸铁铵[NH4Fe（SO4）2·xH2O]是一种重要铁盐。为充分利用资源，变废为宝，在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵，具体流程如下：

回答下列问题：

（1）步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污，方法是 。

【SOLO 层级】本小题考查去除油污的方法，学生只需知道除油污是利用纯碱与酯发生水解这单一知识点就可答题，无须联系其他知识点，故该小题属于“单点结构”层次。

【目标层级】学生要根据具体情境选择适当的试剂及实验操作解决问题，从上述分析可知本小题的认知水平属于“理解”。

（2）（Ⅰ）步驟②需要加热的目的是 ，温度保持 80℃～95 ℃。

（Ⅱ）采用的合适加热方式是。

（Ⅲ）铁屑中含有少量硫化物，反应产生的气体需要净化处理，合适的装置为 （填标号）。

【SOLO 层级】本题考查常见实验方法、装置及目的。Ⅰ、Ⅱ问考查加热的原因及方法，学生只需知道要加热是为了加快反应速率，将温度维持在 80℃～95℃，需要用水浴加热的方法即可，无须与实验背景素材相关联即可依经验解决，故Ⅰ、Ⅱ属于“单点结构”层次;Ⅲ问学生首先需判断出硫化物与稀硫酸反应会生成含 H2S 杂质的 H2，然后通过判断出 H2 不与碱反应，而 H2S 会与碱反应，且 H2S 在水中的溶解度很小，故选择 NaOH 溶液作为吸收剂，又因为 H2S 与碱反应较快，容易引起倒吸，则选择防倒吸装置，该题需要学生联系多方面的信息，并且互相关联，故Ⅲ问属于“关联结构”层次。

【目标层级】从上述分析可知本题Ⅰ、Ⅱ的认知水平属于“记忆”;Ⅲ属于“理解”。

（3）（Ⅰ）步骤③中选用足量的 H2O2，理由是                 。

（Ⅱ）分批加入 H2O2，同时为了                 ，溶液要保持 pH 小于 0.5。

【SOLO 层级】本题考查 H2O2 在反应中的作用，Ⅰ 问学生首先需判断铁和稀硫酸反应产生 Fe2+，H2O2 具有强氧化性，可以把 Fe2+ 氧化成 Fe3+，同时产生 H2O，不会产生新杂质，需知道氧化剂的作用及除杂知识点，故Ⅰ属于“多点结构”层次;Ⅱ问学生需知道保持溶液 pH 小于 0.5 呈酸性，且酸性条件下 Fe3+ 不易水解，因此要保持溶液呈强酸性，故Ⅱ问属于“多点结构”层次。

【目标层级】学生需知道并能够解释说明加入 H2O2 的实验原理及目的，从上述分析可知Ⅰ、Ⅱ问的认知水平属于“理解”。

（4）步骤⑤的具体实验操作有              ，经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。

【SOLO 层级】本小题考查的是实验操作和方法。学生在判断步骤⑤之前需通过步骤④判断出溶液成分，然后根据所给信息“得到干燥的晶体样品”判断，其方法为加热浓缩、冷却结晶、洗涤过滤，故本题属于“单点结构”层次。

【目标层级】由题目前后所给的信息可以判断出本题考查的是实验基本操作，认知水平属于“记忆”。

（5）采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数，将样品加热到 150 ℃ 时，失掉 1.5 个结晶水，失重 5.6%。硫酸铁铵晶体的化学式为。

【SOLO 层级】本小题考查实验数据的处理和应用。学生利用所给数据，得到失去水的质量分数为 5.6%，通过公式质量分数等于质量除以总的相对分子质量，算出硫酸铁铵晶体的相对分子质量，就可以得到结晶水的个数，学生需要联系题目已知条件和未知条件，才能算出结果，故本题属于“关联结构”层次。

【目标层级】从上述分析可知本题需要学生处理与分析相关实验数据，解决实际化学问题，认知水平属于“应用”。

（二）运用 SOLO 分类法及布卢姆教育目标分类学对实验题层次进行分析统计

由于文章篇幅有限，对全国高考化学Ⅱ卷、Ⅲ卷就不一一赘述，以同样的方法和判定标准对全国高考Ⅱ卷、Ⅲ卷进行层次分类，把层次分布列入表 2 中。

为了更直观地得到 2019 年高考全国卷化学主观实验题知识点的能力结构和对学生认知水平层次考查的结果，把表 2 的统计结果分别以条形图和饼状图的形式表示，见图 3，图 4。

三、研究结论及教学建议

（一）研究结论

1.考查范围的基础性与全面性。从问题的能力结构看，SOLO 层次水平中的 U、M、R、E 水平分別占 46%，27%，27%，0%，其中，U 占 46%，说明实验题考查的较为基础，考查的题目类型分别有概念原理、实验目的、仪器药品、操作方法、结构性质、数据计算、有机化学等，同时也突显了实验题考查的全面性的特点。

2.考查内容的选拔性。SOLO 层次水平中 M+R 层次的试题所占比重为 54%，在布卢姆目标分类的认知水平层次中，记忆、理解、应用、分析、评价、创造各层次水平分别占 32%，50%，11%，2%，5%，0%，存在明显的层次梯度，有利于更好地区分不同层次的学生，应用、分析、评价总和占 18%，说明试题注重综合能力的应用，能突出试卷的选拔性。

3.考查方式的综合性与创新性。全国Ⅰ卷主观实验题是将废铁屑制备成有用的硫酸铁铵的实验，既弘扬了中华民族“废物利用、变废为宝”的优秀文化传统，又恰到好处地考查了学生能力;全国Ⅱ卷是茶叶中提取咖啡因的实验，全国Ⅲ卷是阿司匹林的合成实验，从日常生活中选取常见事物创造陌生的解题环境，考查学生在陌生环境中分析和思考的能力，具有创新性。实验题考查了基本操作、方法、原理、数据计算等方面，在考查基础知识的同时，也对学生能力进行了检验，体现了实验题的综合性与创新性。

（二）教学建议

1.重视基础，回归教材。从考查范围的基础性和全面性可以看出，全国卷实验题强调基础知识。基础源于教材，立足于教材。因此教师要回归教材，依据课程标准、考试大纲和考试说明，整合教材基础实验的考查要点。但又要高于教材，帮助学生建立完整的知识体系，对所学实验的基本操作、原理、步骤、现象和结论进行归纳总结。当遇到陌生实验时，可用基础实验进行迁移应用。

2.提升能力，总结创新。从考查方式的综合性与创新性可以看出，部分实验题来自大学化学实验。可见，课本所学知识已经不足以支撑高考，因此教师要注重创新积累，让学生设计实验、动手操作，关注实验细节，了解同一仪器在不同实验环境中的用途和作用，明白实验的真正原理和目的，总结提升。

3.生活化学，科学实践 。高考题目的选题灵感不仅来源于书本，也来源于生活。考题背景往往与化工生产，日常生活相联系，不再拘泥于书本。因此，教师要注重生活实验的积累，带领学生进行科学实践，根据实际问题来设计实验和解决问题，让学生在切身体验中感受化学的魅力。

【参考文献】

[1]刘京莉.以 SOLO 分类为基础的学生学习质量评价初探[J].教育学报，2005（8）

[2]唐 力，唐劲军.新课标化学学业测量与评价[M].桂林：广西师范大学出版社，2017

[3]黎加厚.新教育目标分类学概论[M].上海：上海教育出版社，2010

[4]姚娟娟，王世存，王红梅.2017年全国高考理综化学试题分析——基于布卢姆的教育目标分类学[J].化学教育（中英文），2018，39（05）

[5]余 昭，王后雄.2015 年新课标Ⅰ高考化学试卷分析——基于 SOLO 分类法的试题研究[J].化学教与学，2015（11）

【基金项目】2019 年广西研究生教育创新计划项目“基于中学化学学科核心素养的微课资源设计与开发研究——以化学史教学为例”（YCSW2019061），2018 年广西研究生教育改革项目“立足基础教育的学科教学（化学）硕士研究生专业课程资源开发与实践”（JGY2018026）的阶段性成果。

（责编 卢建龙）