基于SOLO分类理论的化学中考试题研究——以山东省五地市为例

王燕飞,王伟群

(1.苏州大学材料与化学化工学部,江苏苏州,215127;2.潍坊市昌邑市凤鸣学校,山东潍坊,261300)

教育评价是影响基础教育课程改革的重要因素。其中一种重要的评价方式是以试题的形式考查学生当下的发展水平。因此,了解中考试题命题方向,了解中考试题与课程标准的一致性,有利于推进教育评价改革,可以为中考试题的命制及教师教学提供参考依据。

一、研究综述

2001年,教育部发布了《基础教育课程改革纲要(试行)》,中考试题的研究逐渐成为基础教育发展的热点话题。2002年后,有关中考化学试题的研究总量突增。江乐霄等人从试题结构、化学学科知识、化学学科能力、化学情感态度与价值观四个角度对2016—2021年上海市中考化学试题进行了整体研究,揭示了上海市中考化学试题的变化规律,为教师课堂教学提供了一定的借鉴和参考。[1]童爱萍以2019—2020年甘肃省中考化学试题(张掖卷)中的推断题为研究对象,分析其主要特点,如知识跨度大、考查内容灵活等,并提出具体教学策略。[2]张骞等人利用SEC一致性分析工具对2016—2018年聊城化学考题与2011版课程标准进行了一致性分析,得出2016—2018年聊城化学中考题与课程标准不具有统计学意义一致性的结论,并对命题者提出相应建议。[3]《义务教育化学课程标准(2022年版)》(以下简称2022年版课标)的颁布为中考化学试题带来了新方向。如今,对中考化学试题评价的研究仍具有较大的探索空间。

国内学者基于可观察学习成果结构(structure of theobserved learning outcome,SOLO)分类理论分析中考化学试题的研究,多是分析试题的整体结构,基于SEC一致性理论对试题的研究大多是结合布鲁姆的教育目标分类理论对试题的认知水平进行划分。而从SOLO分类理论和SEC(surveys of enacted curriculum, SEC)一致性理论融合的视角对中考化学试题的系统探讨寥寥无几。本文将二者融合,分析2022年山东省五个地市的中考化学试题与2022年版课标间的一致性,为试题命制与教师教学提供参考依据。

二、研究设计

(一)研究对象

本文以山东省济南市、烟台市、临沂市、聊城市、潍坊市的中考化学试题为研究对象,利用SEC一致性分析工具,基于SOLO分类理论从两个维度分析五地市的中考化学试题与2022年版课标学业质量间的一致性。

(二)研究思路

首先,从内容主题和认知水平两维度,分别确定描述研究对象内容主题和认知要求的同一语言,即“描述符”,构建一致性研究框架。[4]其次,收集和整理研究对象各要素在内容主题和认知水平两维度下的具体表现,并将两个研究对象的数据统计结果分别填入中考化学试题和2022年版课标两个二维矩阵框架,对所有数据进行归一化处理,即对矩阵中的数据进行百分比标准化处理。最后,采用Matlab(R2022a)软件进行一致性系数标准值的计算。当p值(波特系数)高于参考值时,则认为研究对象在显著水平0.05条件下是一致的,反之,则没有一致性。

三、研究过程

(一)确定认知水平编码原则

利用SOLO理论将学生在解决问题时表现出来的思维能力进行划分,从低到高分为5个层次,分别是前结构水平、单一结构水平、多元结构水平、关联水平、拓展抽象结构水平。[5]前结构水平意味着学生未理解问题的含义,易受无关因素的影响,不能使用已有的知识解答问题,易给出无逻辑的答案,思维水平最低。因前结构水平在具体的操作中无法体现和测量,本文将其排除在外。其余SOLO思维能力水平的具体划分标准如表1所示。[6]

表1 SOLO分类理论

(二)课程标准编码

依据2022年版课标中的学业质量描述,将初中化学课程内容分为四个主题,分别是“学习物质组成与性质”“认识化学反应与应用”“参与实验探究与实践”“探索问题解决与应用”。[7]根据SOLO分类理论将其内容中的学业质量要求的能力水平分为四个层次,由低到高分别为单点结构水平、多点结构水平、关联结构水平和拓展抽象结构水平。将统计出的数据填入构建的二维表格(内容主题×SOLO思维层次),由此得到一个4×4的二维矩阵。内容主题中各SOLO思维层次的知识点数目及比率如表2、表3所示。其中,知识点数目比率值由知识点数目除以知识点总数得到。

表2 2022版课标学业质量二维矩阵

表3 2022版课标学业质量二维矩阵比率表

(三)中考化学试题分析

对2022年山东省五地市中考化学试题进行内容分析,得到“内容主题×SOLO思维层次”的二维矩阵表格。在分析试卷时,首先确定该题目的知识点在内容主题中的归属,其次分析该题所属的SOLO思维层次,并将该题的分值填入所属的二维表格。最后统计各个内容主题在四个SOLO思维层次上的总分值,得到相应的二维矩阵。

研究对象的中考化学试题均有两种题型,分别是选择题和非选择题。在运用SOLO分类理论分析非选择题时,逐题、逐空进行分析,然后统计每个空的SOLO思维层次。在运用SOLO分类理论分析选择题时,取本题中思维层次最高的选项认定为本题的SOLO思维层次,一道选择题只认定一个SOLO思维层次。

2022年山东省五地市中考化学试题各内容分值及比率如表4所示,其中内容分值比率由每个内容主题分别对应的SOLO思维层次的分值除以试卷总分值(100)后得到。

表4 五地市中考试题二维矩阵比率表

四、研究结果与分析

(一)一致性整体情况

用一致性系数计算公式分别计算出山东省五地市中考化学试题与2022年版课标的p值,结果如表5所示。

表5 山东省五地市中考化学试题与课程标准的一致性系数

用SEC一致性计算公式计算两个随机矩阵的一致性系数p值,本文通过Matlab(R2022a)软件循环计算得到一致性系数p值的正态分布,20000次计算所得值的算术平均数为0.7066,标准差为0.0555,在0.05水平统计学意义上其显著性参考值为0.7978。要在2022版课标和中考化学试题的达到统计学意义上的显著一致性,一致性系数需要达到0.7978及以上。2022年山东省这五地市的中考试题的p值均低于0.7978,因此,五地市化学中考和2022年版课标均不一致。

(二)内容主题维度一致性情况

将五地市中考化学试题二维矩阵比率表和2022年版课标二维矩阵比率表结合,从内容主题的角度探究化学中考试题和课程标准间的一致性,结果如表6、图1所示。

图1 内容主题维度平均值间的差异性

表6 内容主题上的差异性

通过表6和图1的数据可以看出,山东省五地市在学习物质组成与性质主题的考查比重均低于2022年版课标的要求,其中烟台市差距最大。各地市对参与实验探究与实践主题的考查比重均高于2022年版课标的要求,其中烟台市、聊城市和课标的要求差距最大。整体而言,在学习物质组成与性质主题、参与实验探究与实践主题的考查比重和课标要求相差较大,不符合2022年版课标的要求。而五地市对认识化学反应与应用主题考查比重和课标要求差距相对较小,对认识化学反应与应用主题的考查,济南、烟台、临沂、聊城这四个地市和课标要求相差较小。整体上,五地市对探索问题解决与应用主题的考查低于课标要求,其中烟台市在对探索问题解决与应用主题的考查和2022年版课标要求差距最小。潍坊市在认识化学反应与应用、参与实验探究与实践主题方面的考查比重和2022年版课标要求相差最大。

(三)SOLO思维层次一致性情况

从SOLO思维层次的角度探究化学中考试题和课程标准间的一致性,结果如下表7、图2所示。

图2 思维层次维度平均值和课标的差异性

表7 SOLO思维层次的差异性

通过表7和图2中的数据可以看出,该五地市在SOLO思维层次方面对单点结构水平试题的考查比重均大于2022年版课标要求,济南市、烟台市、临沂市与2022年版课标在单点结构水平试题上差距较大。五地市对关联结构水平试题的考查比重均小于2022年版课标要求,其中烟台市在关联结构水平试题的命制上和2022年版课标差距最大。因此,单点结构和关联结构水平试题的考查比重在整体上和2022年版课标的要求相差较大。而五地市对多点结构水平试题的考查比重和2022年版课标要求相差较小,其中烟台、临沂、聊城这三地市的中考试题在多点结构水平的考查比重比2022年版课标要求略高,烟台、潍坊市的中考试题在多点结构水平的考查比重比2022年版课标要求略低。从平均值看,五地市的中考试题在多点结构水平的考查略高于2022年版课标,说明五地市的中考试题在命制多点结构水平方面较为符合2022年版课标要求。只有潍坊市对拓展抽象结构水平试题做了考查,其考查比重略高于2022年版课标要求,说明潍坊市中考试题在拓展抽象结构水平试题命制较符合2022年版课标要求。从平均值看,五地市的中考试题对拓展抽象结构水平试题的考查低于2022年版课标要求。

五、研究建议

(一)完善中考命题方式

本文研究发现,山东省五地市的中考化学试题和2022年版课标之间均未达到一致。在SOLO思维层次角度,各地市中考试题考查的侧重点均不相同。各地市中考试题在单点结构水平、多点结构水平、关联结构水平、拓展抽象结构水平四个思维层次上涵盖全面,但对各个思维层次的考查占比各不相同,各地市中考试题的能力梯度、难度、区分度上存在差异。在内容主题方面,各地市对不同思维层次内容考查的侧重点、对各部分内容的考查占比也有很大差别,考查试卷并未统一化。因此,山东省需尽快实现全省中考试题的统一命制,使中考更具教育公平性,同时在命题时注重试题与课标的一致性,提升命题质量,使试题和课程标准的要求尽可能吻合。

(二)适当调整试卷结构

山东省五地市中考化学试卷中,相较于2022年版课标要求,单点结构水平和多点结构水平的试题占比重偏高,特别是单点结构水平的试题。各地市应该对关联结构水平和拓展抽象结构水平进行调整,提高关联结构水平试题的比重,平衡试卷的难度,提高区分度。同时,拓展抽象结构水平的试题比重不要大于3%,否则也会降低试卷整体的区分度。[8]

山东省五地市中考化学试卷中,相较于2022年版课标,对探索问题的解决与应用内容比重偏低,可以适当降低参与实验探究与实践内容比重,提高探索问题的解决与应用内容比重,同时,适当提高物质的组成与性质的内容比重。这样有利于提高学生对化学知识的综合运用能力。因此,各地市在中考试题命制时应关注课标中关于学业质量描述对各部分内容的要求,命制完试题后再根据课标适当调整试卷结构。

(三)改进课堂教学方式

1.教学评一体化

当前我国提倡教学评的一体化,即教师的教、学生的学要与教学评价保持一致。因此,教师在授课前,要充分研读课程标准、教材及中考试题,并基于SOLO分类理论优化教学目标,设置有思维层级的问题。在授课时,要注重对学生的过程性评价,对学生在回答问题时暴露的问题和展现出的SOLO思维层次进行有目的的引导与启发,帮助学生达成学习目标,发展更高阶的思维。同时,教师也可以借助课程标准对中考试题进行编码,增强自己对试题的感知能力,为未来教学编制习题打下基础。

2.教学结构化

教师在日常教学过程中可以基于SOLO分类理论优化课堂教学方式。在讲授单点结构或多点结构的知识内容时,如物质的性质、物质的应用、基础化学方程式的书写等,应避免让学生死记硬背。可以结合实物图或联系生活实际,让学生体会物质与生活、科技的密切联系,让学生真正理解所学内容、将单点或多点结构水平的内容内化。后期在针对该部分内容复习时,教师可以引导学生适当关注不同物质性质、应用或化学反应间的关联性,让内容结构化,减轻学生记忆负担的同时,帮助学生提高关联结构思维能力。这有助于学生在遇到真实情境或其他陌生情境题目时锻炼更高阶的拓展抽象结构思维。

综上,本文为试题的研究提供了新的研究思路与分析框架,一定程度上推动了运用SOLO分类理论和SEC一致性分析工具对试题的实践研究,为试题的科学命制与一线教师的课堂教学提供了一定的参考。