基于SOLO分类评价理论的高考化学试题能力结构水平分析及教学启示

王春　单旭峰　江合佩　

摘要： 2023年全国卷高考化学试题践行高考评价体系要求，突出对化学核心素养、必备知识和关键能力的考查，体现了育人价值导向，有利于促进基础教育改革和高考综合改革的发展。依据SOLO分类评价理论对2023年高考全国甲卷和乙卷化学试题的能力结构水平进行比较研究，探查试题命制特点和规律，以期优化和改进课堂教学。研究发现：试题SOLO层次结构完整，多点结构水平和关联结构水平试题占比较高，体现试题的选拔性;知识模块SOLO层级分布整体平稳，试题检测内容全面，注重对基础知识的考查，体现试题的基础性。

关键词： SOLO分类评价理论； 高考化学试题； 能力结构水平

文章编号： 10056629（2023）11008308 中图分类号： G633.8 文献标识码： B

最新颁布的《关于深化考试招生制度改革的实施意见》中提出：“科学设计命题内容，增强基础性、综合性，着重考查学生独立思考和运用所学知识分析问题、解决问题的能力。［1，2］”由此可见，高考试题的命题特点和试题对学生能力水平的考查对今后的复习备考具有较强的导向性，备受广大教师的关注。本研究结合2023年高考全国甲卷和乙卷理科综合化学试题，借助SOLO分类评价理论对试题考查的能力结构水平进行解读，并对今后化学教学提出几点建议，以期使广大化学教师在了解试题命题特点的基础上，深入了解高考化学试题的能力水平层次，提升课堂教学的效率，促进学生核心素养的全面发展［3，4］。

1 SOLO分类评价理论基本内涵

SOLO分类评价理论（Structure of the Observed Learning Outcome）又被称为可观察学习成果结构，作为一种以等级描述为特征的质性评价研究方法，SOLO分类评价理论的基本理念主要来源于皮亚杰的认知发展阶段论［5］。SOLO分类理论针对学生回答某一问题展现出来的不同思维层级，将思维能力水平按从低到高、从简单到复杂的原则划分为前结构水平（P）、单点结构水平（U）、多点结构水平（M）、关联结构水平（R）、抽象拓展结构水平（Ea）。SOLO分类理论的结构水平、基本特点及模型表征如表1所示［6］。

2 基于SOLO分类评价理论的高考化学试题研究

全面了解高考化学试题考查的能力水平层次，对教师的课堂教学和学生的能力培养有着积极的意义，对学生学科素养的全面发展有重要价值。下文以2023年高考全国甲卷和乙卷理科综合化学试题为对象，对试题考查的能力结构水平进行研究，以期让广大化学教师更为深入、全面地从试题能力考查要求的视角洞悉试题命制特点，更好地优化课堂教学质量［8］。

2.1 研究思路

本研究主要采用SOLO分类评价理论作为高考试题的评价工具。首先在SOLO分类理论内容的基础上例举了2023年高考全国甲卷和乙卷理科综合化学试题考查的能力水平层次，其次对2023年高考全国甲卷和乙卷理科综合化学试题分别从试题考查的SOLO结构水平层次和试题中具体知识模块的SOLO结构水平层次进行分类统计和分析。

2.2 研究过程

2.2.1 试题的SOLO结构水平分析范例

以2023年高考全国甲卷和乙卷理科综合化学试题的部分题目为例，参照SOLO各水平层次划分的标准对试题进行分析。

2.2.1.1 单点结构水平（U）分析范例

例1 （2023年高考全国乙卷第9题）下列装置可以用于相应实验的是（D）。

本题以中学化学典型实验装置为素材情境，考查的知识内容为中学化学实验中常见物质的制备、混合物的分离和提纯、典型气体的性质验证及测量等基本操作。试题知识可根据实验室制取二氧化碳基本原理、萃取和分液、SO2气体的漂白性及用排水的方法定量测定气体的体积相关知识进行作答。试题考查内容及能力要求为单一知识结构，因此本题可划分为SOLO分类层次中的单点结构水平层次。

2.2.1.2 多点结构水平（M）分析范例

例2 （2023年高考全国甲卷第35题）将酞菁钴酞菁三氯化铝复合嵌接在碳纳米管上，制得一种高效催化还原二氧化碳的催化剂。回答下列问题：

（1） 图1所示的几种碳单质，它们互为同素异形体，其中属于原子晶体的是金刚石，C60间的作用力是范德华力。

（2） 酞菁和钴酞菁的分子结构如图2所示。

酞菁分子中所有原子共平面，其中p轨道能提供一对电子的N原子是 ③ （填图2酞菁中N原子的标号）。钴酞菁分子中，钴离子的化合价为 +2 ，氮原子提供孤对电子与钴离子形成 配位 键。

（3） 气态AlCl3通常以二聚体Al2Cl6的形式存在，其空间结构如图3所示，二聚体中Al的轨道杂化类型为 sp3 。AlF3的熔点为1090℃，远高于AlCl3的192℃，由此可以判断铝氟之间的化学键为 离子 键。AlF3结构属立方晶系，晶胞如图4所示，F-的配位数为 2 。若晶胞参数为a pm，晶体密度ρ=84NAa3×10－30g·cm－3（列出计算式）。

本题以酞菁钴酞菁三氯化铝复合嵌接在碳纳米管上，制得一种高效催化还原二氧化碳的催化剂为信息载体，考查的知识內容涉及同素异形体、晶体类型、分子间作用力、化学键和中心原子杂化轨道类型的判断，配位化合物中配位数的推断及晶体结构晶胞密度的相关计算等内容。依据题意知图1所示的几种碳单质，它们的组成元素均为碳元素，因此，它们互为同素异形体；其中金刚石属于原子晶体，石墨属于混合型晶体，C60属于分子晶体，碳纳米管不属于原子晶体；C60间的作用力是范德华力。酞菁分子中所有原子共平面，则其分子中所有的C原子和所有的N原子均为sp2杂化，且分子中存在大π键，其中标号为①和②的N原子均有一对电子占据了一个sp2杂化轨道，其p轨道只能提供1个电子参与形成大π键，标号为③的N原子的p轨道能提供一对电子参与形成大π键，因此标号为③的N原子形成的N—H键易断裂从而电离出H+；钴酞菁分子中，失去了2个H+的酞菁离子与钴离子通过配位键结合成分子，因此，钴离子的化合价为+2，氮原子提供孤电子对与钴离子形成配位键。由Al2Cl6的空间结构结合相关元素的原子结构可知，Al原子价层电子对数是4，其与其周围的4个氯原子形成四面体结构，因此，二聚体中Al的轨道杂化类型为sp3。AlF3的熔点为1090℃，远高于AlCl3的192℃，由于F的电负性最大，其吸引电子的能力最强，因此，可以判断铝氟之间的化学键为离子键。由AlF3的晶胞结构可知，其中含灰色球（大球）的个数为12×14=3，红色球（小球）的个数为8×18=1，则灰色的球为F-，距F-最近且等距的Al3+有2个，则F-的配位数为2。若晶胞参数为a pm，则晶胞的体积为（a pm）3=a3×10－30cm3，晶胞的质量为84gNA，则其晶体密度ρ=84×1030NA·a3g·cm3。

本试题考查的能力涉及新情境素材的分析能力、基于新型分子结构和晶体对相关化学学科知识归纳推理能力等，需要考生将试题中包含的数据信息和解题思路有机地结合起来，并运用所学知识综合分析问题。由于试题考查的学科知识内容涉及能力多元化，因此，本题可划分为SOLO分类层次中的多点结构水平层次。

2.2.1.3 关联结构水平（R）分析范例

例3 （2023年高考全国乙卷第28题）硫酸亚铁在工农业生产中有许多用途，如可用作农药防治小麦黑穗病，制造磁性氧化铁、铁催化剂等。回答下列问题：

（1） 在N2气氛中，FeSO4·7H2O的脱水热分解过程如图所示：

根据上述实验结果，可知x= 4 ，y= 1 。

（2） 已知下列热化学方程式：

平衡时P（SO3）与T的关系如下图所示。660K时，该反应的平衡总压p总= 3.0 kPa、平衡常数Kp（Ⅰ）= 2.25 （kPa）2。Kp（Ⅰ）随反应温度升高而 增大 （填“增大”“减小”或“不变”）。

本试题涉及的知识点虽然不多，但该题对学生处理图表信息的能力、推理计算能力、综合应用知识解决实际问题的能力提出了较高的要求，要求考生在解决问题时能够将问题与生活或学习中的知识联系起来，并进行拓展思考。试题考查的学科知识内容及能力要求需要较强的思维发散和创新能力，第（1）（2）问题主要考查学生的关联结构水平，第（3）问要求学生先抽象概括出甲烷催化生成甲醇的反应机理，然后再迁移应用解决MO+与CH2D2反应的问题。因此，本小题可划分为SOLO分类层次中的抽象拓展结构水平层次。

2.2.2 统计结果及分析

2.2.2.1 试题SOLO水平层次分布统计及分析

依据SOLO分类理论，结合自己的思考与分析，对2023年高考全国甲卷和乙卷理科综合化学试题按照结构水平层次编制了包含SOLO水平层次、题号、分值和占比的量表进行统计，如表2所示。

根据表2可以看出，试题的SOLO层次梯度明显，以考查多点结构水平和关联结构水平为主，兼顾高考的公平性与选拔性。试题在命题能力层次上从简单的单一结构水平（U）层次到较高思维水平的拓展抽象结构水平（Ea）层次都有所涵盖，考查的能力结构相对较完整。从每个维度进行具体分析可知，两套试卷对演绎推理的拓展抽象层次的考查相对较少，占比在20%左右，而对关联结构水平考查比重较大，占比在35%左右，相比而言，全国乙卷试题对单点结构水平考查的较全国甲卷少，但对关联结构水平考查的较全国甲卷多，整体试卷的难度略高于全国甲卷。由此可以看出，2023年高考2套全国卷的理综化学试题不只是考查了学生学习的基础知识，更主要的是考查了学生在新的化学问题情境下所展现出来的分析、解决实际问题的能力，对学生的综合分析问题能力提出了更高的要求，有利于兼顾高考的选拔性。

2.2.2.2 知识模块SOLO水平层次分布统计及分析

参照新课程标准，依据SOLO分类理论对2023年高考全国甲卷和乙卷理科综合化学试题按照“化学基本概念和基本理论、常见无机物及其应用、常见有机物及其应用、物质结构和性质、化学实验基础”五个知识模块进行分类统计，如表3所示。

根据表3可以看出，2023年全国卷两套试题中各知识模块试题的题量和题型基本一致，试题考查的核心知识内容分布总体平稳，各知识模块SOLO层次水平基本相当，虽有波动变化的趋势，但不存在明显的差异，说明两套试题对学生知识考查和能力考查较为稳定。另外，两套试题在知识模块的考查上突出对化学基本概念和基本理论、化学实验基础知识的考查，保持选考内容物质结构和性质及常见有机物及其应用试题考查内容和知识层次水平的相对稳定，突出考查学生的基本知识和基本技能，注重体现试题的基础性。两套试题在知识模块SOLO层次水平的考查上要求学生具备的多元结构水平（M）和关联结构水平（R）的试题比例较高，单一结构水平（U）和拓展抽象结构水平（Ea）的试题比例相对较少，突出考查学生能够关联试题中两个或两个以上的线索与知识点解答题目，注重体现试题的综合性和应用性。从知识模块SOLO层次水平的分析可以看出，新课程改革背景下的高考化学试题能够很好地体现能力立意的高考命题要求，同时也能基于课程标准整体把握对化学学科主干知识的考查，突出对学生综合能力和创新思维能力的考查。

3 教学启示

针对2023年高考全国卷理综化学试题的命题特点及试题能力结构分析，在新一轮的高考化学复习备考过程中，应重点注意以下几个方面。

3.1 明确新课程标准基本要求，注重学科基础知识和主干知识的关联

化学课程标准是高考化学试题命制的重要依据，教师在高考化学复习备考过程中要仔细研读化学课程标准中所划分的化学学科素养水平和学业质量水平层次要求，注重整体把握学科基础知识与主干知识复习的相互关联［9］。对于化学学科的基础知识，如：氧化还原反应、离子反应、化学基本计量、溶液与胶体、元素周期律、电化学基础、同系物和同分异构体、化学键及分子间作用力等知识内容，教师需要引领学生在教学过程中对概念进行理解和掌握；对于化学学科的主干知识，如化学反应与能量变化、元素单质及化合物间的相互转化、化学平衡基本理论及应用、有机物的合成与推断、晶体结构的相关计算、化学综合实验探究等知识内容，教师需要引领学生进行专题性深度学习和巩固。另外，教师在复习过程中需要将学科基础知识及主干知识进行有效的关联，建立结构化的知识体系。例如，可以将氧化还原反应、电化学基础和化学反应与能量变化知识进行有效关联，可以将离子反应、化学平衡基础知识与水溶液中的离子平衡主干知识进行关联，从而有效地培养学生知识的迁移与发散能力。

3.2 明确高考评价体系基本内涵，注重学生拓展抽象思维水平的发展

高考评价体系根据国家发展所需人才的特质和素质教育的培养目标，分别从基础性、综合性、应用性、创新性的角度对素质教育的目标进行评价［10］。2023年高考全国甲卷和全国乙卷理综化学试题注重对化学学科必备知识的考查，强调知识的基础性、综合性和应用性。中学化学教师在教学过程中应认真研读高考评价体系对高考考查的内容和要求，统筹规划和整体把握教学内容的深度与广度，发展学生拓展抽象思维水平。例如，教师在教学过程中引领学生对化学基本概念和基本理论等基础知识进行复习和巩固的同时，通过一些富有挑战性问题的设置训练学生学科知识的综合应用能力，并通过化学反应原理及化学工艺流程等含有新图表、新情境、新信息专题内容的复习提升学生在解决实际问题时知识的迁移和应用能力，不断发展学生的拓展抽象思维水平和高阶思维能力。

3.3 明确情境素材的应用价值，注重学科素养和学科关键能力的培养

高考化学试题的命制注重以化学与生活、化学与科学技术、化学与社会发展和生态环境等方面的内容作为情境素材，以生活实际问题为测试任务考查学生的学科素养和学科关键能力。因此，教师在教学过程中应融入更多的基于实际问题解决的内容，密切联系实际生活及社会热点问题，引导学生认识化学对人类社会生活和可持续发展的重要价值，引导学生基于化学的视角关注与化学相关联的最新科技前沿发展，及时了解化学最新学术文献和科技研究成果，并借助文献和科技成果为命题素材，考查学生运用所学知识进行理解与辨析、分析与推测、归纳与论证等综合解决实际问题的关键能力［11］。

总之，2023年高考全国甲卷和乙卷理综化学试题坚持稳中求进的总体原则，注重秉承立德树人、服务选才、引导教学的高考目标，试题的能力结构水平层次清晰完整，聚焦学科主干内容，着力考查学生的必备知识和关键能力，凸显化学学科独特的育人价值，对新课程改革方案下的中学化学教学有积极的导向作用。

参考文献：

［1］国务院关于深化考试招生制度改革的实施意见［EB/OL］. （20140904）［20191103］.

http：//www.gov.cn/zhengce/content/2014－09/04/content_9065.htm.

［2］单旭峰. 基于高考评价体系的化学科考试内容改革实施路径［J］. 中国考试， 2019， （12）： 45～52.

［3］于涵， 鄭益慧， 程力， 任子朝. 高考评价体系的实践功能探析［J］. 中国考试， 2019， （12）： 1～6.

［4］［5］［8］［10］王春， 江合佩. 2020年高考全国卷理综化学试题评析及能力结构水平研究［J］. 教育测量与评价， 2020， （10）： 3～9.

［6］［7］［9］［11］王春， 江合佩. 基于SOLO分类评价理论的高考化学学业水平等级性考试试题能力结构分析及教学启示——以2020年北京、天津、山东、海南四省市高考化学试题为例［J］. 教育测量与评价， 2021， （1）： 49～56.