基于SOLO分類理論的高中化學問題式教學設計

張澤玉 陳懷俠

摘 ? 要：基于SOLO分類理論設計高中化學問題式教學，可以解決問題式教學在實際應用中存在的不足。在進行高中化學問題式教學設計時，應從學情出發，分模塊、分學段地設計有梯度的問題，依據不同化學知識的特點，適當調整問題的SOLO水平層次，給學生充分的發揮空間，以提升問題式教學效果，促進學生思維水平的發展。

關鍵詞：高中化學教學；SOLO分類理論；問題式教學

問題式教學有助于發散學生思維，培養學生分析問題和解決問題的能力，對高中化學教學有著極其重要的意義。但在實際教學中，教師所設計的教學問題往往隨意化、形式化嚴重，或者問題機械死板，不夠嚴謹，缺少科學性與系統性，這樣的教學活動并不能有效激發學生的學習興趣，也難以通過問題了解學生的學習狀況。這主要是由于教師對于問題的設計缺乏理論支撐，因此很難把握設計問題的標準并對所設計的問題進行評價。同時，對學生的回答采取量性評價居多，忽略了質性評價的重要性，未注重評價學生的思維狀況以及認知結構。依據SOLO分類理論設計高中化學問題式教學，可以提高問題式教學的科學性，從而有效提升教學效果。

1 ?SOLO分類理論概述

SOLO（structure of the observed learning outcomes）意為“可觀測的學習結果的結構”。SOLO分類理論由澳大利亞著名教育學家比格斯及其團隊首先提出來。該理論指出的認知發展在總體上具有階段性，而且在執行某個具體事件時，人的思維也表現出階段性。SOLO分類理論的基本內涵可用圖1表示。該理論根據學習者對問題的反饋，把學生的思維水平分為前結構水平、單一結構水平、多元結構水平、關聯結構水平和拓展抽象結構水平五個結構層次。其中前結構是指學生的思維邏輯混亂；單一結構是指學生只能聯系單一事件解決問題；多元結構是指學生能聯系多個孤立事件解決問題，但不能將孤立事件進行有機整合；關聯結構是指學生能夠有機整合各部分內容使之成為一個整體，進而解決較為復雜的具體問題；拓展抽象結構是指學生會歸納問題以外的抽象知識，能夠解決陌生情景下的問題[ 1 ]。

2 ?SOLO分類理論在高中化學問題式教學中的應用

由于前結構水平是指學生思維混亂，沒有真正理解學習內容，而高中生在初中的學習中，已經有了一定的化學基礎知識，對化學學科產生了基本的了解，所以高中化學問題式教學很少涉及前結構水平的考查，在此選擇后四個指標作為劃分的標準如表1所示。

SOLO分類理論的前三個水平從知識點數量的角度來評價學生的學習，而后兩個水平則以知識點數量為基礎，從認知結構的角度評價學生的學習。用SOLO理論指導化學問題式教學要求學生整體并深入地理解化學知識，并且建立不同化學知識之間的有機聯系，完善化學學習的認知網絡[ 2 ]。SOLO分類理論以知識點數量和認知結構對學生的認知水平進行二維評價，將質性評價與量性評價相結合，過程性評價與終結性評價相統一，使學生在掌握知識的前提下，進一步提升思維水平，促進學生創新精神與問題解決能力的培養。

3 ?基于SOLO分類理論設計高中化學問題式教學

3.1 ?基于學科思維設計開放性問題

化學是一門以實驗為基礎的自然科學，對學生的邏輯思維要求較高。因此，高中化學問題式教學的意義并不僅僅在于得到學生的正確答案，而是從問題出發，啟迪學生思維。所以應盡可能設計開放性問題，通過開放性問題展示學生的不同水平，進而根據學生的不同水平設置不同SOLO結構的任務，滿足學生的學習需要（是指學習者目前達到的水平和教學目標期望學習者達到的水平之間的差距）。

相反，如果問題的限制過多，學生很難在回答問題時表現出不同的思維水平，這類問題本身就限定了對它的回答必須到達SOLO學習結果分類系統中的某一個水平。例如：“天然氣的主要成分是什么？它有什么化學性質？”這種題目的正確答案是單一的，只能考察學生的機械記憶能力，并不能引導學生進行深入的化學思考。還有一些題目本身就限定了對它的回答只能在SOLO層次的某個較高的水平上。例如：你能以化學的視角解釋用鐵鍋燒菜補鐵、補鐵劑不能和濃茶同服且要搭配維生素C這些生活中的問題嗎？這個問題的回答至少是一個多元結構的回答（即首先要聯系所學鐵元素的化學性質，同時考慮茶葉中含有的化學物質，再根據兩者之間可能會發生的化學反應來解釋問題）。對問題的限定過多往往很難體現出學生所處的不同思維水平，極易使教學發生“一刀切”的狀況，大大降低了化學問題式教學的效果。

3.2 ?分模塊，分學段設計化學問題

高中化學在不同模塊和不同學段下的教學目標不同，對學生思維結構的要求也不同，在設計問題式教學時，應先分析內容標準，將課標對應形容動詞進行SOLO層次轉換，對不同知識進行SOLO表征，明確教學目標與學生的學習任務，再根據SOLO水平層次設計問題。

（1）分模塊設計問題：高中化學主要包含原理性知識、概念性知識、元素化合物知識和化學實驗知識等多個知識模塊，各模塊內容的教學重點與教學目標各不相同，在設計問題時要依據知識特點的不同，分模塊設計教學問題[ 3 ]。例如元素化合物模塊中的“金屬及其化合物”主題的內容標準是“結合真實情境中的應用實例或通過實驗探究，了解鈉、鐵及其重要化合物的主要性質，了解這些物質在生產、生活中的應用”[ 4 ]。對此內容標準進行SOLO表征（表2列舉了課程內容標準描述的動詞與SOLO水平層次的匹配關系），確定其SOLO水平層次為關聯結構，以此確定這一化學模塊教學的中心任務，從而設置相應SOLO層次的問題，展開此模塊的化學問題式教學。

（2）學段設計問題：高中化學知識在不同學段是螺旋上升的，學生在不同學段下的知識儲備也有所差別，因此教學目標也不相同?？梢詫⒏咧谢瘜W學段分為必修階段、選修階段、高三高階階段這三個學段，根據學生的思維發展狀況以及知識掌握情況分學段設計不同的化學問題展開教學[ 5 ]。表3是高中化學知識氧化還原反應概念在不同學段下的問題式教學設計示例。

3.3 ?適當調整問題的SOLO層次

在高中化學的實際教學中，由于不同化學知識的特點不同，因此在設計問題式教學時不能一概而論，所以為了增強SOLO分類理論對學生認知結構分析的適切性，應當從知識特點出發，認真分辨化學關系的難度，從而對SOLO水平的劃分做出一定的微調，建立適應不同知識的SOLO水平層次[ 6 ]。

以元素化合物模塊的問題式教學設計為例：元素化合物模塊主要包括相應物質的組成、結構、性質以及應用等內容。在高中化學知識體系中，元素化合物知識是整個學科知識的基礎，同時這一模塊知識點繁雜，知識內在聯系緊密，規律性較強。以上知識特點決定了對此內容進行問題式教學設計時，不能簡單將其劃分為四個水平層次，因為學生對相關知識的掌握可能存在更多不同的水平，可以將“多元結構”水平由低到高劃分為更具體的層次：按知識點數量分為多元結構I和多元結構II，其中多元結構II涉及的知識點多于多元結構I。設計問題時細分SOLO層次更有利于獲取學生的真實水平，而不會顯得過于籠統。

3.4 ?根據學情設計有梯度的問題鏈

SOLO水平層次是螺旋上升，層層遞進的，前一層次為后一層次的基礎，后一層次必須建立在前面的幾個層次的基礎上。因此依據SOLO分類理論設計問題式教學時，應注意所設計的問題要與學生的水平相適應，既要在學生自身能力可達到的范圍內，又要具有一定挑戰性，需要學生在當前知識背景下通過一定的探究來解釋問題，在探究活動中啟迪學生高階思維，使學生的思維水平達到后一SOLO水平層次。在實際教學中，應當分析具體教學內容，了解學生現有思維水平，從而設計出科學有效的問題。在此基礎上可以設計一系列梯度性問題組成的問題鏈進行教學，問題鏈中包含的問題應環環相扣，思維結構逐漸上升，啟迪學生思考，優化學生思維[ 7 ]?？梢詫⒄n堂教學分為三個階段設計問題式教學：

課前：低層次問題，以相關生活性問題引入教學，學生聯系生活經驗與舊知作答，從學生的回答中尋找學生的認知沖突，提升學生的學習興趣。

課堂：中層次問題，主要是為了及時反饋學情，了解學生對知識的理解與掌握程度，進一步引導學生發現知識間的有機聯系，構建認知結構，同時教師根據學生的反饋程度及時調整教學內容。

課后：高層次問題，聯系社會情境，設計與當今學科前沿內容相關的開放性問題，要求學生自行設計相關探究活動，進行一定的實驗探究后作答問題，檢測與分析學生的學習效果，了解學生學習狀況，拓展學生思維，開闊學生視野。

分階段設計課堂教學，并且根據學生的學習情況以及教學進度設計思維結構逐漸上升的問題鏈，下面以高中化學知識“鐵及其應用”為問題鏈教學設計示例：

問題鏈示例：鐵及其應用（選自人教版高中化學教材必修一）。

（1）單一結構：鐵元素對人來說是至關重要的，對于缺鐵的人應該如何補鐵？

單一結構的反應只需要學生回顧生活常識，調動之前的記憶作答（攝取含鐵的物質，鐵鍋煮飯）。

（2）多元結構：從鐵的性質出發，解釋上述補鐵方法的原理。

多元結構的反應需要學生做兩件事：充分了解鐵的化學性質，聯系補鐵的過程，將兩者結合起來回答問題。

（3）關聯結構：用鐵鍋燒菜補鐵，補鐵劑不能和濃茶同服，而且要搭配維生素C使用。你能用化學的視角解釋生活中的這些問題嗎？

關聯結構水平的學生必須在充分了解鐵的性質的基礎上，考慮維生素C的作用（具有還原性，將Fe3+還原為Fe2+），可以設計相關生活小實驗探究維生素C的性質，同時還應通過查閱相關資料的方法得出人體更易吸收Fe3+還是Fe2+，將問題所需要的信息進行一定的概括與歸納得出結論。

（4） 拓展抽象結構：如何證明某一物質具有氧化性還是還原性？

擴展結構的問題具有開放性，需要學生拓展知識面，從個例上升到了普遍的通性，使問題本身的意義得到拓展（驗證物質具有氧化性，就要驗證該物質與氧化性物質發生氧化還原反應，驗證物質具有還原性同理）。

基于SOLO分類理論，從知識的邏輯主線與學生的認知規律出發，設計環環緊扣、螺旋上升的問題鏈進行教學，逐步提升學生的思維水平，培養學生綜合運用知識的能力。

4 ?基于SOLO分類理論設計問題式教學的優勢

4.1 ?多元化評價學生思維水平

SOLO分類理論是對學生對問題的反應進行質性評價，以知識結構的復雜程度（學生認知結構的差異性）來評價學生認知結構的質量，能夠科學系統的反映學生的學習狀況以及認知結構，在注重評價學生知識量的同時，也注重知識間的有機聯系。根據學生在回答問題時對知識的組織與應用情況，準確分析學生的認知水平層次，這樣有利于對學生的思維水平作出客觀的評價，將質性評價與量性評價相結合。

4.2 ?有效分類學習反應結果

SOLO學習結果分類注重于對學生的問題反應結果進行分類，而不是對學生進行分類。同時，SOLO理論只能評價學生對某一主題和內容的認知水平，而不能評價學生的整體認知水平，對于學生在其他內容方面的能力，則需要通過其他內容的問題獲得?；赟OLO分類理論設計問題式教學有利于準確反饋學生對某一內容的學習狀況，發揮問題式教學的評價與反饋作用[ 8 ]。

4.3 ?注重學生的差異性發展

在SOLO學習結果分類系統中，后一水平必須建立在前面的幾個水平的基礎上，并且允許學生在不同知識點上有不同表現。SOLO分類理論承認學生之間的差異，不同學生對同一知識的掌握程度是不同的，在此基礎上，教師應當引導學生的思維水平向后一水平層次發展[ 9 ]。當學生獲得新的認知方式時，新的認知方式并不會取代舊的認知方式，而是與舊的認知方式同時發展。

基于SOLO分類理論設計高中化學問題式教學，與高中化學的知識體系和思維方式相適應，不僅可以使問題式教學更具科學性、系統性，而且有利于學生思維的進一步發展。因此，SOLO分類理論在高中化學問題式教學的應用上具有重要的意義，值得深入研究。

然而，SOLO分類理論在實際應用上也存在一些問題：例如，SOLO分類理論主要關注學生對某一內容的掌握情況，很難做到整體評價學生的認知水平。與此同時，由于SOLO分類理論在測量結果時具有一定的概念模糊性，因此有時難以準確識別學生回答的SOLO 水平層次，影響了其內容的效度和評價的信度[ 10 ]。盡管如此，作為一種與教學緊密結合的認知理論，SOLO 分類理論在應用上仍具有獨特的價值，在新課程改革日益激烈的今天，我們需要加強這方面理論和實踐研究，促進教育教學的優化發展。

參考文獻：

［1］ 宋潔，趙雷洪.SOLO分類評價法及其應用[J].上海教育科研，2005（10）：62-64.

［2］ 蔡永紅.SOLO分類理論及其在教學中的應用[J].教師教育研究，2006，18（1）：34-40.

［3］ 袁向軍.新課程標準下化學概念學習策略研究[J].教育探索，2005（9）：26-27.

［4］ 魯靜，李慧敏，周璇娜，等.基于SOLO分類理論的單元教、學、評一體化學習進階設計——以“金屬及其化合物”為例[J].化學教育（中英文），2020，41（13）：42-47.

［5］ 林建芬，陳博殷，黃碧蕓，等.基于SOLO分類理論探討化學核心概念的學習進階與教學銜接——以人教版“中和反應”為例[J].化學教學，2016（11）：24-29.

［6］ 周禮，閆春更，周青.整合FLOWMAP與SOLO分類理論的化學學習評價——以“化學平衡”為例[J].化學教育（中英文），2018，39（15）：8-14.

［7］ 王后雄.“問題鏈”的類型及教學功能——以化學教學為例[J].教育科學研究，2010（5）：50-54.

［8］ 比格斯，科利斯.學習質量的評價SOLO分類理論可觀察的學習成果結構[M].高凌飚，張洪巖，譯.北京：人民教育出版社，2011：27-33.

［9］ 陳明選，鄧喆.圍繞理解的學習評價——基于SOLO分類理論的視角[J].中國電化教育，2016（1）：71-77.

［10］ 吳有昌，高凌飚.SOLO分類法在教學評價中的應用[J].華南師范大學學報（社會科學版），2008（3）：95-99，160.