SOLO分類理論在初中化學復習教學中的應用*
——以“氧氣的性質及制取”復習為例

胡智翠，朱薇麗，楊艷華**，董春燕，李艷妮

(1.昆明學院 化學化工學院，云南 昆明 650214；2.瀘西縣白水鎮初級中學，云南 瀘西 652404)

在學生學習知識的過程中，復習對于知識的掌握具有重要作用。只有高效地復習，才能將知識長久儲存，以便在需要時能夠準確無誤地提取應用。在復習時，多數學生常常選擇翻閱課堂筆記、死記硬背公式要點或進行題海戰術等方法，雖然能夠將知識暫時保存在記憶中，一定程度上可能取得不錯的分數，但隨著時間的推移，記憶會變得較為模糊，甚至會完全忘記，有時就算記得知識點也不會應用，進而導致學生在做題的時候“張冠李戴”。這樣的復習更多的是處于混亂無序的狀態，沒有形成層層遞進的化學知識體系，沒有找到知識點間的聯系，難以做到從基礎知識到復雜知識的過渡，長此以往，學生的學習興趣減弱，自主能動性下降，學習能力和思維能力得不到發展[1]。真正的復習是重在培養學生對知識的深入探究和綜合運用能力，想要取得好的復習效果，就要學會將基礎知識與更為復雜的知識聯系起來，層層遞進，借助舊知識學習新知識，用新知識鞏固舊知識，不斷擴大知識儲備，建構一個有機、整體的化學知識體系[2]。

SOLO分類理論，作為科學的方法，在提高復習效率方面可以起到檢驗學習結果好壞的作用，而不是區分學生的好壞，這與傳統的以常模參照的考試有明顯的區別。SOLO水平可以明確地告訴教師，學生知道什么、理解什么，并且能做什么；還可以讓教師看到最有益的教學指導在哪里，以及把學習過程引向哪里更合適[3]，以此來幫助學生認識自身的水平，有助于學生進行針對性的復習，提高學生的認知發展水平。

1 SOLO理論的主要內容

SOLO分類理論是由約翰·彼格斯首創的一種學生學習質量評價方法。SOLO是英文Structure of the Observed Learning Outcome的縮寫，譯為：可觀察的學習成果結構，即通過觀察學生在解決某個具體問題時所表現出來的思維結構來間接測量學生的思維水平，是一種以等級描述為特征的質性評價方法[4]。該理論是基于任何學習結果的數量和質量都是由學習過程中的教學程序和學生的特點決定的理念，因此，SOLO分類理論認為，可以給復雜的學習過程進行層級式的分類界定，而且這個界定可用于對具體學習結果的評價和引導師生調整具體的教與學目標[5]。根據學習者在解決某個問題時所表現的不同，SOLO分類評價理論將學習成果劃分為五個層次或稱五種結構，五種結構及其含義如圖1所示[6]。

這5種層次結構逐步提升，代表知識點由簡單到復雜和對應的問題由易到難，學習者的學習水平由低到高，其實質是幫助學習者對知識點及問題結構形成整體的把握，并且能夠對問題進行深層地探究。SOLO分類理論更大的價值在于它對課程及教學設計，通過提高過程性評價方法的信度、效度和可操作性，促進教學與評價的融合[4]，因此，在眾多學科領域得到實踐。

2 SOLO理論指導下“氧氣的性質及制取”復習課案例與效果分析

根據SOLO分類理論的結構層次，以“氧氣的性質及制取”專題復習為例，在設計復習課的過程中，結合學生的SOLO分類理論結構層次進行分析。從復習課教學目標的制定到教學過程的實施，再到作業布置，將學生的知識掌握程度、知識儲備水平，以及學生在學習過程中的認知發展水平等，結合SOLO結構層次，科學客觀清晰地展現出來[2]，盡可能地使更多地學生知識水平得到提升，達到有針對性且有效的復習效果，進而提高教師的復習課教學效果。

2.1 復習目標

2.1.1 基礎知識的積累——單點結構層次及多點結構層次對應的復習目標

1)掌握氧氣的物理性質和化學性質；2)掌握高錳酸鉀、氯酸鉀，以及過氧化氫制取氧氣的文字表達式；掌握木炭、鐵絲和硫在氧氣中燃燒的文字表達式；3)通過實驗探究氧氣的化學性質，加深對氧氣化學性質的認識；4)學會觀察并記錄實驗現象；5)知道催化劑的概念及特征。

設計意圖：單點結構及多點結構對應的復習目標主要強調學生對基礎知識的掌握，激發學生的學習興趣，加強學生對單一知識點的深入了解。

2.1.2 理論思維的飛躍——關聯結構層次對應的復習目標

在前面5條復習目標的基礎上加上以下幾條目標：

1)掌握利用高錳酸鉀、氯酸鉀、過氧化氫等實驗室制取氧氣的原理；學會根據反應原理，正確選擇不同原理所對應的反應發生裝置；2)會用排水集氣法和向上排空氣法收集氧氣；3)能夠準確地區分化合反應、分解反應和氧化反應的概念；4)充分掌握三個實驗室制取氧氣的實驗步驟及注意事項。

設計意圖：關聯結構對應的復習目標主要是將學生大腦里已有的單一知識點進行關聯，讓學生對知識點有一個整體性的認識，從而加深對知識點的理解和鞏固。

2.1.3 理論思維的飛躍——拓展結構層次對應的復習目標

在前面幾條對應復習目標的基礎上再加上以下目標：

1)能夠自己動手制定實驗的改進方案并且實施；2)通過氧氣制取的探究性實驗，提高學生觀察能力、語言表達能力和綜合分析能力，讓學生初步學會通過實驗來研究物質性質及其變化規律的科學方法。

設計意圖：拓展結構下的復習目標要求學生能夠將已經掌握的整體性知識進行綜合應用，能夠運用已有的知識結構去解決比較復雜的問題，培養學生的抽象思維。

2.2 復習教學過程

結合SOLO結構層次的需求，給“氧氣的性質及制取”專題設計復習教學過程。在教學設計時需要注意以下幾點：首先，教師要按本節課的復習目標來實施教學。教學過程要與復習目標逐級對應，將每一個復習任務劃分為若干個小目標，明確每個小目標所處的思維層次，并與SOLO分類理論的五種結構層次相對應。其次，對于不同層級的知識點，教師要能夠將知識點之間的關聯以及知識的深入銜接好，做到自然地進行知識點之間的聯系[2]。最后，教學內容的整體安排應該在SOLO思維水平的基礎上，結合初中化學知識內部的邏輯聯系，再根據教師授課風格及采用的教學方法進行適當的調整[7]，安排的內容要從簡單到復雜，學生只有理解了低層次的知識后，才能接受更高水平的知識。根據以上三點，設計化學復習教學過程，教師不僅可以在教學過程中清晰準確地判斷出學生對知識的掌握情況，進而幫助教師在授課階段了解學生的知識水平及學生的邏輯思維能力[2]，還可以幫助教師根據學生的復習結果，不斷調整或改進后續的教學和復習，盡可能幫助學生提高學習效率和認知發展水平。

2.2.1 設計情景問題，基礎知識點測試(單點結構和多點結構層面)

【活動1】先帶領學生復習氧氣的物理性質，并提出以下幾個問題。

問題1：健康的人長時間地吸入純氧對身體是否有益？學習了氧氣的物理性質后，我們知道氧氣難溶于水，但能否說氧氣不溶于水呢？

設計意圖：了解學生對氧氣的性質這一知識點的掌握情況，了解學生的原有認知結構，掃清學生知識盲區，為后面更深層次的教學做準備，培養學生的發散思維，完善學生對氧氣的性質的全方位理解。

【活動2】回顧氧氣的化學性質并思考：某同學在做題時把氧氣能助燃寫成了氧氣能燃燒，請問這位同學的寫法對嗎？此時教師可以多請幾位學生回答，并對他們的回答進行總結，及時給予他們正確的反饋，消除學生對這一知識點的誤解。

設計意圖：用氧氣的“助燃”和“燃燒”引導學生進行思維碰撞，在討論中學習，在質疑中進步，讓學生理解并掌握“氧氣能助燃但不能燃燒”這一知識點，達到建構知識的目的。

【活動3】通過回憶木炭、鐵絲和硫分別在空氣和氧氣中燃燒的實驗現象、結論及注意事項等復習氧氣的化學性質，讓學生寫出三個實驗的文字表達式，并根據這三個實驗對學生提出以下問題：

問題2：在做鐵絲燃燒實驗時，沒有看到火星四射，請分析產生這種情況的原因。

【學生回答】原因：a.氧氣不純；b.鐵絲太粗；c.沒有除去鐵絲表面的鐵銹或氧化膜；d.剛點燃火柴就伸入集氣瓶中。

問題3：將鐵絲繞成螺旋狀和待火柴即將燃盡時再將鐵絲伸入裝有氧氣的集氣瓶中的目的分別是什么？

【學生回答】將鐵絲繞成螺旋狀是為了增大鐵絲與氧氣的接觸面積，達到盡快提高鐵絲局部溫度的目的。待火柴即將燃盡時才將鐵絲伸進集氣瓶中是為了防止火柴燃燒時消耗氧氣，導致鐵絲不能充分燃燒。

問題4：在硫燃燒的集氣瓶底放水和在鐵絲燃燒的集氣瓶底放少量水的作用一樣嗎？

【學生回答】不一樣，在硫燃燒的集氣瓶底放水是為了吸收可溶于水的有毒氣體二氧化硫，在鐵絲燃燒的集氣瓶底放水是為了防止明亮的高溫熔化物直接落到集氣瓶底使集氣瓶炸裂。

設計意圖：將三個實驗的注意事項用提問的方式設計出來，加深學生對實驗現象和操作的印象，使學生對知識點的掌握更加全面。通過學生回答問題的準確率和完整性，判斷學生的SOLO結構層次，以便更好地幫助學生加強復習，使其認知發展水平從多點結構層次向關聯結構層次過渡。

2.2.2 以多點結構為輔，關聯結構為導，幫助學生完善新的認知結構

【活動4】回顧制取氧氣的三個實驗，然后歸納選擇氣體制備裝置和收集裝置前提條件有哪些，再總結三個實驗的注意事項。

設計意圖：復習完氧氣的性質后，緊接著復習氧氣的實驗室制取，讓學生明白，選擇怎樣的制備裝置取決于反應物的狀態及反應條件，而選用哪套收集裝置取決于需要收集的氣體是否能溶于水和密度是否比空氣大。學生在自主歸納的過程中真正理解和掌握制取氧氣這一部分的知識，培養學生總結歸納的能力、簡明的概括能力和準確的語言表達能力。

【活動5】復習催化劑的知識，加深學生對催化劑的概念及特征的記憶，解釋催化劑能夠改變物質的化學反應速率，但改變并不等于加快反應速率。

設計意圖：讓學生聯系實際生活，舉出生活中常見的催化劑，把生活和化學緊密聯系起來。例如，釀酒時用的酒曲產生的淀粉酶、蛋白酶和糖化酶能夠加快發酵反應速率，食品中常用的防腐劑能夠通過破壞微生物的酶來減慢腐敗變質的化學反應速率。從生活中學習化學，能夠幫助學生更好地理解催化劑，激發學生學習興趣的同時增強趣味性。

【活動6】復習化合反應、分解反應和氧化反應的概念，寫出“氧氣的性質及制取”相關的化學方程式讓學生判斷其反應類型。

設計意圖：根據學生的判斷情況，來了解學生的認知結構，編一些如“多變一”“一變多”“有氧參加”等口訣幫助學生鞏固記憶，進而更準確地區分三種反應的概念，幫助學生將新知識和舊知識充分聯系起來，促進其認知結構向拓展抽象結構發展。

2.2.3 拓展抽象結構

【活動7】提問人教版教科書九年級化學上冊38頁探究欄目以過氧化氫分解制取氧氣的實驗裝置有哪些不足？利用實驗室的已有儀器將自己認為的不足之處進行改進。

【學生回答】不足之處：①反應后，將二氧化錳和廢液一起倒掉，浪費藥品﹑污染環境。②在實驗操作中，如果先在試管中放入二氧化錳，再加入過氧化氫，會造成反應劇烈，產生的氣流瞬間沖出試管，不利于氧氣的檢驗和收集。③在實驗操作中很難做到過氧化氫溶液和二氧化錳粉末及時分離，隨時停止反應。

【實驗改進1】[實驗儀器及藥品]大試管、長頸漏斗、玻璃導管、軟膠管、彈簧夾、雙孔橡膠塞、多孔塑料板、紗布；過氧化氫溶液、二氧化錳。

[實驗裝置]在試管中放一個墊有一層紗布的多孔塑料板，把固體藥品二氧化錳放到多孔塑料板上；用一個雙孔橡膠塞將長頸漏斗和連接著軟膠管的玻璃導管固定好，并塞緊試管。連接好的裝置圖如圖2(a)所示。

[改進以后的優點]改進后的裝置中，墊有紗布的多孔塑料板可以把固體與液體分開，當關閉彈簧夾時，試管內壓強增大，將過氧化氫液體沿著長頸漏斗的頸部壓回長頸漏斗，使得液體和固體脫離接觸，反應停止；當打開彈簧夾，試管內壓強減小，長頸漏斗內的過氧化氫溶液重新流入試管與二氧化錳固體接觸，反應繼續，以此達到隨時能夠控制反應發生與停止的目的。實驗結束后發現二氧化錳的質量并沒有變化，從而驗證了催化劑的特征。

【實驗改進2】[實驗儀器及藥品]小燒杯、球形干燥管、單孔橡膠塞、止水夾、玻璃導管、軟膠管、過氧化氫溶液、二氧化錳。

[實驗裝置]在球形干燥管中放入二氧化錳，將連接好玻璃導管的橡膠塞塞緊球形干燥管后，把球形干燥管固定在裝有過氧化氫溶液的燒杯中。連接好的裝置圖如圖2(b)所示。

[改進目的]用止水夾夾住軟膠管時氣體排不出去，球形干燥管中的氣體壓強變大，從而使過氧化氫溶液排出球形干燥管并與二氧化錳分離，反應停止；打開止水夾時，過氧化氫溶液進入球形干燥管，并和燒杯中的液面相平，同時與二氧化錳接觸，發生分解反應。因此，該裝置可以通過控制止水夾來實現過氧化氫溶液與二氧化錳接觸與分離，從而控制反應的發生與停止。

設計意圖：引導學生發散思維，讓學生親自體驗實驗設計與實施，并在此過程中發現問題解決問題，根據學生的不同設計方案做出不同反饋。提高學生的創造性思維能力，能夠解決更多經驗之外的難題，使其認知水平達到拓展抽象結構水平。

2.3 復習作業設計

完成整體復習后，教師按照SOLO結構層次的要求，將學生需要加以鞏固的知識點，根據學生從低到高的認知發展水平，設計為層層遞進的SOLO理論結構層次試題。學生在課后完成作業的時候，其思維結構水平能夠清晰地展現出來，有利于教師進行教學評價及教學反思。與此同時，學生經過這樣潛移默化的訓練，能夠更好地將自己已掌握的知識點應用到新的情境中去解決新問題，更高效地促進學生思維結構的發展。基于初中化學課程標準和SOLO分類理論的基礎上進行作業設置可提高作業的合理性、有效性和針對性，從而改善作業質量，達到提升學生思維能力的學科核心目標[8]。

基于由簡單到復雜的SOLO理論結構層次的原則，教師可以根據知識點的難易程度，決定某一結構層次設置題目的數量，也可以利用一道題目來設置多個SOLO層次的目標，進而能夠更準確地判斷學生的思維水平。由于前結構層次不能準確的評價學生的思維能力，因此，沒有設置這一層次的作業。

2.3.1 單點結構及多點結構層次作業設計

【例題1】(2020年四川省綿陽市中考化學試卷，第5題)實驗室用KMnO4制氧氣并驗證氧氣的性質，下列操作正確的是( )。

A、檢查裝置氣密性 B、加熱KMnO4制O2

C、驗證O2已集滿 D、硫在O2中燃燒

【例題2】(2020年云南省初中學業水平考試化學試題卷，第10題)下列有關催化劑的說法正確的是( )。

A、在化學反應后其質量增加;

B、在化學反應后其質量減少;

C、在化學反應后其化學性質發生了變化;

D、催化劑能改變化學反應速率。

設計意圖：單點結構及多點結構層次下的作業設計是想了解學生對單個知識點的掌握情況，并且能夠應用多個相互獨立的線索和信息，解決與之相對應的問題。

2.3.2 關聯結構層次作業設計

【例題3】(2020年昆明市初中學業水平考試化學試題卷，第26題節選)根據下列裝置圖回答問題：

1)儀器a的名稱是。

2)用氯酸鉀和MnO2制取較純凈的O2時，應選擇的裝置是(填標號)，化學方程式是，若用向上排空氣法收集氧氣，驗滿的方法是。

設計意圖：關聯結構層次下的作業題主要考查學生對零散知識點的整合能力，學生在回答此題目中第二問的三個空時，能夠將相關的多個知識點聯系起來，這要求學生不僅認識每個知識點，更要對其中的規律和原理掌握得很好，對學生的思維能力要求較高。

2.3.3 拓展抽象結構層次作業設計

【例題4】根據下列實驗圖示回答問題：

1)填寫有關物質的名稱：

B；D；E；I；J；

2)寫出有關反應的方程式：

①(屬于反應)；

②(屬于反應)；

③(屬于反應)；

④(屬于反應)；

設計意圖：拓展結構層次的作業題，一個題目可以考查多個知識點，不僅要求學生能夠熟練運用本節課所學的知識點，還要需要能夠在現有知識的基礎上進行延伸，才能解決此類復雜、綜合的試題。此類題有利于激發學生創造思維的能力和獨立思考問題的能力。

3 總結

SOLO理論指導下“氧氣的性質及制取”復習課教學設計中，以學生為主，調動學生的積極性，為學生營造了無限的空間和良好的學習氛圍。既有利于學生思維發展，提升學生認知水平，也有利于復習效率的提升，增加學生知識儲備。從學生角度出發，實現質性評價，有針對的促進學生發展，在提高學生成績的同時也有助于落實初中學生核心素養的提升[9]。