基于SOLO分類理論的高考化學試題分析
——以2016-2020全國卷Ⅲ為例*

余洪思，薛雅新，董春燕，楊艷華，李艷妮，王穎臻

(昆明學院化學化工學院，云南 昆明 650214)

SOLO分類理論是由比格斯和科利斯兩位學者基于皮亞杰認知發展理論學說創立的一種以學生學習質量為標準的評價理論[1]。該理論認為，學生對具體問題的認識具有階段性，并且指出學生掌握知識的過程是一個從量變到質變的過程。如圖1所示[2]，從學生學習質量評價的角度，將學生的思維水平從低級到高級分為五個基本結構層次，分別為：①前結構(Prestructural，簡稱“P”)。指學生易混淆知識點，不能完整的區分知識點以及考點。②單點結構(Unistructural，簡稱“U”)。指題目僅考查一個明確的知識點，學生掌握該知識點就能解決問題。③多點結構(Multistructural，簡稱“M”)。指題目中存在兩個以上獨立的明確的信息，學生可根據這些信息來解答題目中的問題。④關聯結構(Relational，簡稱“R”)。題目中給出與知識點相關聯的信息，需要學生透過這些信息，找出相應的考點，進而解決問題。⑤抽象拓展結構(Extended abstract，簡稱“E”)。題目中給出素材，需要學生對已知素材進行假設，類推出題目中未給信息或知識，構建出新的知識體系，從而解決題目中的問題。SOLO分類理論自提出以來，廣泛地運用于試題的分析編制與評分、教學設計與實踐、教學評價三大領域[3]。

圖1 SOLO分類理論框架模型圖

在前期研究基礎上[4-5]，我們運用SOLO分類理論對2016-2020年高考全國卷Ⅲ化學試題所考查的知識點數量及試題的難易程度進行分析，確定其對應的SOLO水平層次。試題層次主要包括單點結構U、多點結構M、關聯結構R和抽象拓展結構E。根據各SOLO水平層次所占題量，進行統計分析，并根據分析結果提出相應的備考建議。

1 2016-2020高考全國卷Ⅲ化學部分SOLO水平層次統計分析

高考全國卷Ⅲ化學試題主要分為選擇題和非選擇題，試卷的題量大體固定，選擇題七題，非選擇題為四題(其中包括選修二選一)。基于SOLO分類理論，將2016-2020年高考全國卷Ⅲ化學部分進行SOLO水平層次統計，結果如圖2所示。

圖2 2016-2020年高考全國卷Ⅲ化學部分SOLO水平層次統計圖

對圖2中2016年全國卷Ⅲ化學部分SOLO水平層次占比進行細分，結果如表1所示。統計分析發現，試卷中沒有抽象拓展結構E的考點。從圖2扇形統計圖可以非常直觀的看出，占比最大的是多點結構M的試題，說明試卷主要注重于考查學生的基礎知識及對基礎知識的簡單應用，在學習過程中，學生只要掌握基礎知識且具備知識遷移能力，便能解答大多數M水平層次的試題并取得到較為理想的成績。

表1 2016年高考全國卷Ⅲ化學部分SOLO水平層次統計分析*

對圖2中2017年全國卷Ⅲ化學部分SOLO水平層次占比進行細分，結果如表2所示。與表1相比，2017年的SOLO水平層次分布更加全面，其4個層次均有涉及，增加了2016年試題中沒有的E水平層次試題。從圖2可看出，占比最大的依舊是多點結構M水平層次，其次是關聯結構R水平層次，說明試卷依舊特別注重學生對基礎知識的積累和應用，貼合大多數學生的認知結構。與此同時，試卷也增加了一定的難度，優化了高考的選拔功能，使高考不局限于選拔“會考試”的人，更是選拔能靈活運用知識，并且擁有創新思維的人才，符合新課程改革下素質教育的內涵。這要求學生不僅要能對教材基本知識進行遷移，還要能將已知知識與題目中所給的信息進行聯系，推導出題目未給出的知識，構建新的知識體系，運用新的知識體系解答試題。

對圖2中2018、2019年全國卷Ⅲ化學部分SOLO水平層次占比進行細分，結果如表3和表4所示。2018年與2019年試題覆蓋了SOLO水平層次的四個層次，說明試題對學生思維水平的考查比較全面。與2017年相似，M水平層次占比最多分別達到48%和50%，而不同的是U水平層次分別達到24%和23.3%，是試卷中占比僅次于M水平的SOLO水平層次，相比2017年的12.9%增長比較明顯，說明試題增大了學生對基礎知識和基本概念掌握的考查。另外，E水平層次也由上一年的3.0%增長到8.0%和6.7%，說明試題在注重學生基礎知識積累的前提下，也提高了對學生抽象思維水平的考查，與核心素養所傳達的理念相呼應。這要求學生不僅要牢記課本中的基礎知識，還能夠根據題目中所給的相關要素，運用已有的認知經驗將題目進行整合、思考，類推出題目中未知的信息，并運用到解答問題的過程中。這也要求教師在教學中既要以學生掌握科學文化基礎知識與基本技能為主要目的，同時也要注重培養學生的抽象思維與創造能力。

表4 2019年高考全國卷Ⅲ化學部分SOLO水平層次統計分析

對圖2中2020年全國卷Ⅲ化學部分SOLO水平層次占比進行細分，結果如表5所示。試題總體來說，依舊覆蓋SOLO水平層次的四個方面，對學生的能力水平考查全面。根據圖2可知，U水平層次占比10.7%，相比上年有所下降，增加了M水平層次和R水平層次的占比，說明試題并不局限于學生停留在知識表面，而是培養學生活學活用的能力。M水平層次占比依舊最大，說明高考試題依舊更加注重學生基礎知識的掌握與運用，以及對學生知識點的全面考查，E水平層次占比3.6%，相比上一年有所下降。結合以上分析，說明試題注重對學生的化學基礎知識，及核心內容的考查，并側重于對高中化學主干知識與基本技能的綜合考查，強調了學生的思維過程和學科能力的作用，突出了對學生解決實際問題的能力的綜合考查[6]。這要求學生對知識的掌握不能只停留在課本中，還要能將識記的知識靈活的運用在實際問題當中。

表5 2020年高考全國卷Ⅲ化學部分SOLO水平層次統計分析

基于2016-2020年全國卷Ⅲ化學部分SOLO水平層次統計與分析，得出SOLO水平層次變化，如圖3所示。從圖3發現，近五年的高考試題中，占比最大的一直是多點結構M水平層次的試題，占比最小的是抽象拓展結構E水平層次的試題，說明高考試題重點考查學生對基礎知識的掌握。R水平層次的試題，U水平層次和E水平層次在近五年的試題中，雖然有小浮動，但其變化也不大，趨于相對穩定狀態[7]。總體來說，近五年來高考全國卷Ⅲ化學試題SOLO水平層次相對穩定，對學生的思維能力的考查也趨于穩定。

圖3 2016-2020年高考全國卷Ⅲ化學部分SOLO水平層次變化對比折線圖

因此，學生在面對高考試題時要學會放平心態、回歸教材，深入理解教材，將教材中的知識轉化為自身的認知結構，在此基礎上，對自身已有的知識進行加工、整合并舉一反三、觸類旁通地運用到解題過程中。遇到E水平層次的試題，學生要學會冷靜思考，通過分析題目中已知的信息，將自己已有的知識經驗與題目中已知的信息相結合，并進行邏輯轉換，探索其中的信息，使問題得以解決。

2 備考建議

通過對2016-2020這五年高考全國卷Ⅲ化學部分SOLO水平層次的橫向與縱向的研究比較，總結出高考復習階段的備考建議如下：

1)回歸課本掌握必考知識

以上分析結果說明，考查學生單點結構U和多點結構M水平層次的試題占比很大，兩項每年占比都在68%以上。故可以看出，高考試題著重于考查學生的基礎知識，以及學生對基礎知識遷移和運用的能力。所以，在進行高考總復習時，學生和老師都應該著重于回歸課本，對課本上的知識點加強記憶與理解，并能將課本中的基礎知識運用在實際解題過程中。

【例題1】(2016年全國卷Ⅲ第8題)下列說法錯誤的是()

A.乙烷光照條件下能與濃鹽酸發生取代反應

B.乙烯可以用作生產食品包裝材料的原料

C.乙醇室溫下在水中的溶解度大于溴乙烷

D.乙酸和甲酸甲酯互為同分異構體

分析：此題主要考查學生對有機物的結構和性質的掌握，四個答案均屬于多點結構M層次水平，其難度層次一般，要求學生能掌握必修二第七章中，有機化合物的結構與性質的知識點，知道乙烷與濃鹽酸不發生反應，光照條件下能與鹵素單質發生反應；使用乙烯可合成聚乙烯是食品包裝材料；乙醇與水分子間存在氫鍵，所以室溫下乙醇在水中的溶解度大于溴乙烷；掌握乙酸和甲酸甲酯的分子式和結構，判斷出其分子式相同結構不同，屬于同分異構體。熟練掌握這些知識便能快速得出A選項為正確答案。根據統計分析，像例題這樣同等難度的試題，在近幾年的高考試題中占比一直是最多的，對于基礎較為薄弱的同學來說，復習著重于課本中的知識，掌握其知識點間的聯系，能夠將課本中的知識在題中靈活運用，便能解決試卷中的大部分題目。

2)挖掘圖像信息突破關聯結構層次

從以上研究中不難發現，在高考試題中，關聯結構R水平層次的試題多以圖像分析題的形式呈現。因此，要想突破這類題型，學會挖掘圖像信息尤為重要。例如，每年對化學平衡知識的考查，幾乎都是與圖像相結合進行考查的，化學平衡類的圖像分析，不僅要求學生對基礎知識有所掌握，而且對學生的邏輯分析能力、推斷能力、信息整合能力都有較高的要求，屬于R水平層次的試題。在復習備考時，學生應緊扣圖像信息，對知識進行整合，并將已有知識經驗與圖像中的信息相結合，進行綜合分析，再根據題干進行解答[8]。

【例題2】(2018年全國卷Ⅲ第12題)用 0.100 mol·L-1AgNO3滴定 50.0 mL 0.0500 mol·L-1Cl-溶液的滴定曲線如圖所示。下列有關描述錯誤的是( )

A.根據曲線計算可知Ksp(AgCl)的數量級為10-10

B.曲線上各點的溶液滿足關系式c(Ag+)·c(Cl-)=Ksp(AgCl)

C.相同實驗條件下，若改為 0.0400 mol·L-1Cl-，反應終點c移到a

D.相同實驗條件下，若改為 0.0500 mol·L-1Br-，反應終點c向b方向移動。

分析：此題是對難溶電解質平衡及沉淀轉化本質的考查，要求學生會運用圖像中的信息，并聯系已有知識進行解答，對學生知識的整合和分析能力要求較高，屬于關聯結構水平R層次的試題。A選項需要學生知道沉淀滴定達到滴定終點時曲線斜率突變，故得出c為滴定終點，并能從圖中得到信息此時的-lgc(Cl-)=5，即c(Cl-)=105,根據沉淀溶解平衡計算出Ksp=10-10，所以A選項正確；B選項需要學生知道曲線上的點都是沉淀溶解平衡的點，Qc=(Ag+)·c(Cl-)=10-10=Ksp(AgCl)得出B選項正確，此選項相對簡單。C選項要求學生掌握溶度積常數只隨溫度改變而改變，改變滴定反應液濃度不改變溶度積常數，并要求學生能根據新的Cl-濃度，計算出所需AgNO3溶液為 20 mL，得出C選項錯誤；D選項需要學生根據AgBr比AgCl更難溶，達到沉淀溶解平衡時Br-的濃度更低，-lgc(Br-)值更大，消耗AgNO3溶液的體積不變，得出D選項正確[9]。此題主要考查沉淀溶解平衡相關知識，看似復雜其實只需明確沉淀溶解平衡時的關系式，把握圖像反映的信息，便能迎刃而解。

3)開拓思維探索抽象拓展結構層次

從試題中分析看出，抽象拓展結構E水平層次的試題占比量很少，這類題經常出現在必修部分的非選擇題，或選修部分最后一題的最后一空或兩空，難度大但分數占比不高，對于基礎較薄弱的同學，對這類型的題可做適當的取舍，但對于基礎較好的同學來說，探索解決這類題至關重要。高考屬于國家選撥人才的考試，而這類題的設計也正是為了選拔優秀的人才，所以探索并解決抽象拓展結構E水平層次的試題，對于想要進入名校的學生來說尤為重要。解決這類型的題，除了要求學生對基礎知識牢牢掌握外，還要求學生能對已知素材進行編碼，理解已知信息與抽象原理的關聯，做出假設，并應用到未知情境中，超越問題本身，歸納多種信息，并進行抽象概括[10]，對學生綜合能力要求較高。面對此類試題，學生要根據題中給出的相關信息進行大膽嘗試、主動探索其隱含的信息及知識。

【例題3】(2020年全國卷Ⅲ第27題)某油脂廠廢棄的油脂加氫鎳催化劑主要含金屬Ni、Al、Fe、及其氧化物，還有少量其他不溶性物質。采用如下工藝流程回收其中的鎳制備硫酸鎳晶體(NiSO4·7H2O)：[注：題中的(1)-(3)題省略]

溶液中金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：

金屬離子Ni2+Al3+Fe3+Fe2+開始沉時(c=0.01 mol·L-1)的pH7.23.72.27.5沉淀完全時(c=1.0×10-5 mol·L-1)的pH8.74.73.29.0

回答下列問題：

(4)利用上述表格數據，計算Ni(OH)2的Ksp=(列出計算式)。如果“轉化”后的溶液中Ni2+濃度為 1.0 mol·L-1，則“調pH”應控制的pH范圍是。

3 結語

本文基于SOLO分類理論，對2016-2020年高考全國卷Ⅲ化學試題進行分類分析，結果發現，近五年的高考化學試題，主要考查單點結構U水平和多點結構M水平。其他層次的考查較少，說明高考試題對學生思維水平考查適中，有良好的區分度，并且注重學生對基礎知識的遷移以及運用[12]。

這就要求教師在課堂教學中要立足于課本，加強學生對基礎知識的掌握。同時，教師不僅要注重培養學生的綜合能力，引導學生緊握題干中的有利信息，并將題干中的信息與已有的知識經驗相結合，從而達到解決問題的目的，更要鼓勵學生從多角度思考問題，培養學生的創新思維和創造能力。