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  摘要:近年来的高考试题越来越重视对于学生能力的要求,本文即利用SOLO理论对四套2009年高考物理试题进行比较分析,以层次呈现点的分布规律来反映试题对于能力的要求。首先制定知识细目表,随后根据细目表对各套试题进行分析,得到层次呈现点的总体规律和每套试题各自的情况,对比之后得出试题的异同,并对应知识的规律来分析试题的能力要求。

 

  关键词:SOLO理论;高考试题;能力考察

 

  一、引言

 

  SOLO的英文全称为Structure of the Observed Learning Outcome,译为“可观察的学习成果结构”。在过去的十年当中,SOLO理论在我国各学科当中呈现出逐步活跃的研究态势,但是其研究范围并不广阔。SOLO理论的应用研究主要集中在各个学科开放性试题的评分应用,即SOLO理论在各个学科中的适用性问题,在这些研究当中历史和化学两门学科占了较大一部分。这类研究主要是在创设一些适合学生表现出其思维水平的情景,根据学生的反应对他们进行分析评价。这些研究证明了SOLO理论在开放性试题测试当中的可行性及有效性。此外,SOLO理论的研究大部分局限在单一试题情境之中,部分学者也在探索如何把SOLO理论应用到超越单一试题情境的其他试题中,但相关研究较少。较早的研究是把SOLO理论应用到试卷结构的设计中,体现了其应用的宏观视角。此外,近期还出现了以SOLO理论进行学习评价的测验工具开发和结果分析,以数学学科为例,重点说明了如何根据SOLO分类法制定多维细目表。文章以SOLO理论为基础将教育目标表述为对学生学习能力的要求,以测验的方式了解学生解决问题时表现出的认知发展水平。

 

  本文试图将SOLO理论应用于封闭性试题的研究,即应用SOLO理论分析高考试题。SOLO理论更加重视从教学实际中总结学生反应的共同特点,与教学有着更直接的联系,它能够通过探察学生的能力成长,从而更好地评价学生的学习成果。所以,应用SOLO理论对高考物理试题进行研究是有其必要性的。不论是从知识层次的角度,还是从能力结构的角度,应用SOLO理论对高考试题进行分析均能有所建树。

 

  本文借鉴了李勇和高凌飚在1999年撰写的高考物理试卷的能力结构一文,并在王宏博的硕士论文的基础之上,对于2009年高考物理试题进行了初步的尝试性研究,下面就来具体介绍一下研究当中使用的方法和研究的步骤。

 

  二、研究方法

 

  首先,本文尝试用SOLO理论的五个层次水平来定义出细目表。下图为SOLO理论将学生的反应从不胜任的新手到专家的排序。

 

1     从不胜任到专家水平的五水平:SOLO分类法

 

  理想情况下,学生在学完高中的物理课程后,可以处于专家的水平。而实际上由于种种原因,大部分学生可能并未达到这一层次。若学生掌握某一概念、规律时需要达到某一层次的水平,那么便把该概念、规律定义于这一层次之上。按照这样的方式,我们可以把SOLO理论中的五个水平与物理当中的各种概念、规律对应如下:

 

  前结构水平:这说明学生根本没有掌握这一概念或规律,或是理解有误。

 

  单一结构水平:该水平层次中,学生只能联系单一事件,对应到物理概念当中,即基本概念的理解,只需要理解该概念的含义即可,不必和其他因素联系。

 

  多元结构水平:处于该层次中的学生可以联系多个孤立事件,但不具备对知识的整合能力。根据物理知识的特点,将一些基本定律和物理量的定义式归为这一水平中。

 

  关联结构水平:SOLO理论将学生能够整合各部分内容而使其成为有机整体,能够将多个事件联系起来认定为关联结构水平。根据物理知识的特点,将两个或多个物理知识或物理规律联系起来的综合应用性规律定于这一结构水平。

 

  扩展的抽象水平:在SOLO理论中,认为当学生能扩展问题本身的意义,能进行更高层次的学习时,学生的思维发展水平处于扩展的抽象结构层次。按照这样的定义,我们应当把学生学习时扩展到物理之外的内容放入这一层次,但由于高考试题的特性所限,不可能有太多物理之外的知识涉及,所以这里我们将高考考试标准中未涉及但在试题中出现的知识内容定义于这一层次。

 

  这样的分类方式,王宏博在其硕士论文中已经进行过一定的验证,本文稍加修改后引用过来。此外,在分析时还加入了一些解题过程中普遍需要的程序性知识,这样可以为分析提供一定的便利。

 

  近年来,高考试题当中越来越重视能力的考察,考试标准中明确指出高考物理科目要考核的能力,分为理解能力、推理能力、分析综合能力、应用数学处理问题的能力以及实验能力。其中后两种能力要求互相独立,这里暂不考虑。以下是考试标准中对前三种能力的详细要求:

 

  理解能力:理解物理概念、物理规律的确切含义,理解物理规律的适用条件,以及它们在简单情况下的应用;能够清楚地认识概念和规律的表达形式(包括文字表述和数学表达);能够鉴别关于概念和规律的似是而非的说法;理解相关知识的区别和联系。

 

  推理能力:能够根据已知的知识和物理事实、条件,对物理问题进行逻辑推理和论证,得出正确的结论或作出正确的判断,并能把推理过程正确地表达出来。

 

  分析综合能力:能够独立地对所遇到的问题进行具体分析,弄清其中的物理状态、物理过程和物理情境,找出其中起重要作用的因素及有关条件;能够把一个较复杂问题分解为若干较简单的问题,找出它们之间的联系;能够理论联系实际,运用物理知识综合解决所遇到的问题。

 

  这些子要求基本上可以和SOLO理论的相关层次进行联系。例如在理解能力中,理解物理概念、物理规律的确切含义,理解物理规律的适用条件,以及它们在简单情况下的应用这项要求即相当于要求学生处在多元结构水平;而在分析综合能力中,能够理论联系实际,运用物理知识综合解决所遇到的问题则要求学生处在扩展的抽象水平。

 

  依照上述分类标准和分析方式,我们对2009年高考物理试题的全国、全国、宁夏、海南四份试卷进行了分析(分析得出的具体内容见附录)。之所以选择这四份试卷是有如下原因的,首先,全国Ⅰ、全国Ⅱ这两套试卷在全国多数地区广泛使用,具有较强的比较价值,而宁夏和海南的试卷而是课改之后的新尝试,具有代表性。下面以全国Ⅰ17题为例说明分析的过程。

 

  例:如图,一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中,且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直。线段abbccd的长度均为L,且∠abc=bdc=135°。流经导线的电流为I,方向如图中箭头所示。导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力。

 

 

  A.方向沿纸面向上,大小为

 

  B.方向沿纸面向上,大小为

 

  C.方向沿纸面向下,大小为

 

  D.方向沿纸面向下,大小为

 

  这是一道以安培力为背景的题目,首先需要理解安培力这一概念,在判断安培力大小和方向时就需要用到磁感应强度和左手定则,判断出三段导线各自受力之后,最后要用到力的合成与分解以及力的正交分解法方可将此题正确解出。此题中未涉及到考试标准之外的内容,故其中的知识内容仅处在多元和关联两个层次上。

 

  再从能力的角度来看这一题目,首先需要的是理解能力,即能够理解题目中涉及到的物理概念的含义和使用条件,其次则是推理能力,能够根据已知的条件推理得出导线最终的受力情况,最后还需要一定的分析综合能力,对于图示情景进行具体分析。

 

  通过这样的方式,表面上是探寻题目中涉及的物理知识,而实质上则是对于题目中能力要求的分析。

 

  三、研究结论

 

  将四份试卷共44题均依照上述类似的方式进行分析,所有题目共涉及164个层次呈现点,具体情况见表1

 

1    物理高考试题层次呈现点分布情况

 

多元结构水平

关联结构水平

扩展的抽象水平

总计

知识点个数

93

68

2

163

所占百分比

571%

417%

12%

100%

 

  从表中可以明显看出163个层次呈现点基本都处于多元结构水平和关联结构水平之中,多元结构水平稍多于关联结构水平,单一结构水平和扩展的抽象水平很少或几乎没有(学生的错误回答或不理解属于前结构水平,高考试题当中不会出现这一情况)。那么高考物理试题就处在SOLO理论中的多元结构水平与关联结构水平之间,有一少部分题目可以达到扩展的抽象水平。这和高考试题的目的是相对应的,高考试题旨在选拔,不会如同基础练习一样简单,也不会过于困难复杂,由于大多数学生在高中阶段会处在多元结构水平和关联结构水平之间,所以这两个层次具有较好的区分性,处于这两个层次上的试题能更有效地区分学生。

 

  一般来说,高考物理试题中的理解能力和推理能力介于SOLO理论中多元结构水平和关联结构水平之间,分析综合能力介于关联结构水平与扩展的抽象水平之间。对应上述分析,高考试题中对于理解能力和推理能力的考察是最为普遍的,分析综合能力的要求则少于前两种能力。

 

  此外,将不同水平之中所涵盖的层次呈现点类型以及不同试题中所涵盖的层次呈现点类型分别统计得到下表:

 

2     四份2009年高考物理试题层次呈现点分布情况

 

M

R

E

 

全国Ⅰ

11

力学

电学

其他

总计

力学

电学

其他

总计

 

全国Ⅰ

10

13

3

26

12

7

1

20

 

46

全国Ⅱ

11

力学

电学

其他

总计

力学

电学

其他

总计

 

全国Ⅱ

9

12

6

27

7

7

2

16

1

44

宁夏

9

力学

电学

其他

总计

力学

电学

其他

总计

 

宁夏

12

11

0

23

10

4

0

14

 

37

海南

13

力学

电学

其他

总计

力学

电学

其他

总计

 

海南

8

9

0

17

11

7

0

18

1

36

总计

44

力学

电学

其他

总计

力学

电学

其他

总计

 

总计

39

45

9

93

40

25

3

68

2

163

 

  注:表中其他知识是指热学、光学以及原子物理的相关内容;M-多元结构水平、R-关联结构水平、E-扩展的抽象水平。

 

  首先,力学知识在多元结构水平和关联结构水平中数量几乎相同,而电学和其他分支的知识则有三分之二左右集中在多元结构水平。这说明力学知识在两种水平上要求基本相同,而电学和其他知识则更多处在多元结构水平上,对于学生要求较力学知识稍低。各套不同试题的情况也基本一致。这与实际教学情况是相符合的,学生从高中一年级就开始学习力学知识,而这部分知识在高中物理学习中贯穿始终,其要求自然较电学和其他知识要高。

 

  其次,除海南外的三套试题中都是多元结构水平的知识点明显多于关联结构水平的知识点,而海南则几乎相同,且总的知识点数量也明显少于其他三套试题,平均每道题只有27个知识点,其他三套试题均在每道题4个知识点左右,所以海南卷的难度较其他三套试题稍低,全国Ⅰ、Ⅱ的难度近乎相同,宁夏卷难度居中。

 

  第三,宁夏卷和海南卷都是以新课程改革为背景所编制的试卷,试卷分为必答部分和选答部分,在必答试题中没有考察力、电之外的内容,热学、光学、原子物理的内容都在选答部分之中。而全国Ⅰ、全国Ⅱ中都涉及到热学、光学或原子物理的相关知识,且全国Ⅱ中较Ⅰ卷多,但其考察的层次却要低一些。

 

  最后,在全国Ⅰ、Ⅱ卷中均有单个题目涉及多个层次呈现点的情况,而在宁夏、海南卷中则没有类似的题目,说明后两套试题在知识的综合程度上不如全国卷,所考察的情景比较单一、基础。

 

  将上述分析对应到能力结构上以后,也可以得出一系列的结果:

 

  首先,几乎所有的试题都在考察学生的理解能力,不论是简单地理解概念本身,还是理解相关知识的区别与联系。其中一部分试题重点考察了学生的分析综合能力,在一般情况下,将一个较复杂问题分解为若干较简单的问题时基本都会涉及到动力学知识(例如力的合成分解)或是运动学知识(例如曲线运动),所以在关联结构水平中的力学知识要多于电学知识。亦即力学方面的知识或涉及到力学知识的题目更适合考察学生的分析综合能力。

 

  其次,全国Ⅰ、Ⅱ卷较宁夏、海南卷更重视考察学生的分析综合能力,宁夏、海南两份试题更注重考察学生的基础理解能力,几乎每道题都是只考察一个情境,难度较全国卷要简单一些。

 

  当然,利用SOLO理论对高考试题的这种分析还只是停留在尝试阶段,有很多细节我们还并不确定。例如,如前所述的知识点分类方式是否合理、科学、有效;各种能力可否细分入SOLO理论的层次之中等等,这些都需要进一步的工作或测试来验证。

 

  但是将SOLO理论引入高考试题分析这一尝试还是很有意义的,这为物理试题的评价开辟了又一新视角。本文权且算作抛砖引玉,为广大教师和教育研究者指出一个新的方向吧。

 

  参考文献:

 

  冯翠典,高凌飚。现状与反思:SOLO分类法国内应用十年【J】。教育测量与评价,200911

 

  刘京莉。以SOLO分类为基础的学生学习质量评价初探【J】。教育学报,20098

 

  3.高凌飚,李勇。高考物理试卷的能力结构(上)【J】。中国考试,19994

 

  4.高凌飚,李勇。高考物理试卷的能力结构(下)【J】。中国考试,19995

 

  5.王宏博。SOLO分类理论在中学物理教学中的应用研究【D】。北京师范大学,20094

 

Using the SOLO theory reseach four sets of 2009 college entrance examination questions in physics

Guo Chenyue, Luo Ying

  (Department of Physics, Beijing Normal University, Beijing 100875, China

 

  AbstractAs for tests of college entrance examinations, much more attention is paid upon requirements of students' abilities in recent years In order to reflect requirements of students' abilities in tests through regularities of distribution of hierarchy presentative points, the Solo theory is utilized in this article to make comparisons and analysis of four physics tests of college entrance examinations in 2009 The first step is to draw up the knowledge schedule, according to which analysis is made of each test and from which the general rules of hierarchy presentative points and the respective condition of each test are obtained Secondly, comparisons are made of what has been obtained to work out familiarities and differences between those tests, with the aid of which the due rules of knowledge are used to analyze requirements of students' abilities in tests

 

  Key words    SOLO theroy   College Entrance Examinations requirements of abilities

 

附录:

 

题目

多元结构水平

关联结构水平

扩展的抽象水平

2009全国Ⅰ14

气体压强

气体压强微观定义

 

2009全国Ⅰ15

平面镜成像规律

 

 

2009全国Ⅰ16

能级跃迁

 

 

2009全国Ⅰ17

磁感应强度、安培力、左手定则

力的合成分解、力的正交分解

 

2009全国Ⅰ18

电场强度、电场线、电势、电势差、等势面、电场力

电势能与电场力电势的关系、电场线与电场强度的关系、电场线与等势面的关系、电场线与电势的关系、匀强电场中电势差与电场强度的关系

 

2009全国Ⅰ19

万有引力定律、向心力

天体环绕运动

 

2009全国Ⅰ20

简谐运动的图像、波的图像

机械波传播方向判断

 

2009全国Ⅰ21

动量、动量守恒定律

碰撞

 

2009全国Ⅰ24

电阻定律和电阻率

电阻串联

 

2009全国Ⅰ25

滑动摩擦定律、牛顿第二定律、平衡状态、动量守恒定律

力的合成分解、力的正交分解、共点力平衡问题、碰撞、能量守恒、运动学公式

 

2009全国Ⅰ26

磁感应强度、洛伦兹力、左手定则

碰撞、带电粒子在匀强磁场中的运动

 

2009全国Ⅱ14

横波和纵波、波的周期和频率、波速

 

 

2009全国Ⅱ15

v-t图像、牛顿第二定律、牛顿第三定律

 

 

2009全国Ⅱ16

能量守恒定律、热力学第一定律

理想气体状态方程

 

2009全国Ⅱ17

闭合电路欧姆定律

电阻串联、电阻并联、U-I图像

 

2009全国Ⅱ18

氢原子能级结构

光子能量频率波长关系

 

2009全国Ⅱ19

电场强度、电势、电势差、等势面、电场力

曲线运动受力情况、电势能与电场力电势的关系、匀强电场中电势差与电场强度的关系、电场力做功与电势差的关系

 

2009全国Ⅱ20

 

运动学中最值问题、力的合成分解、动能定理

 

2009全国Ⅱ21

反射定律、折射定律、折射率、全反射

 

 

2009全国Ⅱ24

安培力、左手定则、法拉第电磁感应定律

 

 

2009全国Ⅱ25

牛顿第二定律、电场力、洛伦兹力、左手定则

运动学公式、类平抛运动、带电粒子在匀强磁场中的运动

 

2009全国Ⅱ26

万有引力定律

力的正交分解

割补法

2009宁夏15

万有引力定律

天体环绕运动

 

2009宁夏16

磁感应强度、左手定则、洛伦兹力

匀强电场场强公式

 

2009宁夏17

牛顿第二定律、功、瞬时功率、平均功率

运动学公式

 

2009宁夏18

电场强度、电场线、电势、电势差

匀强电场场强公式

 

2009宁夏19

右手定则

动生电动势

 

2009宁夏20

滑动摩擦定律、牛顿第二定律、平衡状态

力的合成分解、叠放两物体共同运动分析

 

2009宁夏21

平衡状态、瞬时功率

力的合成分解、力的正交分解、共点力平衡问题

 

2009宁夏24

滑动摩擦定律

动能定理

 

2009宁夏25

牛顿第二定律、电场力、洛伦兹力、左手定则

运动学公式、类平抛运动、带电粒子在匀强磁场中的运动

 

2009海南1

 

力的合成分解

 

2009海南2

左手定则

 

 

2009海南3

牛顿第三定律、平衡状态

力的合成分解、力的正交分解、共点力平衡问题

 

2009海南4

楞次定律

电路变化分析

 

2009海南5

电容

电容器参数变化规律

 

2009海南6

万有引力定律

万有引力定律应用、天体环绕运动

 

2009海南7

牛顿第二定律、向心力

运动学公式

 

2009海南8

v-t图像

v-t图像应用、追及问题

 

2009海南9

部分电路欧姆定律、电功率

变压器参数关系、远距离输电损耗

 

2009海南10

电场强度

点电荷场强公式、场强叠加原理

 

2009海南12

电磁感应现象、交流电参数

 

交流电测量知识

2009海南15

牛顿第二定律、平衡状态

运动学公式、共点力平衡问题

 

2009海南16

洛伦兹力

带电粒子在匀强磁场中的运动

 

  

    
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