【宁波市一等奖】初中科学获奖教育教学设计:基于SOLO分类理论的科学试题设计与实践———以“物质的变化与反应”为例

基于SOLO分类理论的初中科学试题设计与实践

———以“物质的变化与化学反应”为例

随着《义务教育课程方案（2022年版）》和各科课程标准的发布，新课程改革深化进程不断加快。科学课程核心素养的评价成为教学实践的关键难题，其中对学生思维过程的评价尤为关注，而“思维水平”具有抽象性，这让教师普遍感到棘手。SOLO分类理论为解决上述问题提供了新路径。本文以“物质的变化与化学反应”为例，基于该理论设计试题，使考试能够准确反映学生的思维水平。优化试题设计可真实反映学生的思维能力，为教学成效提供反馈，进而推动教学重心走向促进学生学科核心素养的培养与长期发展。

一、关于SOLO分类理论的基本概述

SOLO分类理论由约翰·彼格斯和凯文·科利斯教授以皮亚杰的发展阶段论为基础建立，称为“可观察的学习成果结构”（Structure of the Observed Learning Outcome，SOLO）。思维水平由高到低分为五个水平（见表1）。

根据彼格斯的划分，我们可以发现学生思维水平是一个由简单向复杂渐进演变的过程。依据SOLO分类理论设计试题是初中科学命题领域行之有效的研究路径，其能有效揭示学生对特定问题所展现的认知水平，有利于教师检验教学效果，改进教学方式，还有利于学生诊断学习情况，根据反馈结果明确错误根源，进而采取措施，优化学习策略，提升成效，构成真正意义上的学业质量评价。

二、基于SOLO分类理论的初中科学命题设计实践

（一）物质的三态变化案例

1.学生思维结构水平界定

浙教版科学七年级下册有一个案例，要求学生多次读取温度计示数，通过读数发现物质三态变化的特点（见表2、图1）。

2.学生思维活动分析

单点结构水平的学生仅能观察并描述单一现象，即温度计从酒精中取出后读数下降，但无法解释其原因，学生的回答停留在现象描述层面。此类回答表明其思维局限于孤立的事实点，未进行深入思考或建立关联。

多点结构水平的学生能注意到多个相关事实或信息片段，但尚未将这些信息整合为一个连贯的解释。如学生可能列举两个事实：酒精蒸发需要吸热与温度计示数下降，但无法明确建立两者关联，虽提及相关概念，但缺乏清晰完整的解释。关联结构水平的学生能把观察到的现象和对应的科学理论整合起来，构建出清晰、连贯的解释框架。这类学生能理解酒精蒸发吸热导致温度计示数下降的过程，还能清晰阐释这一机制。

抽象拓展结构水平的学生，不仅能阐述观察到的现象，还能开展深层次抽象思维活动或实施拓展性应用实践。这类学生可能会进一步探讨蒸发吸热在生活中的应用，也可能会思考其他影响温度计示数的因素。

（二）物质的溶解和溶液案例

1.学生思维结构水平界定

浙教版科学八年级上册案例中，学生需要通过观察某种物质在某一温度下的溶解能力，知道溶解度的概念，区别饱和溶液和不饱和溶液（见表3、图2）。

2.学生思维活动分析

单点结构水平的学生可能仅关注活动中的单一环节或信息片段，没有形成全面理解与分析，其思维局限于单一操作或数据点，没有整体认知。

多点结构水平的学生能识别活动中的多个环节或信息片段，却无法将这些要点整合为系统认知。他们仅能罗列事实，无法联系温度或溶剂等因素，缺乏深度分析及总结性论断。这类学生的思维虽然覆盖了多个层面，但对各层面信息缺乏整合能力，对知识也没有深度理解，无法让分散的信息形成有逻辑关联的整体认知。

关联结构水平的学生能把活动中的多个步骤和信息点整合起来，形成连贯理解，并基于这些理解得出结论。这类学生不仅会观察现象，还会分析溶解与未溶解背后的不饱和与饱和，再根据补充获取的数据，总结出温度与物质溶解能力之间的关系。抽象拓展结构水平的学生，既能整合活动中的多个环节与信息形成系统认知，又能将该认知迁移至更广泛的情境或理论范畴。如学生不仅能通过实验现象区分饱和与不饱和概念，还能进一步结合书本中固体在不同温度下的溶解度数据，将实验现象与理论数据对照，深入理解温度对不同物质溶解度的影响机制。

（三）物质变化的特征案例

1.学生思维结构水平界定

浙教版科学七年级下册案例中，学生需细致观察多种物质在自然状态、打磨、弯折或白醋环境下所呈现的各种现象，区分物质变化类型，经过归纳总结，得出结论（见图3、表4）。

2.学生思维活动分析

单点结构水平的学生，只能关注到实验中的单一现象或单个步骤，无法在不同环节之间建立联系。以观察金属变化实验为例，这类学生只注意到金属打磨后变亮，部分金属与白醋接触后产生气泡，却不能区分变化类型，也无法将这个现象与实验中的其他现象进行比较分析，对实验的认知停留在孤立的单个观察点上。

多点结构水平的学生能注意到实验中的多个现象或步骤，但未能形成对实验的整体理解，也无法在这些现象、步骤之间建立关联。比如，在观察金属变化实验中，这类学生能详尽描述铁、铜和镁在不同操作下呈现的各种不同现象，但无法归纳出物质变化类型的判断依据，仅停留在罗列变化类型，但判断依据混乱的阶段。

关联结构水平的学生能把实验中的多个现象或步骤整合起来，形成对实验的整体认知。以观察金属变化实验为例，这类学生能根据物质变化的特征形成连贯的理解，能基于物质变化的本质区分并解形释成物明确理变的化逻与化辑关联学变，进化，一让步现将象概念与物应用质变到化之具体间实验中。

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