基于SOLO分类理论的高考化学试题分析
——以2016-2020全国卷Ⅲ为例*

余洪思，薛雅新，董春燕，杨艳华，李艳妮，王颖臻

(昆明学院化学化工学院，云南 昆明 650214)

SOLO分类理论是由比格斯和科利斯两位学者基于皮亚杰认知发展理论学说创立的一种以学生学习质量为标准的评价理论[1]。该理论认为，学生对具体问题的认识具有阶段性，并且指出学生掌握知识的过程是一个从量变到质变的过程。如图1所示[2]，从学生学习质量评价的角度，将学生的思维水平从低级到高级分为五个基本结构层次，分别为：①前结构(Prestructural，简称“P”)。指学生易混淆知识点，不能完整的区分知识点以及考点。②单点结构(Unistructural，简称“U”)。指题目仅考查一个明确的知识点，学生掌握该知识点就能解决问题。③多点结构(Multistructural，简称“M”)。指题目中存在两个以上独立的明确的信息，学生可根据这些信息来解答题目中的问题。④关联结构(Relational，简称“R”)。题目中给出与知识点相关联的信息，需要学生透过这些信息，找出相应的考点，进而解决问题。⑤抽象拓展结构(Extended abstract，简称“E”)。题目中给出素材，需要学生对已知素材进行假设，类推出题目中未给信息或知识，构建出新的知识体系，从而解决题目中的问题。SOLO分类理论自提出以来，广泛地运用于试题的分析编制与评分、教学设计与实践、教学评价三大领域[3]。

图1 SOLO分类理论框架模型图

在前期研究基础上[4-5]，我们运用SOLO分类理论对2016-2020年高考全国卷Ⅲ化学试题所考查的知识点数量及试题的难易程度进行分析，确定其对应的SOLO水平层次。试题层次主要包括单点结构U、多点结构M、关联结构R和抽象拓展结构E。根据各SOLO水平层次所占题量，进行统计分析，并根据分析结果提出相应的备考建议。

1 2016-2020高考全国卷Ⅲ化学部分SOLO水平层次统计分析

高考全国卷Ⅲ化学试题主要分为选择题和非选择题，试卷的题量大体固定，选择题七题，非选择题为四题(其中包括选修二选一)。基于SOLO分类理论，将2016-2020年高考全国卷Ⅲ化学部分进行SOLO水平层次统计，结果如图2所示。

图2 2016-2020年高考全国卷Ⅲ化学部分SOLO水平层次统计图

对图2中2016年全国卷Ⅲ化学部分SOLO水平层次占比进行细分，结果如表1所示。统计分析发现，试卷中没有抽象拓展结构E的考点。从图2扇形统计图可以非常直观的看出，占比最大的是多点结构M的试题，说明试卷主要注重于考查学生的基础知识及对基础知识的简单应用，在学习过程中，学生只要掌握基础知识且具备知识迁移能力，便能解答大多数M水平层次的试题并取得到较为理想的成绩。

表1 2016年高考全国卷Ⅲ化学部分SOLO水平层次统计分析*

对图2中2017年全国卷Ⅲ化学部分SOLO水平层次占比进行细分，结果如表2所示。与表1相比，2017年的SOLO水平层次分布更加全面，其4个层次均有涉及，增加了2016年试题中没有的E水平层次试题。从图2可看出，占比最大的依旧是多点结构M水平层次，其次是关联结构R水平层次，说明试卷依旧特别注重学生对基础知识的积累和应用，贴合大多数学生的认知结构。与此同时，试卷也增加了一定的难度，优化了高考的选拔功能，使高考不局限于选拔“会考试”的人，更是选拔能灵活运用知识，并且拥有创新思维的人才，符合新课程改革下素质教育的内涵。这要求学生不仅要能对教材基本知识进行迁移，还要能将已知知识与题目中所给的信息进行联系，推导出题目未给出的知识，构建新的知识体系，运用新的知识体系解答试题。

对图2中2018、2019年全国卷Ⅲ化学部分SOLO水平层次占比进行细分，结果如表3和表4所示。2018年与2019年试题覆盖了SOLO水平层次的四个层次，说明试题对学生思维水平的考查比较全面。与2017年相似，M水平层次占比最多分别达到48%和50%，而不同的是U水平层次分别达到24%和23.3%，是试卷中占比仅次于M水平的SOLO水平层次，相比2017年的12.9%增长比较明显，说明试题增大了学生对基础知识和基本概念掌握的考查。另外，E水平层次也由上一年的3.0%增长到8.0%和6.7%，说明试题在注重学生基础知识积累的前提下，也提高了对学生抽象思维水平的考查，与核心素养所传达的理念相呼应。这要求学生不仅要牢记课本中的基础知识，还能够根据题目中所给的相关要素，运用已有的认知经验将题目进行整合、思考，类推出题目中未知的信息，并运用到解答问题的过程中。这也要求教师在教学中既要以学生掌握科学文化基础知识与基本技能为主要目的，同时也要注重培养学生的抽象思维与创造能力。

表4 2019年高考全国卷Ⅲ化学部分SOLO水平层次统计分析

对图2中2020年全国卷Ⅲ化学部分SOLO水平层次占比进行细分，结果如表5所示。试题总体来说，依旧覆盖SOLO水平层次的四个方面，对学生的能力水平考查全面。根据图2可知，U水平层次占比10.7%，相比上年有所下降，增加了M水平层次和R水平层次的占比，说明试题并不局限于学生停留在知识表面，而是培养学生活学活用的能力。M水平层次占比依旧最大，说明高考试题依旧更加注重学生基础知识的掌握与运用，以及对学生知识点的全面考查，E水平层次占比3.6%，相比上一年有所下降。结合以上分析，说明试题注重对学生的化学基础知识，及核心内容的考查，并侧重于对高中化学主干知识与基本技能的综合考查，强调了学生的思维过程和学科能力的作用，突出了对学生解决实际问题的能力的综合考查[6]。这要求学生对知识的掌握不能只停留在课本中，还要能将识记的知识灵活的运用在实际问题当中。

表5 2020年高考全国卷Ⅲ化学部分SOLO水平层次统计分析

基于2016-2020年全国卷Ⅲ化学部分SOLO水平层次统计与分析，得出SOLO水平层次变化，如图3所示。从图3发现，近五年的高考试题中，占比最大的一直是多点结构M水平层次的试题，占比最小的是抽象拓展结构E水平层次的试题，说明高考试题重点考查学生对基础知识的掌握。R水平层次的试题，U水平层次和E水平层次在近五年的试题中，虽然有小浮动，但其变化也不大，趋于相对稳定状态[7]。总体来说，近五年来高考全国卷Ⅲ化学试题SOLO水平层次相对稳定，对学生的思维能力的考查也趋于稳定。

图3 2016-2020年高考全国卷Ⅲ化学部分SOLO水平层次变化对比折线图

因此，学生在面对高考试题时要学会放平心态、回归教材，深入理解教材，将教材中的知识转化为自身的认知结构，在此基础上，对自身已有的知识进行加工、整合并举一反三、触类旁通地运用到解题过程中。遇到E水平层次的试题，学生要学会冷静思考，通过分析题目中已知的信息，将自己已有的知识经验与题目中已知的信息相结合，并进行逻辑转换，探索其中的信息，使问题得以解决。

2 备考建议

通过对2016-2020这五年高考全国卷Ⅲ化学部分SOLO水平层次的横向与纵向的研究比较，总结出高考复习阶段的备考建议如下：

1)回归课本掌握必考知识

以上分析结果说明，考查学生单点结构U和多点结构M水平层次的试题占比很大，两项每年占比都在68%以上。故可以看出，高考试题着重于考查学生的基础知识，以及学生对基础知识迁移和运用的能力。所以，在进行高考总复习时，学生和老师都应该着重于回归课本，对课本上的知识点加强记忆与理解，并能将课本中的基础知识运用在实际解题过程中。

【例题1】(2016年全国卷Ⅲ第8题)下列说法错误的是()

A.乙烷光照条件下能与浓盐酸发生取代反应

B.乙烯可以用作生产食品包装材料的原料

C.乙醇室温下在水中的溶解度大于溴乙烷

D.乙酸和甲酸甲酯互为同分异构体

分析：此题主要考查学生对有机物的结构和性质的掌握，四个答案均属于多点结构M层次水平，其难度层次一般，要求学生能掌握必修二第七章中，有机化合物的结构与性质的知识点，知道乙烷与浓盐酸不发生反应，光照条件下能与卤素单质发生反应；使用乙烯可合成聚乙烯是食品包装材料；乙醇与水分子间存在氢键，所以室温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结构，判断出其分子式相同结构不同，属于同分异构体。熟练掌握这些知识便能快速得出A选项为正确答案。根据统计分析，像例题这样同等难度的试题，在近几年的高考试题中占比一直是最多的，对于基础较为薄弱的同学来说，复习着重于课本中的知识，掌握其知识点间的联系，能够将课本中的知识在题中灵活运用，便能解决试卷中的大部分题目。

2)挖掘图像信息突破关联结构层次

从以上研究中不难发现，在高考试题中，关联结构R水平层次的试题多以图像分析题的形式呈现。因此，要想突破这类题型，学会挖掘图像信息尤为重要。例如，每年对化学平衡知识的考查，几乎都是与图像相结合进行考查的，化学平衡类的图像分析，不仅要求学生对基础知识有所掌握，而且对学生的逻辑分析能力、推断能力、信息整合能力都有较高的要求，属于R水平层次的试题。在复习备考时，学生应紧扣图像信息，对知识进行整合，并将已有知识经验与图像中的信息相结合，进行综合分析，再根据题干进行解答[8]。

【例题2】(2018年全国卷Ⅲ第12题)用 0.100 mol·L-1AgNO3滴定 50.0 mL 0.0500 mol·L-1Cl-溶液的滴定曲线如图所示。下列有关描述错误的是( )

A.根据曲线计算可知Ksp(AgCl)的数量级为10-10

B.曲线上各点的溶液满足关系式c(Ag+)·c(Cl-)=Ksp(AgCl)

C.相同实验条件下，若改为 0.0400 mol·L-1Cl-，反应终点c移到a

D.相同实验条件下，若改为 0.0500 mol·L-1Br-，反应终点c向b方向移动。

分析：此题是对难溶电解质平衡及沉淀转化本质的考查，要求学生会运用图像中的信息，并联系已有知识进行解答，对学生知识的整合和分析能力要求较高，属于关联结构水平R层次的试题。A选项需要学生知道沉淀滴定达到滴定终点时曲线斜率突变，故得出c为滴定终点，并能从图中得到信息此时的-lgc(Cl-)=5，即c(Cl-)=105,根据沉淀溶解平衡计算出Ksp=10-10，所以A选项正确；B选项需要学生知道曲线上的点都是沉淀溶解平衡的点，Qc=(Ag+)·c(Cl-)=10-10=Ksp(AgCl)得出B选项正确，此选项相对简单。C选项要求学生掌握溶度积常数只随温度改变而改变，改变滴定反应液浓度不改变溶度积常数，并要求学生能根据新的Cl-浓度，计算出所需AgNO3溶液为 20 mL，得出C选项错误；D选项需要学生根据AgBr比AgCl更难溶，达到沉淀溶解平衡时Br-的浓度更低，-lgc(Br-)值更大，消耗AgNO3溶液的体积不变，得出D选项正确[9]。此题主要考查沉淀溶解平衡相关知识，看似复杂其实只需明确沉淀溶解平衡时的关系式，把握图像反映的信息，便能迎刃而解。

3)开拓思维探索抽象拓展结构层次

从试题中分析看出，抽象拓展结构E水平层次的试题占比量很少，这类题经常出现在必修部分的非选择题，或选修部分最后一题的最后一空或两空，难度大但分数占比不高，对于基础较薄弱的同学，对这类型的题可做适当的取舍，但对于基础较好的同学来说，探索解决这类题至关重要。高考属于国家选拨人才的考试，而这类题的设计也正是为了选拔优秀的人才，所以探索并解决抽象拓展结构E水平层次的试题，对于想要进入名校的学生来说尤为重要。解决这类型的题，除了要求学生对基础知识牢牢掌握外，还要求学生能对已知素材进行编码，理解已知信息与抽象原理的关联，做出假设，并应用到未知情境中，超越问题本身，归纳多种信息，并进行抽象概括[10]，对学生综合能力要求较高。面对此类试题，学生要根据题中给出的相关信息进行大胆尝试、主动探索其隐含的信息及知识。

【例题3】(2020年全国卷Ⅲ第27题)某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe、及其氧化物，还有少量其他不溶性物质。采用如下工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体(NiSO4·7H2O)：[注：题中的(1)-(3)题省略]

溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：

金属离子Ni2+Al3+Fe3+Fe2+开始沉时(c=0.01 mol·L-1)的pH7.23.72.27.5沉淀完全时(c=1.0×10-5 mol·L-1)的pH8.74.73.29.0

回答下列问题：

(4)利用上述表格数据，计算Ni(OH)2的Ksp=(列出计算式)。如果“转化”后的溶液中Ni2+浓度为 1.0 mol·L-1，则“调pH”应控制的pH范围是。

3 结语

本文基于SOLO分类理论，对2016-2020年高考全国卷Ⅲ化学试题进行分类分析，结果发现，近五年的高考化学试题，主要考查单点结构U水平和多点结构M水平。其他层次的考查较少，说明高考试题对学生思维水平考查适中，有良好的区分度，并且注重学生对基础知识的迁移以及运用[12]。

这就要求教师在课堂教学中要立足于课本，加强学生对基础知识的掌握。同时，教师不仅要注重培养学生的综合能力，引导学生紧握题干中的有利信息，并将题干中的信息与已有的知识经验相结合，从而达到解决问题的目的，更要鼓励学生从多角度思考问题，培养学生的创新思维和创造能力。