付 伟，齐海燕

(长春师范大学物理学院，吉林长春，130032)

2019年，教育部颁布的《中国高考评价体系》明确提出，要立足全面发展育人目标，构建包括“核心价值、学科素养、关键能力、必备知识”在内的高考考查内容体系。[1]2022年高考物理乙卷依托此评价体系，强化了基础性考查，优化了情境设计，增强了试题灵活性，深化了关键能力考核。借助SOLO分类理论，本研究以2022年高考物理乙卷为样本，分析高考物理试题所考查的思维层次水平，以期有效发挥高考命题的积极导向作用，引导教学减少死记硬背现象，促进高中物理育人方式改革。

一、SOLO分类理论概述

SOLO分类理论由澳大利亚学者约翰·B.彼格斯和凯文·F.科利斯在EvaluatingtheQualityofLearning：TheSOLOTaxonomy一书中提出，SOLO(Structure of Observed Learning Outcome)意为“可观察到的学习结果的结构”。[2]如图1所示，彼格斯将学生学习的水平由低到高分为五个不同的层次，即前结构水平(P水平)、单点结构水平(U水平)、多点结构水平(M水平)、关联结构水平(R水平)、拓展抽象结构水平(E水平)。[3]这五个层次可以描述学生在特定的视角解答特定问题时的表现，反映出学生思维由浅入深的变化过程，表现出由不能胜任到专家水平的转变。

图1 从不能胜任到专家水平的SOLO能力层次图[3]

二、研究内容

(一)研究样本

本研究的样本为2022年高考物理乙卷试题，试卷总分110分。其中，第14—17题是单项选择题，每道题6分；第18—21题是多项选择题，每道题6分；第22—23题是实验题，分值分别是5分和10分；第24—25题是计算题，分值分别是12分和20分；第33—34题为选做题，任选一题作答，分值均为15分。

(二)SOLO思维层次划分标准

SOLO思维层次划分标准是本研究的关键，决定研究结果的深度。SOLO分类理论提出五种能力层次结构水平，“前结构水平”指学生回答问题时思维混乱，无法正确回答问题。因为高考是正式的选拔性考试，试题本身无法体现这种能力水平，所以本研究在研究高考试题体现的思维层次时将其去除。

高考物理试题分为实验题与非实验题，两种类型试题考查学生能力的侧重点有所不同。为了更加科学地评价高考物理试题体现的能力结构，本研究编制了非实验题SOLO思维层次量表和实验题SOLO思维层次量表(表1、表2详见文后延伸出版二维码)。对非实验物理试题的SOLO思维层次界定，本研究以高凌飚教授提出的高考物理试题能力结构为基础，即根据高考物理试题所体现的知识要求、问题情境、数学工具的不同，对试题进行层次划分[4-5]，参考何苗等人提出的以题目涉及知识点个数及其联系的密切程度为划分依据[6-7]，得到非实验题SOLO思维层次量表。对实验题SOLO思维层次量表的编制，本研究参考吴凡等人对实验题SOLO层次的划分[3，6，8]，进一步综合和优化三项研究成果后得到了实验题SOLO思维层次量表。

三、SOLO思维层次统计与分析

(一)SOLO思维层次总体分布

按照上述的非实验题SOLO思维层次划分标准和实验题SOLO思维层次划分标准，本研究对2022年高考物理乙卷试题进行统计分析(表3、表4、表5详见文后延伸出版二维码)。一是统计所有试题所属的知识板块、具体的知识点及其SOLO思维层次。二是为了得到详细的SOLO思维层次分布，分别统计不同知识板块和不同题型的SOLO思维层次。

由表4可知，2022年高考物理乙卷的知识点考查全面，力学和电磁学知识点考查居多。以选做第33题为例，四个SOLO思维层次所对应的分值分别为：U水平10分，M水平32分，R水平59分，E水平9分。以选做第34题为例，四个SOLO思维层次所对应的分值分别为：U水平15分，M水平27分，R水平59分，E水平9分。无论选做哪道题，四个SOLO思维层次中R水平考查比例均为最大。

力学知识板块总分值为59分，此知识板块下，R水平侧重要求学生理解多个知识点并整合，分析具体情境中的问题。例如，选择题第20题要求理解F-t图像的含义，分析物块的运动状态，受力情况及外力F和摩擦力做功情况。E水平要求学生在理解基础知识的基础上，把已知的结论推广并应用，对学生能力要求较高。例如，第25题(2)涉及的知识点有动量守恒定律，要求运用微积分的思想求解弹簧的最大压缩量。电磁学知识板块总分值为30分，电磁学考查学生的思维能力要求比力学低，U、M、R三种思维水平层次比例比较均衡，要求学生既理解单个知识点，又会综合分析问题。原子物理知识板块总分值为6分，涉及的知识点有能量子、波长与频率关系、能量守恒定律等，题目情境新颖，综合性较强。热学知识板块第33题与振动和波、光学知识板块第34题为选做，总分值各自为15分。其中，第33题(1)涉及的知识点有理想状态气体方程、热力学第一定律的应用，要求学生会分析T-V图像，属于M水平；第34题(1)为两小问，涉及波长与波速关系、波的干涉，要求学生记忆公式代入计算即可，属于U水平。

由表4可知，选择题考查的SOLO思维层次中M水平占18分，R水平占30分，R水平占比最大。虽然选择题为客观题，但题目并没有考查知识点的简单记忆，而是侧重考查学生判断推理和综合分析的能力。实验题考查的SOLO思维层次中U水平占6分，M水平占9分，只考查操作和简单的实验步骤，未涉及实验设计。计算题考查的SOLO思维层次中U水平占4分，R水平占19分，E水平占9分。计算题第24题(2)考查焦耳定律算焦耳热，比较简单，属于U水平；第24题(1)和第25题涉及多个知识点，综合性较强，具有一定的选拔功能。结合表4可知，选做题第33题考查的SOLO思维层次中M水平占5分，R水平占10分；选做题第34题考查的SOLO思维层次中U水平占5分，R水平占10分。总体来看，选做题第33题的难度略大于第34题。

(二)基于SOLO思维层次的高考试题分析

1.单点结构水平

实例1：介质中平衡位置在同一水平面上的两个点波源s1和s2，二者做简谐运动的振幅相等，周期均为0.8s。当s1过平衡位置向上运动时，s2也过平衡位置向上运动。若波速为5m/s，则由s1和s2发出的简谐横波的波长均为m。

分析：该题选自2022年高考物理乙卷第34题第1小题的第1问，是选做题。考查学生对于波长公式记忆与应用，波长λ=νT，将题目所给数据直接代入公式计算就可得到结果。本题属于U水平。

2.多点结构水平

实例2：用雷达探测一高速飞行器的位置。从某时刻(t=0)开始的一段时间内，该飞行器可视为沿直线运动，每隔1s测录一次其位置，坐标为x，结果如表6所示。

回答下列问题：

根据表中数据可判断该飞行器在这段时间内近似做匀加速运动，判断的理由是：。

分析：该题选自2022年高考物理乙卷第22题第1小题，是实验题，考查学生对物体做匀加速直线运动条件判断。本题需要算出每秒飞行器对应的位移，根据Δx=aT2计算飞行器加速度为定值，判断飞行器在做匀加速直线运动。根据实验题SOLO思维层次划分标准，该题要求学生能够根据表格数据分析实验现象，结合正确回忆再现知识点，简单处理实验数据。因此，此题属于M水平。

3.关联结构水平

实例3：如图2所示，一不可伸长的细绳的上端固定，下端系在边长为l=0.40m的正方形金属框的一个顶点上。金属框的一条对角线水平，其下方有方向垂直于金属框所在平面的匀强磁场。已知构成金属框的导线单位长度的阻值为λ=5.0×10-3Ω∕m。在t=0到t=3.0s时间内，磁感应强度大小随时间t的变化关系为B(t)=0.3-0.1t(SI)。求t=2.0s时金属框所受安培力的大小。

图2 2022年高考物理乙卷第24题

4.扩展抽象结构水平

实例4：如图3所示，一质量为m的物块A与轻质弹簧连接，静止在光滑水平面上，物块B向A运动，t=0时与弹簧接触，到t=2t0时与弹簧分离，第一次碰撞结束，A、B的v-t图像如图4所示。已知从t=0到t=t0的时间内，物块A运动的距离为0.36v0t0。A、B分离后，A滑上粗糙斜面，然后滑下，与一直在水平面上运动的B再次碰撞，之后A再次滑上斜面，达到的最高点与前一次相同。斜面倾角为θ(sinθ=0.6)，与水平面光滑连接。碰撞过程中弹簧始终处于弹性限度内。求第一次碰撞过程中，弹簧压缩量的最大值。

图3 2022年高考物理乙卷第25题

图4 2022年高考物理乙卷第25题第2小题

分析：该题选自2022年高考物理乙卷第25题第2小题。虽然该题的情境比较新颖，与传统的v-t图像有所区别，但是所应用的还是传统的方法。因A物体的接触面并不一直是光滑曲面，而是变化的，所以需要学生结合多方面知识进行综合运用，学会看懂图像的含义。图像不是传统的速度时间图像，而是有比例的，图像本质的运用方法还是一样的。设弹簧在压缩过程中的某时刻A、B上的速度为vA、vB，根据动量守恒定律mvA+mBvB=(m+mB)ν0，得(v0-vA)∕(vB-ν0)=mB∕m=5，取极小时间段Δt有(v0-vA)Δt∕(vB-ν0)Δt=5，sA∕sB=5，将0—t0这段总时间连续分成众多极小时间段Δt，则每小段均满足sA∕sB=5(如图5所示，下方蓝色矩形为sA，上方红色矩形为sB)，得sA总∕sB总=5，sA总=0.64v0t0，弹簧压缩量最大值为xmax=sA总+sB总=0.64v0t0×6/5=0.768v0t0。该题考查动量守恒定律、图像法等知识点，出题情境新颖，需要学生将已学习的方法推及更广泛领域解决问题，属于E水平。

图5 2022年高考物理乙卷第25题第2小题分析

四、研究结论

从整体上看，2022年高考物理乙卷物理试题考查的四种SOLO思维层次比例呈现明显的梯度分布，有较好的区分度。R水平层次的试题最多，占总分值的50%以上，反映出高考物理试题倾向于考查学生综合分析问题的能力。其次是M水平、U水平，而E水平的考查占比最低。简单的基础知识和复杂抽象的难题点到为止，从侧面体现出高考对学生基础性、综合性、应用性和创新性能力的考查要求。

从知识板块上看，2022年高考物理试题考查的知识覆盖面较为广泛，仍以力学和电磁学为主体。力学考查牛顿第二定律、动量定理、动量守恒定律、受力分析等核心知识点；电磁学考查对基本概念的理解与应用，多个知识点的综合分析；原子物理出了一道选择题，立意较为新颖；热学板块出了一道选考题，振动与波、光学出了两道选考题，难度相近。

从题型上看，2022年高考物理试题的选择题R水平占比较高，具有一定的综合性；实验题较为基础，主要考查一些操作和简单分析计算，未涉及复杂计算和设计性实验；计算题的压轴题较为综合，需要学生具备一定的迁移能力。每道选做题分为两个题目，第一个题目较为基础，第二个题目需要学生具备一定的推理分析能力。

五、教学建议

(一)改变教学策略，提高课堂效率

教师可以先利用SOLO分类理论了解学生的思维水平层次，根据学习的需求，制订合适的教学目标，并将教学目标细化，设置成具体的学习任务，层层递进安排教学内容，确保单点结构水平(U水平)、多点结构水平(M水平)、关联结构水平(R水平)和扩展抽象结构水平(E水平)间的思维水平由浅入深、循序渐进。在教学过程中，教师应根据认知水平程度，循序渐进地进行教学，让学生能够跟得上教师的教学步伐，从本质上提高课堂教学效率。

(二)培养学生物理知识综合运用能力

通过对2022年高考物理乙卷试题进行分析，发现单点结构水平、多点结构水平、关联结构水平和扩展抽象结构水平四个层次的能力都有所体现，但关联结构水平的试题占50%以上，说明高考更注重考生综合分析问题的能力。物理学科主要研究事物本质及其规律变化，需要学生具有一定的逻辑思维能力和抽象思维能力。学生的思维层次逐渐由单点U水平过渡到扩展抽象E水平，而SOLO分类理论将不同的知识及考查难度进行划分，对培养学生物理知识综合应用能力有一定的指导作用。在这个思维累积变化的过程中，教师需要引导学生将各个知识点串联起来，建立自身的知识体系，帮助学生构建认识复杂问题的方法策略，以培养学生的综合运用能力。

(三)回归教材，培养迁移能力

高中物理课本是根据《普通高中物理课程标准(2017年版2020年修订)》编写的，是学生的学习资料，是教师的教学工具，也是出题人编制高考试题的重要参考资料。这需要教师引起足够重视。例如，2022高考物理试题乙卷压轴题第二问比较抽象，用图像法解决弹簧压缩量的最大值最为简单，而物体运动的v-t图像与时间轴围成的面积是物体运动的位移。虽然教师在平时教学中经常强调这方面的内容，但学生对此内容的理解仅停留在理解记忆阶段，没有迁移到与其有相同原理的题目中。对此，在教学过程中教师要引导学生用基本方法解答不同情境中的物理试题。

(四)提升数学计算能力

物理考试大纲要求学生具有应用数学处理物理问题的能力。数学作为一门基础学科，在自然学科中得到了广泛应用，在物理科学表现得尤为突出。从高考题中可以看出，大多数物理试题都涉及数学应用。统计发现，在高考试题中，函数、图像法及数形结合等方法在考试中反复出现，值得教师重视。[9]在日常教学过程中，教师要适当详细讲解数学知识和方法，让学生打好数学基础，特别是熟练掌握常用数学知识和数学方法，以应对不同情境的物理试题。