基于SOLO理论的物理教学设计研究

杨虹　苏超

摘 要：本文阐述了如何应用SOLO认知分类理论指导高中物理教学设计的过程和方法.以“曲线运动”为例，依据SOLO认知分类理论确定教学目标，教学策略、方法以及教学顺序.用实践表明，使用SOLO认知理论指导高中物理教学具有可行性且意义深远.

关键词：SOLO认知理论;高中物理;曲线运动;教学设计

文章编号：1008-4134（2019）13-0043 中图分类号：G633.7 文献标识码：B

作者简介：杨虹（1986-），女，浙江嘉兴人，硕士，中学一级教师，研究方向：中学物理学科教学;

苏超（1986-），男，河北石家庄人，硕士，中学一级教师，研究方向：中学物理学科教学.

1 SOLO认知分类理论的内涵

SOLO是英文“Structure of the Observed Learning Outcome”的简称，即：可观察到的学习成果的结构.该分类理论是由澳大利亚著名学者比格斯（John B-Biggs）和科利斯（Kevin F Collis）在研究皮亚杰的认知发展阶段学说的基础上提出的[1].它提倡从具体知识点的结构复杂性来对认知水平进行分层评价.

皮亚杰提出的传统认知理论把“运算能力”作为认知水平划分的标志，将人从出生开始分成四个认知发展阶段：感知运动阶段（0-2岁之间）;前运算阶段（2-7岁之间）;具体运算阶段（7-12岁之间）;形式运算阶段（12-17岁之间）.上世纪70年代，科利斯用一系列的“具体思运”的理论覆盖了皮亚杰的“运算能力”，把认知发展阶段分类细化为五个阶段：前运演阶段（4-6岁）;初级具体运演阶段（7-9岁）;中级具体运演阶段（10-12岁）;具体概括运演阶段（13-15岁）;形式运演阶段（16岁以后）.以学习者的年龄来进行认知发展阶段的划分是纯假设的概念，对学习者个体没有实际意义，对此比格斯等人将它称为“假设的认知结构”（Hypothetical Cognitive Structure，简称HCS）.若简单根据皮亚杰的认知分类法给学生贴标签的话，就无法很好地分析出学生在某个问题上真正的认知水平.

人在认知方面确实存在着整体的阶段性，但是常常会出现在具体问题上表现出来的认知水平与整体阶段性不相符的情況[2].因此，仅仅从整体阶段性来分析学习者的认知水平的话，很容易使教学者在教学设计过程中出现问题.而SOLO分类理论是以学习者对具体问题的认知情况为分析对象，是对某个具体问题的认知评价，对学习者的认知水平分析更加精确，更好地帮助教育者及时掌握学习者的真实的认知水平.因此SOLO分类理论被称为“可观察的学习结果的结构”[3].

SOLO分类理论认为对学习者的学习结果的分类可以分为以下五个层次[2]，其内涵及对应的思维能力分析见表1.

SOLO分类理论的五种思维层次可以形象地用图1来表示.

SOLO分类理论的五种思维层次是逐渐递增的，前三种思维水平属于量的积累;而后两种属于质的改变，知识点之间的联系较多，对学生思维能力和解决问题的能力提出了更高的要求.用SOLO分类理论来分析人的思维能力是一种合理的方式.

2 物理教学设计的内涵

物理教学设计作为课堂教学的重要环节，其主要任务包括教学目标设计、教学策略、方法设计、教学过程设计以及教学评价等活动;是针对教学系统、解决教学问题的一种设计活动[4].一个好的教学设计能够增加课堂教学活动的有效性和可控性，提高课堂教学效率.SOLO分类理论的五个认知层次对于物理教学设计有独特的指导意义.基于SOLO理论的教学设计以学生对具体知识点的认知水平为研究重点，注意学生问题理解的水平和解决问题时表现出的思维深度，有利于教师在教学过程中调整教学方法策略，提高课堂效率.

3 SOLO认知理论对物理教学设计的指导作用分析

SOLO分类理论在设计教学目标，选择教学方法，确定教学重点和难点，设计教学过程等方面都具有其他理论不具备的优势[5].本文将通过必修2第五章第一节“曲线运动”的教学设计为例，分析SOLO认知分类理论对教学设计的指导意义.

3.1 SOLO认知理论下的教学目标

教学目标是界定高中物理教学内容、教学深广度的标准，是学生学业评价的重要依据[6].每位教师应认真学习、准确把握.为了能够使教学活动最终达成预定的教学目标，我们在进行教学设计时，必须将一切活动都在以实现它的前提之下进行.对书本内容进行认知水平分析，能够更加高效地完成既定目标.SOLO分类理论评价体系依据学习结果监控学生的思维过程，同样也为物理教学目标分类提供了依据.高中物理新课程标准提出：“物理学科核心素养是学生在接受物理教育过程中，通过学习物理知识与技能、思想与方法逐步内化形成的适应个人终身发展和社会需要的，具有物理学科特征的必备品格和关键能力.”物理学科核心素养充分体现了物理教学育人价值，指向物理教学的根本目标，指导物理教学过程的有效实施.要求高中物理将核心素养分四个维度：物理观念、科学思维、实验探究、科学态度与责任来实现教学目标.物理课程标准对目标划分了不同的水平，这些目标水平与SOLO理论中的五种学习成果的对应关系见表2.

3.2 基于SOLO认知理论的教学策略、方法

SOLO分类理论明确了教学目标的思维层次，能够对我们接下去教学设计中的教学策略和方法有很好的指导作用.学生思维层次从单点到多元结构的变化，其实只是一个量的积累变化的过程，教师只要进行适当的引导及扩充，学生的思维水平就可以得到提升.而发展到关联结构水平时，学生的思维品质将发生质的变化，需要有知识点之间的内在联系进行思维整合的一个过程，教师在教学上应想办法，帮助学生形成这些看似独立的知识点之间的联系，并且提供方法，帮助学生构建认识复杂问题的方法策略，加深自身的思维深度.对相应思维层次的教学环节和时间进行设置，能够更加高效地进行教学和提升学生的思维品质.

案例分析：《曲线运动》基于SOLO认知理论的教学策略、方法分析见表4.

从上面的案例我们可以看出，不同思维程度的认知水平要求教学者使用不同的教学方法.思维程度较浅的，可以通过简单的视频、图片、生活实践总结得出结论;在实现较高思维层次的教学目标时，必须通过相对较多的教学引导，循序渐进地刺激学生的思维深度、广度，从而实现学生思维的进步[7].

3.3 SOLO认知理论指导下的教学顺序安排

教学顺序的安排往往是由知识点的难易程度和几个知识点的内在关联性决定的.SOLO认知分类理论在教学目标的分析上对本节内容的思维难度进行了划分，因此它对进行教学順序的安排有很好的指导和参考作用.比如说：曲线运动的概念，作为一个单一结构认知水平（U水平）的知识点，再结合教材安排、认知规律等将其放在课堂的开始阶段，是比较正确处理顺序;“曲线轨迹与合外力以及速度方向三者之间的关系”作为一个关联结构水平（R水平）和抽象结构水平（E水平）的知识点，在确保学生已经掌握与此相关的单一知识点的基础之上，再通过教师设计的演示

实验和问题引导下，引导学生逐步加深自己的思维深度，将其放在本节课的最后阶段来进行讨论分析，处理得当.本节课具体的教学流程如图2所示.

4 结束语

基于SOLO认知分类理论的物理教学设计可以很好地提升学生的思维深度，触发学生思考问题的积极性和主动性.同时也帮助教学者在进行教学设计时能够更好地从学生思维的水平出发，设计出更适合学生思维水平的教学过程.本文尝试用SOLO认知分类理论来指导教学设计，是一种科学的尝试，并且通过实践证明也是一种可行的方案.

参考文献：

[1]Tracy Wilson Smith & Susan A. Colby. Teaching for Deep Learning[J]. The Clearing House： A Journal of Educational Strategies， Issues and Ideas， Volume 80， 2007 - Issue 5， Pages 205-210.

[2] Kevin Warburton. Deep learning and education for sustainability[J]. International Journal of Sustainability in Higher Education. Volume 4，2003 - Issue 1， Pages 44-56.

[3]（澳）彼格斯，科利斯著.学习质量评价：SOLO分类理论可观察的学习成果结构[M].北京：人民教育出版社，2010.

[4]张娟娟，任新成.SOLO分类理论在高中物理课堂中的应用——以“摩擦力”的教学为例[J].才智，2018（31）：64+66.

[5]干伟，袁令民，刘玲等.量变到质变，基于SOLO分类评价导学案提高课堂效率的研究[J].物理教师，2018，39（07）：8-12.

[6]郑洁梅.SOLO分类理论在高中物理教学目标设计中的应用研究[D].苏州：苏州大学，2013.

[7]邹雪晴，汪弘，张杨等.基于SOLO分类理论的深度学习评价——以高中“机械能”为例[J].物理教师，2018，39（06）：15-17.

（收稿日期：2019-03-15）