基于SOLO分类理论的高中物理教学设计

胡君毓 李树明 高思镯 朱典禹 周金凤 冯国林

摘   要：文章基于SOLO分类理论，以物理学科核心素养为导向，结合课标、教材和学情，设计出符合高中学生认知发展水平的物理教学设计，以“闭合电路的欧姆定律”为例，通过设置前测题了解学生的学习起点，设置具体的教学环节促进学生的知识建构，设置评价题了解学生的学习效果，形成一个完整有效的教学设计，促进学生物理学科核心素养的发展，提高学生物理学科关键能力。

关键词：SOLO分类理论；高中物理；教学设计

引言

学生的认知发展过程是螺旋上升的，包含不同的发展阶段，每个阶段对应的思维水平是递进的，基于SOLO分类理论的学习进阶可以细致地观察学生思维水平的发展节点^{[ 1 ]}。高中物理课程难度高、内容多，在传统的物理教学模式下，教师在知识讲授过程中较缺乏关联逻辑，学生掌握的物理知识存在多、乱、散等情况，而SOLO分类理论可以很好地促进教学设计各环节和知识点之间逻辑的建立，促进学生认知逻辑化和结构化。为落实新课程改革提出的发展学生物理学科核心素养和提高学生物理学科关键能力，教师在进行教学设计时要了解学生的认知发展水平，根据学生认知发展的需求，设计出符合学生认知发展水平的循序渐进的教学环节，在宏观上把控教学，使各环节层层递进、环环相扣，促进学生自主建构知识框架^{[ 2 ]}。

1  SOLO分类理论及其在高中物理教学设计中的可行性

1.1  SOLO分类理论简介

“SOLO”的英文全称是“Structure of the Observed Learning Outcome”，彼格斯按照从低到高的顺序把学生针对某一问题的思维划分为五个水平 ^{[ 2 ]}。笔者根据自己对每个层次的理解分解为如图1所示。

1.2  SOLO分类理论在高中物理教学设计的可行性分析

设计一个完整的教学要综合关注学生、教材、方法、评价等方面，SOLO分类理论的五个水平循序渐进、逻辑灵活，可根据不同的情境进行不同的表述，只要符合“前—单点—多点—关联—抽象拓展”思维五个逻辑水平即可，因而其对逻辑性较强的高中物理教学设计具有独特的优势和指导作用，例如教学设计初始阶段的学情分析，可以通过设计几道层次渐进的前测题，分析学生的学习起点，但是前测题的水平不要高于多点结构水平，难度过高则失去了前测的意义。

以SOLO分类法为理论基础设计高中物理教学，分析学生的学习需要，充分发挥学生的主体地位，很好地落实了“以人为本，立德树人”的教育理念，有助于促进学生知识结构化和逻辑化，也有助于教师对繁难知识点进行分步设计，理清教学逻辑，在一定程度上提高了教师的教学水平，同时SOLO分类理论在设计教学目标、选择教学方法、确定教学重难点和设计教学过程等方面都具有其他理论不具备的优势。

2  SOLO分类理论在高中物理教学设计的思路建构

教学设计思路建构，主要是指基于课标、教材、学情、目标、重难点等分析并结合学科核心素养进行教学流程设计，即建立教学设计的大框架，以下以高中物理必修3第十二章第二节“闭合电路的欧姆定律”为例。

2.1  基于教材分析、以课标为导向确定教学目标

笔者通过研读教材可知本课的教学内容是从能量的角度认识电源并引入电动势的概念，然后通过功能关系分析得出闭合电路的欧姆定律，通过对本课的学习能使学生从部分电路的认知上升到全电路规律的掌握，又能从静态电路的计算提高到对含电源电路的动态分析及推演。根据《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称课标）对这节课的要求“理解闭合电路欧姆定律，会测量电源的电动势和内阻”^{[ 3 ]}。基于物理学科核心素养和SOLO分类理论，笔者确定教學目标如表1所示。

2.2  基于学情分析、以目标为导向确定教学重难点

学生通过之前的学习，在知识层面，初步了解了电源的概念和静电力做功与电能转化，能够理解静电力做功与电荷量、电势差的关系，但不能从能量角度理解电源，也不了解非静电力和电动势，对于路端电压、电动势、电压容易产生混淆；在思维层面，对于外电路例如并联电路等的分析较为熟悉，为本节课的学习打下一定基础，但由于之前学习的知识较为浅显和片面，容易在本课学习中产生思维困顿和认知冲突。根据2.1中确定的各水平教学目标，结合学情分析，笔者将本课的教学重点确定为从能量角度理解电源和电动势概念，应用功能关系推导闭合电路欧姆定律并进行相关的电路分析和计算，理解路端电压与负载的关系，教学难点为分析路端电压与负载的关系并描绘图像。

2.3  基于SOLO分类理论、以核心素养为导向确定教学流程

通过对课标、教材、学情、目标、重难点等进行分析并以物理学科核心素养为导向，在SOLO分类理论的指导下，将“闭合电路的欧姆定律”的教学流程设计如图2。

3  SOLO分类理论在高中物理教学设计中的具体应用

根据上述分析设计如下教学过程，包括课堂前测、教学环节和习题评价三大部分。

3.1  课堂前测

基于SOLO分类理论，在开展本课教学之前，教师可以通过课前检测了解学生对于将要学习的知识点所处的思维水平，为本节内容的讲解做铺垫^{[ 4 ]}。教师可设计以下几道前测题对学生进行提问：

问题1：通过“电源与电流”的学习，我们知道电源是怎样一种装置？

预设：学生忘记电源的概念，处于前结构水平；学生能说出电源的概念，处于单点结构水平。

问题2：为什么接入电源的电路中，小灯泡能发光？

预设：学生对于这个现象是“知其然而不知其所以然”，即处于前结构水平；学生能够说出“電流”这个原因，处于单点结构水平。

问题3：初中阶段学习的欧姆定律适用条件是什么？

3.2  教学环节

以下对“闭合电路的欧姆定律”教学流程中的四个教学环节进行具体展开，其中每个环节包括：教学活动、设计思路、核心素养三个部分，如表2所示。

3.3  习题评价

本课的教学评价主要是在课堂结束之前检验学生对本课基础知识的掌握情况，通过改编一道习题来进行检验。

原题：在图3所示的电路中，E为电源电动势，r为电源内阻，R₁和R₃均为定值电阻，R₂为滑动变阻器。当R₂的滑动触点在a端时合上开关S，此时三个电表A₁、A₂和V的示数分别为I₁、I₂和U。现将滑动触点向b端移动，则三个电表示数的变化情况是怎样的？

分析：原题是一道选择题，在此不列出选项。本题是一道典型的电路动态分析题，考察了闭合电路的欧姆定律，串并联电路特点等知识，难度中等，找准题目中的不变量作为分析该题的起点是关键。原题的问法较为综合，初学者容易无从下手，不知道以什么为基点进行分析。

改进：笔者基于SOLO分类理论，通过不同层次的问题串的设计，展现思维层次的有序提高，具体操作为将原题的综合性问法拆解为四个小问题，难度和思维水平循序渐进，分别对应SOLO分类理论的四个水平，促进学生形成解题的思维逻辑链^{[ 5 ]}。

（1）电路中的总电流如何变化？（单点结构水平）

（2）电压表V的示数如何变化？（多点结构水平）

（3）电流表A₁的示数如何变化？（关联结构水平）

（4）电流表A₂的示数如何变化？（抽象拓展结构水平）

【改进意图】  通过改进后的题，可以循序渐进地引导学生求解问题，同时掌握电路动态分析的基本解题思路，通过难度递增的四个小问题，可以反映出学生对于本课知识点的掌握程度，可以判断学生所处的认知水平，以便后续改进教学。

4  总结

基于SOLO分类理论的高中物理课时教学设计是针对传统物理教学下教师在进行教学设计中没有将各环节知识点按照学生认知发展层级串联起来，导致学生无法建立起逻辑结构框架的问题的解决办法。笔者根据SOLO分类理论的五个递进层级，并以核心素养为导向，通过设计高中物理必修3中的“闭合电路的欧姆定律”这一课时，阐述SOLO分类理论在高中物理教学设计中的可行性，落实了“立德树人”的教育理念，促进学生物理学科核心素养的发展，发展学生物理学科关键能力。

参考文献：

［1］ 李爽，徐莹.基于SOLO分类理论的高中物理“机械能”学习进阶研究[J].中学物理，2021，39（23）：29-32.

［2］ 张静，朱巧萍，叶巧婷.SOLO分类理论在教学设计中的应用：以“摩擦力”教学为例[J].物理通报，2022（1）：83-88.

［3］ 中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）[S].北京：人民教育出版社，2017.

［4］ 李丽，齐海燕.基于SOLO分类理论的“牛顿第三定律”教学设计[J].教育观察，2021，10（35）：69-72.

［5］ 郭芳侠，李晓爽，王冰雪.进阶理论视野下物理习题结构设计及实践研究[J].中学物理，2022，40（5）：13-16.

*通讯作者