SOLO分类理论视角下的初中物理作业分层设计与实施建议

摘" "要：物理作业对于学生的知识理解、思维发展有不容忽视的促进作用，分层作业的实施不仅契合“双减”的政策精神，更能让因材施教落地，因此，要尽快推行作业的分层设计与实施。基于SOLO分类理论将作业划分为六个层次，并以动态电路专题为例，给出了各层次习题的示例及特征，最后针对作业分层的实施提出了建议。

关键词：SOLO分类理论；作业分层；动态电路

中图分类号：G633.7 文献标识码：A " " 文章编号：1003-6148（2025）1-0046-4

SOLO的含义为“可观察到的学习结果的结构”，我们可以分析学习者在回答某个问题的具体表现，根据其回答结构的复杂程度来判断学生的思维水平。《义务教育物理课程标准（2022年版）》提出，教师应了解学生的知识基础与能力水平，兼顾不同层次、不同类型的学生，因材施教［1］。作业是对课堂教学的深化和扩展，学生通过完成作业来实现思维水平的提升。但教师常常给学生安排相同的作业，忽略了学生之间的个体差异，久而久之，作业的成效也会减弱。因此，对物理作业进行分层设计，以适应不同学生发展的需求，便显得尤为重要。动态电路问题是初中物理教学的重点，学生学习的难点，也是初中物理学业水平考试的必考内容之一。因此，本研究以动态电路专题为例，结合SOLO理论对物理作业进行分层设计。

1" " 基于SOLO分类理论，建作业分层框架

SOLO分类理论是约翰·比格斯和凯文·科利斯教授基于皮亚杰的认知发展阶段论提出的，其含义是指“可观察到的学习结果的结构”［2］，我们可以通过参考学生的学习结果质量来反映学生对于知识的理解。比格斯根据学生在能力、思维操作、一致性与收敛、应答结构等方面的具体表征，将学生表现出来的思维水平分成五个不同的层级，思维水平由低级到高级依次是前结构水平、单点结构水平、多点结构水平、关联结构水平以及抽象拓展结构水平［2］。

高凌飚教授根据SOLO分类理论的基本观点，结合当前物理考试形式，认为考生要解答物理题需要具备三个方面的能力：一是对于物理知识的理解和应用能力，二是思维领域的想象、推理以及分析综合的能力，三是运用相关数学知识和工具解决物理问题的能力［3］。本研究基于高凌飚教授的观点，结合初中物理习题的特点，依据习题中问题情境的复杂程度、知识数量及联系的要求、思维操作（概括、归纳、演绎）的复杂程度三个方面将作业划分为六个层次，如表1所示。

2" " 以动态电路为例，探各层作业特征

2.1" " 单点结构层次作业示例及特征

【题目1】 如图1所示，闭合开关后，当滑动变阻器R1的滑片向右移动时，滑动变阻器接入电路中的阻值如何变化（" " " ）

A.阻值不变

B.阻值变大

C.阻值变小

【分析】 本题是常见的简单电路模型，没有任何实际情境。借助简单电路考查了滑动变阻器的使用原理。在解答本题的过程中，仅涉及到电阻丝长度影响电阻大小这一个知识点，学生只需知道“滑片向右滑，电阻丝长度变短，电阻变小”，即可解决本题，不需要知道其他知识点。因此，本题属于单点结构层次。

2.2" " 多点结构层次作业示例及特征

【题目2】 如图2所示，电源两端电压保持不变，R1为光敏电阻，阻值随光照强度的增大而减小。当开关S闭合时，如果将滑动变阻器R2的滑片P向右移动，且减小电阻R1上方的光照强度，则下列说法中正确的是（" " " ）

A.R1阻值变大，R2阻值变小

B.R1阻值变小，R2阻值变小

C.R1阻值变大，R2阻值变大

D.R1阻值变小，R2阻值变大

【分析】 本题是常见的简单电路模型，考查了光敏电阻与滑动变阻器的阻值变化情况。由题意可知，光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小，则可推理出：当光照强度减弱时，光敏电阻阻值变大。滑动变阻器的阻值与连入电阻丝的长度有关，且长度越长电阻越大。由题意可知，滑片向右滑，电阻变小。因此，在解答本题的过程中，涉及到电阻大小与电阻丝长度的关系以及光敏电阻随光照强度变化的特点2个相互独立的知识点。故本题属于多点结构层次。

2.3" " 低关联结构层次作业示例及特征

【题目3】 小强在中国科技馆的“科技与生活”展区看了“光敏电阻”的展品。他得知光敏电阻阻值随光照强度的增强而减小，于是设计了如图3所示的电路，电源电压不变，R1为光敏电阻，R2为定值电阻，闭合开关S，当照射到R1上的光线增强时，下列判断中正确的是（" " ）

A.电流表示数减小

B.电压表示数增大

C.电阻R1两端电压增大

D.电路消耗的总功率减小

【分析】 本题借助光敏电阻的情境，考查了由光敏电阻阻值大小变化而引起的动态电路。在解答本题的过程中，涉及到欧姆定律、串联电路中用电器间的电压关系、功率的计算3个相互关联的知识点，学生理解题意以后，综合考虑电路中总电阻、电流的变化，并结合电学规律与公式，经过计算可得出最终答案。故本题属于低关联结构层次。

2.4" " 中关联结构层次作业示例及特征

【题目4】 图4是小京设计的汽车油箱内油量不足时触发报警的电路，电源两端电压保持不变，电阻R1、R2，一个是定值电阻，另一个是压敏电阻。压敏电阻装在油箱内底部，其阻值随油箱中油量的减少而增大，当电压表示数大于某一值U时，就会触发报警。电压表示数为U时，油箱中的油量为警戒油量。下列说法正确的是（" " " ）

A.R1为压敏电阻

B.随着油箱油量的减少，通过定值电阻的电流变大

C.若换用阻值更大的定值电阻，警戒油量将变小

D.若换用电压更大的电源，警戒油量将变大

【分析】 本题借助学生熟悉的油量表，结合生产生活实际，创新考查了动态电路相关问题。在解答本题过程中，涉及欧姆定律、串联电路中用电器间的电压关系2个相互关联的知识点。本题的难点在于与平时的分析过程是互逆的，学生必须先根据已知条件判断出当电压表示数等于警戒油量电压值时，对应的压敏电阻阻值如何变化，进而判断警戒油量的变化。因此，需要学生结合题中情境与电学规律综合分析，经过推理才能判断警戒油量的变化。故本题属于中关联结构层次。

2.5" " 高关联结构层次作业示例及特征

【题目5】 图5甲所示为某测温模拟电路，温度表由量程为0～3 V的电压表改装而成。定值电阻R0的阻值为40 Ω，热敏电阻R的阻值随温度t变化的关系如图5乙所示，电源两端的电压恒为6 V，下列说法正确的是（" " " ）

A.在确保电路安全的条件下，该电路消耗的最小功率为0.45 W

B.温度0 ℃应标在电压表零刻度处

C.若想只通过改变R0的阻值来增大温度表的测量范围，则电阻的阻值应减小

D.只增大电源两端的电压，该电路可测量的最高温度将升高

【分析】 本题的测温模拟电路情境对于学生来说比较陌生，学生遇到的都是电压表与热敏电阻并联，而本题则将电压表改装成温度表。在解答本题过程中，涉及欧姆定律、串联电路中用电器间的电压关系、安全用电、功率的计算4个相互关联的知识点。本题的难点在于既涉及到电压表示数与温度值的对应，又涉及到温度值测量范围的改变，这与平时的分析过程是互逆的。学生必须先理解温度表的改装原理，进行极值分析，才能结合题干信息增大温度表的测量范围。因此，需要学生结合题中情境与电学规律综合分析，经过推理才能将温度与电压表示数对应，并且通过改变电源电压与串联不同阻值的电阻来调节温度表的测量范围。学生在理解本题后，可以迁移到酒精测试仪、压力测试仪、风力测试仪、输液提示仪、油量表等情境中，并进行相应的分析与计算。故本题属于高关联结构层次。

2.6" " 抽象拓展结构层次作业示例及特征

【题目6】物理兴趣小组的同学决定开展一个设计简易身高测量仪的实践活动，可用器材有电压恒定的电源、电压表、电流表、电阻丝、定值电阻、开关、导线若干等，请你参考给出的器材，完成身高测量仪的设计。

【分析】 本题的考查形式对于学生来说比较开放，并没有像以往那样借助真实的情境考查一些物理量的变化或是数值范围等。而是以设计的形式，让学生利用已经学过的知识完成电路模型的设计、整体电路的优化、作品的生成。在这个过程中，大部分学生都能想到利用欧姆定律、串（并）联电路中的电流（电压）特点、安全用电等知识完成电路的设计。但是，在模型的优化中，仅有少部分学生考虑到借助杠杆等简单机械对测量范围及精度进行优化，这部分学生将力学知识与电学知识建立联系，灵活地整合了杠杆模型与电路模型，增大了身高测量仪的测量范围，将知识进行迁移，从解决习题跨越到解决实际问题。学生通过身高测量仪的设计，有助于将其设计与优化思想应用到其他情境中去，完成更具创意的设计。故本题属于抽象拓展结构层次。

3" " 基于SOLO分类理论，提作业实施建议

3.1" " 运用SOLO理论，诊断学生思维水平

奥苏贝尔认为，影响学生学习最重要的因素是学生已经知道了什么，教师应当明晰这一点，并据此展开教学。因此，在给学生布置作业前，教师必须提前知道学生对此部分知识所表现出来的思维水平。要想诊断学生的思维水平，可以对学生课上回答问题时的语言进行分析，也可以用分层的作业来检测。比如，对于动态电路问题，如果学生只能通过题干中的已知信息判断出敏感电阻阻值以及滑动变阻器阻值的变化等多个互不关联的知识点，则可判断出学生思维处于多点结构水平；如果学生能够在常见电路模型中判断出电阻、电流、电压的变化情况，但回答不出像油量表中的警戒油量应如何变化这种真实情境的问题，这时就可以判断出学生的思维处于低关联结构水平。

3.2" " 分层布置与批改，提升学生的思维水平

作业布置与批改是教师教学中的关键一环，是检测教师教学效果的重要途径，同时也是检测学生学习成果、发展学生思维水平的关键路径。因此，教师在明确学生的思维水平后，应该重视学生作业的布置与批改这一重要环节。

在作业的布置中，对于处于多点结构水平的学生，教师可以布置关联结构层次的试题。比如，可以从生活中的敏感电阻出发，让学生结合动态电路知识解释如何增大测温仪、油量表等仪器的测量范围。对于处于关联结构水平的学生，教师要给他们创设更加开放的问题情境与作业完成的形式。比如，对于油量表的整体设计，可以让学生经历从电路设计、选材、标定刻度、成品呈现、性能测试的全过程［4］，让学生能够有创造性地解决问题的机会，不断迭代、优化设计思路，从而得到更加多元化的答案，发散学生的思维，培养创造力。

在作业的批改中，要注意质性评价与量化评价的结合。教师不仅要给出学生分数，更应将学生解答动态电路习题时所反映出的思维结构水平写在作业的旁边，这样有助于学生明晰自己目前所处的“关卡”，思考自己目前存在的问题，激发学生向更高一级“闯关”的动力。

参考文献：

［1］中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准（2022年版）［S］.北京：北京师范大学出版社，2022.

［2］Biggs J B，Collis K F.学习质量评价：SOLO分类理论（可观察的学习成果结构）［M］.高凌飚，张洪岩，译.北京：人民教育出版社，2010.

［3］高凌飚，李勇.高考物理试卷的能力结构（上）［J］. 中国考试，1999（4）：14-16.

［4］李刚.跨学科项目化学习的设计与教学实施——以“自制油量表”为例［J］. 物理教师，2023，44（9）：38-41，44.

（栏目编辑" " 邓" "磊）