SOLO分類理論指導(dǎo)下的高中物理復(fù)習(xí)教學(xué)

董皓　王正全　趙高森　李紅梅

［摘 要］“楞次定律”是高中物理最難理解的定律，理解好楞次定律對電磁感應(yīng)部分的復(fù)習(xí)有極大幫助。SOLO分類理論可以按照知識點(diǎn)有效劃分學(xué)生所要達(dá)到的能力層次水平。把SOLO分類理論應(yīng)用到復(fù)習(xí)教學(xué)中，讓復(fù)習(xí)教學(xué)更有層次性，讓學(xué)生清楚自己所處的能力水平，以及每一層級所對應(yīng)的要求，使學(xué)生可以有效自查，從而提高復(fù)習(xí)的針對性和有效性。

［關(guān)鍵詞］SOLO分類理論；高中物理；復(fù)習(xí)教學(xué)；楞次定律

［中圖分類號］? ? G633.7? ? ? ? ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］? ? A? ? ? ? ［文章編號］? ? 1674-6058（2023）08-0056-04

楞次定律是電磁感應(yīng)部分比較靠前的內(nèi)容，屬于電磁感應(yīng)整體內(nèi)容的基礎(chǔ)。楞次定律文字不多，但是理解難度很大，一方面楞次定律的字面意思就讓一部分學(xué)生產(chǎn)生誤解，另一方面所有的電磁感應(yīng)現(xiàn)象都是楞次定律的體現(xiàn)，深入理解楞次定律，能幫助學(xué)生從整體上理解電磁感應(yīng)知識，也有助于學(xué)生分析計算。而把SOLO分類理論應(yīng)用于高中物理復(fù)習(xí)教學(xué)，把知識點(diǎn)要求按能力層級進(jìn)行分類，有助于學(xué)生更透徹地理解楞次定律，使學(xué)生不是簡單地知道一個“增反減同”，而是能夠應(yīng)對各種靈活的情境，提高學(xué)生的核心素養(yǎng)，并使其達(dá)到高考要求的能力水平。

一、SOLO分類理論簡介

“SOLO”，英文全名為Structure of the Observed Learning Outcome，意為“可觀察的學(xué)習(xí)結(jié)果的結(jié)構(gòu)”，是彼格斯為了解決布盧姆的認(rèn)知分類理論不能有效對教學(xué)和學(xué)習(xí)結(jié)果進(jìn)行觀測和引導(dǎo)的問題而提出的。SOLO分類理論根據(jù)能力、思維操作、一致性與收斂和結(jié)構(gòu)四個方面把學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果由低到高劃分成了五種水平［1］。

二、SOLO分類層次

（1）前結(jié)構(gòu)水平：學(xué)生面對問題答非所問，什么都沒記住，更談不上理解。

（2）單點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平：學(xué)生記住了單一的知識點(diǎn)，并且能利用單一知識點(diǎn)解決點(diǎn)對點(diǎn)的問題。

（3）多點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平：學(xué)生記住多個知識點(diǎn)，并且能用單獨(dú)的知識點(diǎn)解決各自獨(dú)立的問題，但是不能將這些知識進(jìn)行有效綜合分析［2］。

（4）關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平：學(xué)生能記住并且將多個知識點(diǎn)進(jìn)行整合分析，綜合考慮，解決較為復(fù)雜的問題。

（5）拓展抽象水平：學(xué)生不但可以解決復(fù)雜問題，更能在解決問題的過程中進(jìn)行提煉，總結(jié)出新的結(jié)論。

從知識的認(rèn)識水平來看，這五個層級中，處于前結(jié)構(gòu)水平的學(xué)生處在完全無知的水平，處于單點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平的學(xué)生處于了解水平，處于多點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平的學(xué)生處于認(rèn)識水平，處于關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平的學(xué)生處于理解水平，處于拓展抽象水平的學(xué)生處于應(yīng)用水平。

三、SOLO分類理論在“楞次定律”復(fù)習(xí)教學(xué)中的應(yīng)用

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》，對“楞次定律”的內(nèi)容要求為：探究影響感應(yīng)電流方向的因素，理解楞次定律，并且用能量的觀點(diǎn)解釋楞次定律［3］。

“楞次定律”解決的是電磁感應(yīng)方向問題，涉及的知識主要有右手定則、楞次定律的基礎(chǔ)表述、楞次定律的特殊表述及其能量解釋。教師可以根據(jù)SOLO分類理論，從學(xué)生的表現(xiàn)來判斷學(xué)生處于哪個層級，進(jìn)而根據(jù)層級劃分標(biāo)準(zhǔn)，選擇相應(yīng)的題目給學(xué)生訓(xùn)練，以幫助學(xué)生穩(wěn)固對應(yīng)層級，為進(jìn)階到下一個層級做好準(zhǔn)備，最終達(dá)到課標(biāo)要求的理解水平，即對應(yīng)于SOLO分類理論學(xué)生應(yīng)該達(dá)到關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平。

同時，利用復(fù)習(xí)課，教師也可以讓學(xué)生了解自己目前處在哪個階段，該做到哪個程度，才能達(dá)到下面幾個層級的要求。通過復(fù)習(xí)教學(xué)，教師更加了解學(xué)生，也讓學(xué)生更加了解自己，使學(xué)生面對一個知識點(diǎn)時，不再處于懵懵懂懂的狀態(tài)。

下面以新人教版（2019版）高中物理選擇性必修第二冊第二章第一節(jié)“楞次定律”的復(fù)習(xí)教學(xué)為例。

（一）前結(jié)構(gòu)水平

根據(jù)劃分標(biāo)準(zhǔn)，處于前結(jié)構(gòu)水平的學(xué)生對楞次定律的相關(guān)內(nèi)容是一無所知的，所有的知識對這些學(xué)生來說就像新的一樣。教師可以根據(jù)前期的檢測情況找出這類學(xué)生，也可以通過提問他們關(guān)于楞次定律的內(nèi)容來確定。面對處于前結(jié)構(gòu)水平的學(xué)生，教師只能從最基本的概念入手引導(dǎo)他們了解楞次定律的基礎(chǔ)知識，畢竟對他們來說，此時的復(fù)習(xí)教學(xué)就和新課教學(xué)一樣。

教師應(yīng)先讓學(xué)生認(rèn)識，什么是電磁感應(yīng)現(xiàn)象——由磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象，產(chǎn)生的電流叫感應(yīng)電流；電磁感應(yīng)的條件是什么——當(dāng)穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化時，閉合導(dǎo)體回路中就產(chǎn)生感應(yīng)電流。再進(jìn)一步讓學(xué)生認(rèn)識到，“楞次定律”就是為了判斷由電磁感應(yīng)現(xiàn)象而產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向的定律。可以設(shè)置如下習(xí)題，讓學(xué)生鞏固和強(qiáng)化對相關(guān)知識的理解。

［例題1］根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的磁場一定（）。

A.阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的增加

B.與引起感應(yīng)電流的磁場方向相反

C.阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化

D.與引起感應(yīng)電流的磁場方向相同

分析：本題是對楞次定律內(nèi)容的考查，如果這題選不對，則說明這些學(xué)生仍然處于前結(jié)構(gòu)水平，教師需要再給這些學(xué)生講解楞次定律的內(nèi)容。

（二）單點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平

在上過新課并且經(jīng)歷過實(shí)驗(yàn)探究之后，仍處于單點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平的學(xué)生會覺得感應(yīng)電流的方向和磁鐵（磁場）的運(yùn)動方向有關(guān)，也和磁場的方向有關(guān)，雖然記住了實(shí)驗(yàn)（如圖1是研究感應(yīng)電流方向的實(shí)驗(yàn)［4］），但是并沒有理解實(shí)驗(yàn)的原理，從而產(chǎn)生這樣的誤解。這時就需要教師帶領(lǐng)學(xué)生歸納這些影響因素（如表1）［4］，幫助學(xué)生認(rèn)識磁場的運(yùn)動方向或者是磁場方向都只是表象，而判斷感應(yīng)電流方向的根本是判斷磁通量的變化，也就是教科書上說的：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。所以才簡記成“增反減同”。另外，作為直接判斷電流方向的方法，右手螺旋定則和右手定則也需要在這個階段掌握并且會使用。

［例題2］如圖2所示，水平放置的絕緣桌面上有一個金屬圓環(huán)，其圓心的正上方有一個豎直的條形磁鐵。當(dāng)把線圈水平向右平移時，條形磁鐵始終保持靜止。移動線圈的過程中，從上方俯視，下列說法正確的是（）。

A.穿過圓環(huán)的磁通量變大

B.圓環(huán)中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流

C.圓環(huán)中產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流

D.圓環(huán)中不產(chǎn)生感應(yīng)電流

分析：本題考查了條形磁鐵的磁場分布、感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件和楞次定律的簡單應(yīng)用。雖然考查了三個知識點(diǎn)，但是在記住磁場分布、磁通量計算的基礎(chǔ)上，通過識別就能點(diǎn)對點(diǎn)地判斷，很容易用來檢測學(xué)生是否達(dá)到單點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平。每一個選項(xiàng)對應(yīng)一個知識點(diǎn)，如果學(xué)生錯選，或者對哪個選項(xiàng)有疑惑，就很容易看出沒有掌握好的知識點(diǎn)是哪一個。

選題總結(jié)：單點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平的題目，主要是考查單一知識點(diǎn)，并且只需把其中兩個知識點(diǎn)結(jié)合進(jìn)行識別分析，就能夠解答題目，選題考查的知識點(diǎn)針對常見的幾種磁場分布、楞次定律的三種體現(xiàn)形式、磁通量的常見變化形式、右手定則的用法這些重要的基礎(chǔ)知識。這類題在考查學(xué)生單點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平是否達(dá)到相應(yīng)要求的同時，也為學(xué)生能夠進(jìn)行多點(diǎn)結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)分析打好基礎(chǔ)。

（三）多點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平

處于多點(diǎn)結(jié)構(gòu)的學(xué)生，在知識的量上已經(jīng)達(dá)到了相應(yīng)要求，但是對知識之間的內(nèi)在聯(lián)系的理解還有所欠缺。學(xué)生此時盡管知道了判斷電流的方式有“增反減同”“來拒去留”“增縮減擴(kuò)”，并且能夠解決對應(yīng)的問題，但是對這些簡單口訣背后的物理原理還不太理解，沒有認(rèn)識到楞次定律體現(xiàn)的是能量守恒定律，而“來拒去留”和“增縮減擴(kuò)”都是因?yàn)楫a(chǎn)生了感應(yīng)電流之后，線圈受到了原磁場施加的安培力，而這個安培力的效果正好體現(xiàn)為“阻礙”磁通量的變化，而不是簡單進(jìn)行字面含義的記憶和應(yīng)用［5］。在這里教師就要帶領(lǐng)學(xué)生把“來拒去留”和“增縮減擴(kuò)”的形成原因，以及受力分析都講清楚，讓學(xué)生理解到位，為達(dá)到下一個水平打好基礎(chǔ)。

［例題3］如圖3所示，兩勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度[B1]和[B2]大小相等、方向相反。金屬圓環(huán)的直徑與兩磁場的邊界重合。下列變化會在環(huán)中產(chǎn)生順時針方向感應(yīng)電流的是（）。

A.同時增大[B1]減小[B2]

B.同時減小[B1]增大[B2]

C.同時以相同的變化率增大[B1]和[B2]

D.同時以相同的變化率減小[B1]和[B2]

分析：本題考查了右手螺旋定則，多磁場磁通量的變化分析、楞次定律。解題時需要把三個知識點(diǎn)結(jié)合起來進(jìn)行識別分析（尚不需要層層推理），屬于多點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平的典型題目，可以有效考查學(xué)生是否具備綜合多個知識點(diǎn)進(jìn)行識別分析的能力。其中A、B選項(xiàng)可以直接識別得到結(jié)果，C、D選項(xiàng)需要在理解磁通量變化率的基礎(chǔ)上才能得到結(jié)果，能力要求比多點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平高一個層級，能夠正確判斷A、B選項(xiàng)但不能判斷C、D選項(xiàng)的學(xué)生已經(jīng)處于多點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平，但是尚未達(dá)到關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平。

選題總結(jié)：多點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平的題目，在單點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平的基礎(chǔ)上，要選取多個知識點(diǎn)進(jìn)行綜合分析，要求能夠在綜合疊加后識別即可，主要目的是進(jìn)一步增加學(xué)生對各個知識點(diǎn)的熟練度，提高學(xué)生的綜合分析能力，為達(dá)到關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平做好準(zhǔn)備。

（四）關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平

處于關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平的學(xué)生才算是真正理解了所學(xué)的內(nèi)容，形成了完整的物理觀念 ，能夠理解電磁感應(yīng)現(xiàn)象中線圈受到的安培力不一定是阻力，也可以是動力，能夠在因果關(guān)系較為復(fù)雜的情境中進(jìn)行正確分析。

［例題4］如圖4（a）所示，在同一平面內(nèi)固定有一長直導(dǎo)線PQ和一導(dǎo)線框R，R在PQ的右側(cè)。直導(dǎo)線PQ中通有正弦交流電i，i的變化如圖4（b）所示，規(guī)定從Q到P為電流正方向。則在[T4]～[3T4]時間內(nèi)，下列判斷正確的是（）。

A.導(dǎo)線框R整體所受安培力的方向始終向右

B.導(dǎo)線框R中感應(yīng)電流在[t=T2]時改變方向

C.導(dǎo)線框R的面積始終有擴(kuò)張的趨勢

D.導(dǎo)線框R中感應(yīng)電流的方向始終沿順時針方向

分析：本題考查了通電直導(dǎo)線的磁場分布可用楞次定律和[i-t]圖像進(jìn)行分析。對學(xué)生的分析能力要求較高，屬于關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平的典型題目。此題需要學(xué)生根據(jù)[i-t]圖像分析清楚整個情境中的因果關(guān)系，同時還要注意磁場方向的變化等問題，需要多方面綜合思考才能得到正確答案。

選題總結(jié)：關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平的題目，在多點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平的基礎(chǔ)上，結(jié)合不同知識點(diǎn)進(jìn)行分析推理，而不是像多點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平一樣，把知識點(diǎn)互相疊加之后只需要再次識別，而不需要經(jīng)過推理就能解答。這部分題目要求學(xué)生對單個基本概念和知識點(diǎn)理解透徹，并且具備綜合推理分析能力之后，才能獨(dú)立解決，這個要求也是課標(biāo)和高考的要求，所以要求教師通過復(fù)習(xí)幫助學(xué)生提升這些能力。

（五）拓展抽象水平

拓展抽象水平是學(xué)生思維發(fā)展的最高層次，這個層次的學(xué)生能夠?qū)?fù)雜的實(shí)際問題轉(zhuǎn)化為物理模型，能提出自己的觀點(diǎn)，能解釋具體遇到的電磁阻尼和電磁驅(qū)動問題。

這類學(xué)生對所學(xué)物理知識理解透徹，也會對物理現(xiàn)象背后的原理具有比較濃厚的興趣，教師一方面可以多找一些相關(guān)科技前沿的實(shí)例來進(jìn)行分析，以培養(yǎng)這類學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，從而提高這類學(xué)生的核心素養(yǎng)；另一方也可以進(jìn)行一些更高水平的訓(xùn)練，比如物理競賽。

［例題5］如圖5所示，均勻帶正電的絕緣圓環(huán)a與金屬圓環(huán)b以同心O點(diǎn)共面放置，當(dāng)a繞O點(diǎn)在其所在平面逆時針加速旋轉(zhuǎn)時，則b中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向是（）。

A.順時針，且b具有擴(kuò)張趨勢

B.順時針，且b具有收縮趨勢

C.逆時針，且b具有擴(kuò)張趨勢

D.逆時針，且b具有收縮趨勢

分析：本題考查了通電環(huán)形導(dǎo)線的磁場分布。此題如果僅簡單地使用“增縮減擴(kuò)”去分析的話，基本都會得到錯誤的選項(xiàng)，此題的難點(diǎn)在于看似容易分析出帶正電的絕緣圓環(huán)a因?yàn)檗D(zhuǎn)動產(chǎn)生了磁場，而金屬圓環(huán)b就處于垂直于紙面的磁場中，因?yàn)閳A環(huán)a加速旋轉(zhuǎn)最終磁感應(yīng)強(qiáng)度變強(qiáng)，磁通量變大，利用“增反減同”和“增縮減擴(kuò)”選出D這個錯誤選項(xiàng)。此題要求學(xué)生對磁場分布有清楚的理解，并且這種類似條形磁鐵的磁場分布，學(xué)生只有對磁通量理解到位之后，才能分析出圓環(huán)b的磁通量雖然在增加，但是體現(xiàn)的是垂直于紙面向外的磁場，利用“增反減同”得到產(chǎn)生順時針電流，然后根據(jù)對“阻礙”的理解，得到圓環(huán)b要變大才能阻礙磁通量變大，最后選出正確選項(xiàng)A。

選題總結(jié)：拓展抽象水平的題目，通常是在關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平的基礎(chǔ)上，選取一些看似簡單的情境背后容易產(chǎn)生邏輯陷阱和知識點(diǎn)誤區(qū)的問題，或者是選擇要求學(xué)生透徹理解基本概念，深入分析物理模型的問題。要求學(xué)生能對知識點(diǎn)進(jìn)行綜合應(yīng)用。

四、總結(jié)

利用SOLO分類理論，把學(xué)生的能力層級進(jìn)行分類，同時，教師要能明確課標(biāo)對不同知識點(diǎn)的層級要求，另外教師可依據(jù)學(xué)生的不同能力層級，選取相應(yīng)的練習(xí)題，對學(xué)生所處能力層級做出評估，以便清楚了解學(xué)生所處的能力層級，從而做出針對性的講解并給予幫助，也能讓不同層次的學(xué)生得到針對性的訓(xùn)練，降低了復(fù)習(xí)的盲目性。

［? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?］

［1］? 劉徽.可觀察的學(xué)習(xí)結(jié)果結(jié)構(gòu)：讀《學(xué)習(xí)質(zhì)量評價：SOLO分類理論》［J］.現(xiàn)代教學(xué)，2020（21）：77-79.

［2］? 李國榕，唐政，張念依，等. SOLO分類理論在高中物理復(fù)習(xí)中的應(yīng)用：以“圓周運(yùn)動”為例［J］.物理之友，2021（1）：33-34，46.

［3］? 中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)：2017年版［S］.北京：人民教育出版社，2018.

［4］? 人民教育出版社，課程教材研究所，物理課程教材研究開發(fā)中心.普通高中教科書 物理 選擇性必修 第二冊［M］.北京：人民教育出版社，2019：25.

［5］? 華興恒.學(xué)好用活楞次定律［J］.教學(xué)考試，2019（49）：16-19.

（責(zé)任編輯 易志毅）