基于SOLO分類理論的高中物理教學(xué)設(shè)計(jì)

胡君毓 李樹明 高思鐲 朱典禹 周金鳳 馮國林

摘? ?要：文章基于SOLO分類理論，以物理學(xué)科核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，結(jié)合課標(biāo)、教材和學(xué)情，設(shè)計(jì)出符合高中學(xué)生認(rèn)知發(fā)展水平的物理教學(xué)設(shè)計(jì)，以“閉合電路的歐姆定律”為例，通過設(shè)置前測(cè)題了解學(xué)生的學(xué)習(xí)起點(diǎn)，設(shè)置具體的教學(xué)環(huán)節(jié)促進(jìn)學(xué)生的知識(shí)建構(gòu)，設(shè)置評(píng)價(jià)題了解學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，形成一個(gè)完整有效的教學(xué)設(shè)計(jì)，促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展，提高學(xué)生物理學(xué)科關(guān)鍵能力。

關(guān)鍵詞：SOLO分類理論；高中物理；教學(xué)設(shè)計(jì)

引言

學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展過程是螺旋上升的，包含不同的發(fā)展階段，每個(gè)階段對(duì)應(yīng)的思維水平是遞進(jìn)的，基于SOLO分類理論的學(xué)習(xí)進(jìn)階可以細(xì)致地觀察學(xué)生思維水平的發(fā)展節(jié)點(diǎn)^{[ 1 ]}。高中物理課程難度高、內(nèi)容多，在傳統(tǒng)的物理教學(xué)模式下，教師在知識(shí)講授過程中較缺乏關(guān)聯(lián)邏輯，學(xué)生掌握的物理知識(shí)存在多、亂、散等情況，而SOLO分類理論可以很好地促進(jìn)教學(xué)設(shè)計(jì)各環(huán)節(jié)和知識(shí)點(diǎn)之間邏輯的建立，促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知邏輯化和結(jié)構(gòu)化。為落實(shí)新課程改革提出的發(fā)展學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)和提高學(xué)生物理學(xué)科關(guān)鍵能力，教師在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)要了解學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展水平，根據(jù)學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的需求，設(shè)計(jì)出符合學(xué)生認(rèn)知發(fā)展水平的循序漸進(jìn)的教學(xué)環(huán)節(jié)，在宏觀上把控教學(xué)，使各環(huán)節(jié)層層遞進(jìn)、環(huán)環(huán)相扣，促進(jìn)學(xué)生自主建構(gòu)知識(shí)框架^{[ 2 ]}。

1? SOLO分類理論及其在高中物理教學(xué)設(shè)計(jì)中的可行性

1.1? SOLO分類理論簡(jiǎn)介

“SOLO”的英文全稱是“Structure of the Observed Learning Outcome”，彼格斯按照從低到高的順序把學(xué)生針對(duì)某一問題的思維劃分為五個(gè)水平 ^{[ 2 ]}。筆者根據(jù)自己對(duì)每個(gè)層次的理解分解為如圖1所示。

1.2? SOLO分類理論在高中物理教學(xué)設(shè)計(jì)的可行性分析

設(shè)計(jì)一個(gè)完整的教學(xué)要綜合關(guān)注學(xué)生、教材、方法、評(píng)價(jià)等方面，SOLO分類理論的五個(gè)水平循序漸進(jìn)、邏輯靈活，可根據(jù)不同的情境進(jìn)行不同的表述，只要符合“前—單點(diǎn)—多點(diǎn)—關(guān)聯(lián)—抽象拓展”思維五個(gè)邏輯水平即可，因而其對(duì)邏輯性較強(qiáng)的高中物理教學(xué)設(shè)計(jì)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和指導(dǎo)作用，例如教學(xué)設(shè)計(jì)初始階段的學(xué)情分析，可以通過設(shè)計(jì)幾道層次漸進(jìn)的前測(cè)題，分析學(xué)生的學(xué)習(xí)起點(diǎn)，但是前測(cè)題的水平不要高于多點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平，難度過高則失去了前測(cè)的意義。

以SOLO分類法為理論基礎(chǔ)設(shè)計(jì)高中物理教學(xué)，分析學(xué)生的學(xué)習(xí)需要，充分發(fā)揮學(xué)生的主體地位，很好地落實(shí)了“以人為本，立德樹人”的教育理念，有助于促進(jìn)學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)化和邏輯化，也有助于教師對(duì)繁難知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行分步設(shè)計(jì)，理清教學(xué)邏輯，在一定程度上提高了教師的教學(xué)水平，同時(shí)SOLO分類理論在設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)、選擇教學(xué)方法、確定教學(xué)重難點(diǎn)和設(shè)計(jì)教學(xué)過程等方面都具有其他理論不具備的優(yōu)勢(shì)。

2? SOLO分類理論在高中物理教學(xué)設(shè)計(jì)的思路建構(gòu)

教學(xué)設(shè)計(jì)思路建構(gòu)，主要是指基于課標(biāo)、教材、學(xué)情、目標(biāo)、重難點(diǎn)等分析并結(jié)合學(xué)科核心素養(yǎng)進(jìn)行教學(xué)流程設(shè)計(jì)，即建立教學(xué)設(shè)計(jì)的大框架，以下以高中物理必修3第十二章第二節(jié)“閉合電路的歐姆定律”為例。

2.1? 基于教材分析、以課標(biāo)為導(dǎo)向確定教學(xué)目標(biāo)

筆者通過研讀教材可知本課的教學(xué)內(nèi)容是從能量的角度認(rèn)識(shí)電源并引入電動(dòng)勢(shì)的概念，然后通過功能關(guān)系分析得出閉合電路的歐姆定律，通過對(duì)本課的學(xué)習(xí)能使學(xué)生從部分電路的認(rèn)知上升到全電路規(guī)律的掌握，又能從靜態(tài)電路的計(jì)算提高到對(duì)含電源電路的動(dòng)態(tài)分析及推演。根據(jù)《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡(jiǎn)稱課標(biāo)）對(duì)這節(jié)課的要求“理解閉合電路歐姆定律，會(huì)測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”^{[ 3 ]}?；谖锢韺W(xué)科核心素養(yǎng)和SOLO分類理論，筆者確定教學(xué)目標(biāo)如表1所示。

2.2? 基于學(xué)情分析、以目標(biāo)為導(dǎo)向確定教學(xué)重難點(diǎn)

學(xué)生通過之前的學(xué)習(xí)，在知識(shí)層面，初步了解了電源的概念和靜電力做功與電能轉(zhuǎn)化，能夠理解靜電力做功與電荷量、電勢(shì)差的關(guān)系，但不能從能量角度理解電源，也不了解非靜電力和電動(dòng)勢(shì)，對(duì)于路端電壓、電動(dòng)勢(shì)、電壓容易產(chǎn)生混淆；在思維層面，對(duì)于外電路例如并聯(lián)電路等的分析較為熟悉，為本節(jié)課的學(xué)習(xí)打下一定基礎(chǔ)，但由于之前學(xué)習(xí)的知識(shí)較為淺顯和片面，容易在本課學(xué)習(xí)中產(chǎn)生思維困頓和認(rèn)知沖突。根據(jù)2.1中確定的各水平教學(xué)目標(biāo)，結(jié)合學(xué)情分析，筆者將本課的教學(xué)重點(diǎn)確定為從能量角度理解電源和電動(dòng)勢(shì)概念，應(yīng)用功能關(guān)系推導(dǎo)閉合電路歐姆定律并進(jìn)行相關(guān)的電路分析和計(jì)算，理解路端電壓與負(fù)載的關(guān)系，教學(xué)難點(diǎn)為分析路端電壓與負(fù)載的關(guān)系并描繪圖像。

2.3? 基于SOLO分類理論、以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向確定教學(xué)流程

通過對(duì)課標(biāo)、教材、學(xué)情、目標(biāo)、重難點(diǎn)等進(jìn)行分析并以物理學(xué)科核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，在SOLO分類理論的指導(dǎo)下，將“閉合電路的歐姆定律”的教學(xué)流程設(shè)計(jì)如圖2。

3? SOLO分類理論在高中物理教學(xué)設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用

根據(jù)上述分析設(shè)計(jì)如下教學(xué)過程，包括課堂前測(cè)、教學(xué)環(huán)節(jié)和習(xí)題評(píng)價(jià)三大部分。

3.1? 課堂前測(cè)

基于SOLO分類理論，在開展本課教學(xué)之前，教師可以通過課前檢測(cè)了解學(xué)生對(duì)于將要學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)所處的思維水平，為本節(jié)內(nèi)容的講解做鋪墊^{[ 4 ]}。教師可設(shè)計(jì)以下幾道前測(cè)題對(duì)學(xué)生進(jìn)行提問：

問題1：通過“電源與電流”的學(xué)習(xí)，我們知道電源是怎樣一種裝置？

預(yù)設(shè)：學(xué)生忘記電源的概念，處于前結(jié)構(gòu)水平；學(xué)生能說出電源的概念，處于單點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平。

問題2：為什么接入電源的電路中，小燈泡能發(fā)光？

預(yù)設(shè)：學(xué)生對(duì)于這個(gè)現(xiàn)象是“知其然而不知其所以然”，即處于前結(jié)構(gòu)水平；學(xué)生能夠說出“電流”這個(gè)原因，處于單點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平。

問題3：初中階段學(xué)習(xí)的歐姆定律適用條件是什么？

3.2? 教學(xué)環(huán)節(jié)

以下對(duì)“閉合電路的歐姆定律”教學(xué)流程中的四個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行具體展開，其中每個(gè)環(huán)節(jié)包括：教學(xué)活動(dòng)、設(shè)計(jì)思路、核心素養(yǎng)三個(gè)部分，如表2所示。

3.3? 習(xí)題評(píng)價(jià)

本課的教學(xué)評(píng)價(jià)主要是在課堂結(jié)束之前檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)本課基礎(chǔ)知識(shí)的掌握情況，通過改編一道習(xí)題來進(jìn)行檢驗(yàn)。

原題：在圖3所示的電路中，E為電源電動(dòng)勢(shì)，r為電源內(nèi)阻，R₁和R₃均為定值電阻，R₂為滑動(dòng)變阻器。當(dāng)R₂的滑動(dòng)觸點(diǎn)在a端時(shí)合上開關(guān)S，此時(shí)三個(gè)電表A₁、A₂和V的示數(shù)分別為I₁、I₂和U?，F(xiàn)將滑動(dòng)觸點(diǎn)向b端移動(dòng)，則三個(gè)電表示數(shù)的變化情況是怎樣的？

分析：原題是一道選擇題，在此不列出選項(xiàng)。本題是一道典型的電路動(dòng)態(tài)分析題，考察了閉合電路的歐姆定律，串并聯(lián)電路特點(diǎn)等知識(shí)，難度中等，找準(zhǔn)題目中的不變量作為分析該題的起點(diǎn)是關(guān)鍵。原題的問法較為綜合，初學(xué)者容易無從下手，不知道以什么為基點(diǎn)進(jìn)行分析。

改進(jìn)：筆者基于SOLO分類理論，通過不同層次的問題串的設(shè)計(jì)，展現(xiàn)思維層次的有序提高，具體操作為將原題的綜合性問法拆解為四個(gè)小問題，難度和思維水平循序漸進(jìn)，分別對(duì)應(yīng)SOLO分類理論的四個(gè)水平，促進(jìn)學(xué)生形成解題的思維邏輯鏈^{[ 5 ]}。

（1）電路中的總電流如何變化？（單點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平）

（2）電壓表V的示數(shù)如何變化？（多點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平）

（3）電流表A₁的示數(shù)如何變化？（關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平）

（4）電流表A₂的示數(shù)如何變化？（抽象拓展結(jié)構(gòu)水平）

【改進(jìn)意圖】? 通過改進(jìn)后的題，可以循序漸進(jìn)地引導(dǎo)學(xué)生求解問題，同時(shí)掌握電路動(dòng)態(tài)分析的基本解題思路，通過難度遞增的四個(gè)小問題，可以反映出學(xué)生對(duì)于本課知識(shí)點(diǎn)的掌握程度，可以判斷學(xué)生所處的認(rèn)知水平，以便后續(xù)改進(jìn)教學(xué)。

4? 總結(jié)

基于SOLO分類理論的高中物理課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)是針對(duì)傳統(tǒng)物理教學(xué)下教師在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)中沒有將各環(huán)節(jié)知識(shí)點(diǎn)按照學(xué)生認(rèn)知發(fā)展層級(jí)串聯(lián)起來，導(dǎo)致學(xué)生無法建立起邏輯結(jié)構(gòu)框架的問題的解決辦法。筆者根據(jù)SOLO分類理論的五個(gè)遞進(jìn)層級(jí)，并以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，通過設(shè)計(jì)高中物理必修3中的“閉合電路的歐姆定律”這一課時(shí)，闡述SOLO分類理論在高中物理教學(xué)設(shè)計(jì)中的可行性，落實(shí)了“立德樹人”的教育理念，促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展，發(fā)展學(xué)生物理學(xué)科關(guān)鍵能力。

參考文獻(xiàn)：

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