基于SOLO分類理論的層次化習(xí)題教學(xué)設(shè)計(jì)

李楷

摘要：當(dāng)前，我國教育改革的重點(diǎn)是不斷推進(jìn)落實(shí)“立德樹人”的根本任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng).物理這門學(xué)科是高中階段一門重要學(xué)科，應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮物理學(xué)科的育人功能.本文通過對人教版高中物理必修一“牛頓第一定律”這一課的教學(xué)設(shè)計(jì)，分析如何基于SOLO分類理論實(shí)施層次化習(xí)題教學(xué).

關(guān)鍵詞：SOLO分類理論；層次化；習(xí)題教學(xué)；高中物理

中圖分類號：G632文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1008-0333（2024）12-0104-03

根據(jù)我國高中物理的教學(xué)要求，物理教學(xué)要以培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)為目標(biāo).然而傳統(tǒng)的教學(xué)中教師往往只注重知識教授，教學(xué)評價(jià)指標(biāo)單一，對體現(xiàn)核心素養(yǎng)的思維過程缺乏關(guān)注.SOLO分類理論所體現(xiàn)的評價(jià)方式則更具有層次性、科學(xué)性，可以有效提高學(xué)生思維水平層次，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo).因此，研究高中物理教學(xué)中SOLO分類理論的應(yīng)用具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義，值得廣大物理教師投身其中，探索創(chuàng)新教學(xué)設(shè)計(jì).

1 SOLO分類理論

SOLO分類理論是澳大利亞學(xué)者Biggs等人最早提出的一種思維水平層次理論.這一理論將學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果劃分成為五個(gè)階段或者五個(gè)層次水平，分別為前結(jié)構(gòu)、單點(diǎn)結(jié)構(gòu)、多點(diǎn)結(jié)構(gòu)、關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)、拓展抽象結(jié)構(gòu)，這五個(gè)層次水平表現(xiàn)出層層遞進(jìn)的特征，從淺入深，從初級往高級發(fā)展[1].

根據(jù)SOLO分類理論劃分標(biāo)準(zhǔn)，本人將學(xué)生物理學(xué)習(xí)的結(jié)果表現(xiàn)劃分為五個(gè)層次水平，從而總結(jié)出物理學(xué)習(xí)與SOLO層次水平間的關(guān)系，具體表述如下：

SOLO層次水平第一階段是前結(jié)構(gòu)階段.此時(shí)學(xué)生物理學(xué)習(xí)結(jié)果表現(xiàn)為認(rèn)知停留在表面，無法對物理概念相關(guān)定義、定理及公式等內(nèi)容表述清楚.

SOLO層次水平第二階段是單點(diǎn)結(jié)構(gòu)階段.此時(shí)學(xué)生物理學(xué)習(xí)結(jié)果表現(xiàn)為對物理相關(guān)概念有一定的了解，并且可以正確說出相關(guān)的定義、公式和定律等物理內(nèi)容.

SOLO層次水平第三階段是多點(diǎn)結(jié)構(gòu)階段.此時(shí)學(xué)生物理學(xué)習(xí)結(jié)果表現(xiàn)為能夠正確理解、應(yīng)用相關(guān)物理知識，同時(shí)還能根據(jù)問題中的相關(guān)線索一一解決問題，并形成正確的物理思維，不過缺乏一定的整合能力.

SOLO層次水平第四階段是關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)階段.此時(shí)學(xué)生物理學(xué)習(xí)結(jié)果表現(xiàn)為能夠研究和解決一定的物理問題，能夠針對同一類物理問題運(yùn)用物理思維和解題方法來解決.

SOLO層次水平第五階段即最高階段，是拓展抽象結(jié)構(gòu)階段.此時(shí)學(xué)生物理學(xué)習(xí)結(jié)果表現(xiàn)為對于同一物理問題，可以思考出具有拓展性的答案，能夠拓展問題的本質(zhì)意義，具備良好的物理學(xué)科核心素養(yǎng).

2 基于SOLO分類理論的層次化習(xí)題教學(xué)設(shè)計(jì)

高中物理課程當(dāng)中，“牛頓第一定律”是物理教學(xué)的重點(diǎn)與難點(diǎn)之一.因此本文以人教版高中物理必修一中的“牛頓第一定律”為例，選取具有層次化的典型例題，分析如何基于SOLO分類理論開展層次化習(xí)題教學(xué).

2.1 立足單點(diǎn)結(jié)構(gòu)，加深學(xué)生對基礎(chǔ)力學(xué)知識的記憶

教師應(yīng)當(dāng)立足于學(xué)生單點(diǎn)結(jié)構(gòu)思維水平，選取一些考查牛頓第一定律相關(guān)概念、基礎(chǔ)知識點(diǎn)的題目，加深學(xué)生的記憶和理解即可.通過對牛頓第一定律以及力學(xué)相關(guān)概念的講解，或者對相關(guān)知識點(diǎn)的梳理、練習(xí)，可以幫助學(xué)生思維水平從單點(diǎn)結(jié)構(gòu)向多點(diǎn)結(jié)構(gòu)過渡發(fā)展.

例1小王同學(xué)想探究力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，讓小車從斜面同一高度處由靜止滑下，并且分別記錄出小車在毛巾、棉布以及木板表面上的停止位置.

（1）小車以斜面同一位置高度由靜止滑下，是為了使小車到達(dá)水平面時(shí)的___________相同；

（2）小王同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)得出以下結(jié)果：小車在毛巾上停下來的位置最近，在棉布上停下位置在中間，在木板上停下的位置最遠(yuǎn)，由此可知，水平表面越光滑，小車受到的___________越小，速度減小得越___________（選填“快”或“慢”）；運(yùn)動(dòng)的距離越___________（選填“長”或“短”）.

選題依據(jù)本題的考查知識點(diǎn)為力學(xué)基礎(chǔ)知識，即位移、速度、摩擦力等.沒有復(fù)雜的題目干擾和實(shí)驗(yàn)探究，學(xué)生只需要加深對這些基礎(chǔ)知識的記憶和理解，就能夠解答出這道題.因此這道題符合單點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平，是一道單點(diǎn)結(jié)構(gòu)習(xí)題.

解題分析要研究物體受到摩擦力越來越小時(shí)運(yùn)動(dòng)情況如何變化，需要控制小車的初速度相同，小車在相同斜面同一高度由靜止滑下，是為了使小車到達(dá)水平面時(shí)的速度相同[2]，所以（1）小題應(yīng)填“速度”.小車受到的摩擦阻力水平面的光滑程度有關(guān)系，水平面越光滑，小車受到的摩擦力就越小，此時(shí)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)就改變得越慢，即小車的速度減小得越慢，小車越不容易停下來.因此小車運(yùn)動(dòng)的距離越長，（2）小題的答案顯而易見.

2.2 發(fā)展多點(diǎn)結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化學(xué)生對力學(xué)規(guī)律的理解

教師應(yīng)當(dāng)發(fā)展學(xué)生多點(diǎn)結(jié)構(gòu)思維水平，即不能局限于簡單的物理知識記憶，不能只了解單一的物理概念或者知識點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)掌握與之有關(guān)聯(lián)的其他知識點(diǎn)，強(qiáng)化學(xué)生對力學(xué)規(guī)律的理解，同時(shí)利用習(xí)題中有用信息來處理和解決問題[3].

例2關(guān)于伽利略的“理想實(shí)驗(yàn)”，下列說法正確的是（）.

A.該實(shí)驗(yàn)是理想實(shí)驗(yàn)，無真實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，所以結(jié)果不可信

B.該實(shí)驗(yàn)為牛頓第一定律的提出提供了有力的實(shí)驗(yàn)依據(jù)

C.該實(shí)驗(yàn)充分證實(shí)了亞里士多德“力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因”結(jié)論

D.該實(shí)驗(yàn)說明物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來維持

選題依據(jù)本題主要考查力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系.首先應(yīng)當(dāng)明確力與運(yùn)動(dòng)的概念，力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，是使物體產(chǎn)生加速度的原因.本題在選項(xiàng)中增設(shè)了一些干擾選項(xiàng)，學(xué)生僅僅知道基礎(chǔ)的概念并不足以解析這道題，還需要學(xué)生發(fā)散思維，排除干擾選項(xiàng).因此這道題符合多點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平，是一道多點(diǎn)結(jié)構(gòu)習(xí)題.

解題分析學(xué)生在明確力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的基礎(chǔ)上再來看這道題，結(jié)合牛頓第一定律的基礎(chǔ)原理知識，根據(jù)教材內(nèi)容和所學(xué)知識便能夠再次加深對力學(xué)基礎(chǔ)知識的理解.A選項(xiàng)中，雖然是理想實(shí)驗(yàn)，但是這一實(shí)驗(yàn)是建立在可靠的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，結(jié)果可信，所以A是錯(cuò)誤的；B選項(xiàng)中，牛頓是在伽利略等科學(xué)家研究的基礎(chǔ)上提出了牛頓第一定律，所以B選項(xiàng)是正確的；C、D兩個(gè)選項(xiàng)可以結(jié)合來看，伽利略推翻了亞里士多德的觀點(diǎn)，認(rèn)為力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，而是改變物體狀態(tài)的原因，故C選項(xiàng)錯(cuò)誤，D選項(xiàng)正確.

2.3 發(fā)展關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生物理知識整合能力

教師應(yīng)當(dāng)發(fā)展學(xué)生關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)思維水平，即要求學(xué)生綜合運(yùn)用力學(xué)知識來解答問題.

例3如圖所示，在光滑的小車上有質(zhì)量為m1和m2的兩個(gè)小球體，并且m1大于m2，兩個(gè)小球體隨車一起勻速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)車輛突然停止的時(shí)候，如果不考慮其他阻力，假設(shè)車無限長，那么兩個(gè)小球體（）.

A.一定不相碰撞B.一定相碰撞

C.不一定相碰撞D.無法確定

選題依據(jù)本題主要考查牛頓第一定律以及慣性的應(yīng)用.題干中存在諸多前提條件，學(xué)生突然看到這些前提條件可能會(huì)覺得毫無頭緒，因此需要整合相關(guān)知識.

解題分析因?yàn)樾≤囀潜砻婀饣模徽撔≤囎龊芜\(yùn)動(dòng)，兩個(gè)小球體在水平方向都是不受力的.根據(jù)牛頓第一定律可以得知，兩個(gè)球體保持勻速狀態(tài)，速度相等，那么兩個(gè)球體一定不會(huì)相互碰撞，所以A選項(xiàng)正確.

2.4 發(fā)展拓展抽象結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生物理知識遷移能力

教師應(yīng)當(dāng)注重提高學(xué)生拓展抽象結(jié)構(gòu)水平，即要求學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)的物理力學(xué)知識與生活有機(jī)結(jié)合起來，培養(yǎng)學(xué)生利用物理知識解決生活問題的能力.比如教師可以通過解析具有生活化的習(xí)題，讓學(xué)生養(yǎng)成利用物理知識來解決生活中的問題的良好習(xí)慣，強(qiáng)化學(xué)生的理解能力和遷移應(yīng)用能力[4].

例4我國研發(fā)的高速磁懸浮列車時(shí)速可達(dá)600 km/h，因?yàn)椴捎昧舜艖腋≡恚宰枇Ρ绕胀ǜ哞F小很多，高速磁懸浮列車擁有“快起快?！钡募夹g(shù)優(yōu)點(diǎn)，能夠發(fā)揮速度優(yōu)勢，非常適用于中短途客運(yùn).下列說法正確的是（）.

A.600? km/h的速度已經(jīng)超過聲音在空中傳播的速度

B.快起快停意味著“起”“?！边^程加速度較大

C.因阻力比普通高鐵小，所以磁懸浮列車慣性比較小

D.考查磁懸浮列車在兩城市間的運(yùn)行時(shí)間，列車可視為質(zhì)點(diǎn)，這種研究方法叫“微元法”

選題依據(jù)本題不同于之前的例題，更需要學(xué)生在綜合運(yùn)用力學(xué)知識的基礎(chǔ)上將所學(xué)的知識延伸到生活當(dāng)中，即實(shí)現(xiàn)物理知識的遷移，學(xué)會(huì)分析生活中的物理現(xiàn)象.要求學(xué)生了解和掌握一定的生活常識，同時(shí)也要具備數(shù)學(xué)能力和數(shù)學(xué)思維.因此這道題是一道拓展抽象結(jié)構(gòu)習(xí)題，學(xué)生的思維水平需要達(dá)到一定程度才能夠較好地解答習(xí)題.

解題分析A選項(xiàng)中600? km/h，通過數(shù)學(xué)計(jì)算約等于166.7 m/s，明顯小于音速340 m/s，所以A錯(cuò)誤；B選項(xiàng)中，“起”“?！边^程速度變化快，加速度較大，B正確；C選項(xiàng)中，慣性與物體質(zhì)量有關(guān)，與受力無關(guān)，所以C錯(cuò)誤；D選項(xiàng)中，考查磁懸浮列車在兩城市間的運(yùn)行時(shí)間，列車可視為質(zhì)點(diǎn)，這種研究方法叫理想模型法，因此D錯(cuò)誤.所以正確選項(xiàng)為B.

3 結(jié)束語

綜上所述，基于SOLO分類理論開展分層次習(xí)題教學(xué)，能夠促進(jìn)學(xué)生思維水平逐漸上升，從而具備高階思維的能力，而高階思維能力正是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的必然要求.因此，高中物理教師應(yīng)當(dāng)認(rèn)真研究SOLO分類理論，將這一理論合理應(yīng)用到教學(xué)當(dāng)中，層層遞進(jìn)開展層次化教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生逐步提升思維能力，幫助學(xué)生達(dá)到高階思維水平，不斷拓展思維模式，從而實(shí)現(xiàn)對學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng).

參考文獻(xiàn)：

[1] 何奇，任新成.基于SOLO分類理論的高中物理深度學(xué)習(xí)評價(jià)研究：以“牛頓第二定律”為例[J].中學(xué)教學(xué)參考，2022（17）：40-42，56.

[2] 楊嘉鑫，郝睿.基于SOLO分類理論的高中物理習(xí)題課設(shè)計(jì)：以機(jī)械能守恒定律為例[J].中國教育技術(shù)裝備，2021（05）：72-74.

[3] 楊虹，蘇超.基于SOLO理論的物理教學(xué)設(shè)計(jì)研究：以“曲線運(yùn)動(dòng)”為例[J].中學(xué)物理，2019，37（13）：43-46.

[4] 趙星宇.基于SOLO分類理論對高中物理作業(yè)分析：以牛頓運(yùn)動(dòng)定律部分試題為例[J].物理通報(bào)，2020（S1）：121-123.

［責(zé)任編輯：李璟］