基于SOLO理論在“四翼”角度下的物理教學設計

邱清芽 鄭衛(wèi)峰

摘? ?要：基于SOLO理論所劃分的五個水平制定了牛頓第二定律的教學目標和教學策略：利用生活情境克服前結構水平、單點認知扎實基礎、多元理解牛頓第二定律促進綜合、達到關聯(lián)水平學以致用和積極思考主動創(chuàng)新。并舉例了能體現(xiàn)不同思維結構水平的習題，以便教師了解學生對知識的掌握情況，幫助教師和學生把握教與學的深度。

關鍵詞：SOLO理論;“四翼”;教學設計;牛頓第二定律

1? 引言

《中國高考評價體系》中明確說明“四翼”為高考考查要求，是評價學生素質(zhì)水平的基本維度 ，“四翼”中的基礎性主要強調(diào)基礎知識扎實，綜合性則強調(diào)知識的融會貫通，應用性重在考察知識的學以致用，而創(chuàng)新性強調(diào)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維[ 1 ]。為了讓學生水平能夠達到高考考查要求，教師們便應該探索能夠符合“四翼”的教學活動。由于SOLO理論與“四翼”都具有分層性，因此本文引入SOLO理論，基于SOLO理論與“四翼”的對應關系應用SOLO理論設計教學，以此落實“四翼”要求。

2? SOLO分類理論簡介

SOLO分類理論（Structure of Observed Learning Outcome，簡稱SOLO taxonomy）本意為“觀察到的學生學習結果的結構”。此理論將學生的學習結果按思維水平的高低劃分為五個層次：前結構、單點結構、多元結構、關聯(lián)結構和拓展抽象[ 2 ]。各水平的詳細特征以及對應的圖解在表1中呈現(xiàn)。

3? SOLO理論在物理教學中的應用

3.1? SOLO理論與“四翼”的聯(lián)系

將“四翼”四個方面的含義和物理學科要求的描述與SOLO理論進行對比分析，發(fā)現(xiàn)SOLO理論與“四翼”存在著巧妙的聯(lián)系，兩者的對應關系如表2所示。

通過上述分析，不難發(fā)現(xiàn)SOLO理論與“四翼”之間存在某種對應關系，因此為了能夠讓學生水平符合考查要求，可以嘗試應用SOLO模型設計教學。

3.2? 根據(jù)SOLO分類理論確定教學目標

《普通高中物理課程標準》指出，牛頓第二定律的教學應使學生探究并分析物體運動的加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關系，理解牛頓第二定律并且能運用于解決生活中的有關問題[ 3 ]。根據(jù)表2中SOLO理論與“四翼”的對應關系制定階段性的教學目標，明確每個教學目標中學生所達到的考查要求，以下是教學目標制定的具體內(nèi)容：

一是基于SOLO單點結構認知水平，能定性分析加速度與力、質(zhì)量之間的關系，得出牛頓第二定律數(shù)學公式，認識牛頓第二定律這一規(guī)律的教學目標。

二是基于多元結構認知水平，將教學目標定位于能掌握其概念并且多方面理解該定律。

三是基于關聯(lián)結構認知水平，將目標確定為理解公式中各物理量的相互作用，應用牛頓第二定律并聯(lián)系其他知識點解決實際問題。

四是基于抽象拓展認知水平，將教學目標定為清晰、系統(tǒng)地理解牛頓第二定律，能在新情境中運用物理知識解決相關問題，能發(fā)表自己的見解。

根據(jù)以上制定的目標可以做到依次滿足基礎性，綜合性，應用性以及創(chuàng)新性的考查，為本節(jié)課教學過程的設計提供一個明確的依據(jù)。

3.3? 基于SOLO分類理論設計教學過程

教學過程是促進學生發(fā)展的重要途徑，因此合理、有針對性地設計教學過程非常有必要。以下根據(jù)教學目標，基于SOLO理論進行教學設計。

（1）設置生活情境，克服前結構水平

教師播放視頻，創(chuàng)設一個“坐雪橇滑雪”的生活情境（如圖1所示）。提問學生：為什么爸爸和媽媽一起拉雪橇比一個人拉滑得快一些？怎么解釋分別拉坐著小孩的雪橇和空車時的運動快慢？

學生在這之前缺乏回答該問題的物理知識，對于加速度與力、質(zhì)量之間關系的認知模糊，因此學生對此章節(jié)的認知處于前結構水平。通過給學生設計生活問題情境，讓學生觀察生活現(xiàn)象初步判斷加大拉力能使物體運動加快，激發(fā)學生用物理視角分析力與運動之間存在的關系的欲望，幫助學生克服前結構水平，使學生的水平開始朝單點發(fā)展。

（2）形成單點認知，扎實基礎

學生對提出的問題進行思考提出假設，教師介紹實驗裝置（如圖2所示），引導學生進行實驗探究。實驗1：通過直接比較同個物體的受力不同反映的加速度大小;實驗2：物體受力相同，對不同質(zhì)量的物體其加速度大小進行探究。

學生根據(jù)以上的科學探究結果定性分析加速度與質(zhì)量、力的關系，得出結論。學生在此過程中形成了運動與相互作用觀念。之后讓學生嘗試根據(jù)所定性分析的結果進一步深化。在教師的引導下對其兩者關系進行定量分析，得出牛頓第二定律的數(shù)學公式，認識牛頓第二定律這一規(guī)律。此時學生的思維能力水平處于單點結構水平。

（3）多元理解牛頓第二定律，促進綜合

在學生已經(jīng)認識了牛頓第二定律之后，開始從數(shù)學公式中物理量的實際意義，力與加速度的同體性、瞬時性以及矢量性這幾個不同的角度切入去理解牛頓第二定律。圍繞著以下幾個問題展開認識：表達式是什么？牛頓第二定律中的力表示的是什么力？這個力與加速度是在同個物體上？作用在同物體上的合力與加速度兩者方向有什么關系？

通過教師的講解和學生自主討論的方式，讓學生思考一系列的問題促使學生進行多元理解定律，但還做不到理解各知識點的內(nèi)在聯(lián)系。因此使學生的能力水平提升到多元結構水平。

（4）達到關聯(lián)水平，實現(xiàn)學以致用

在學生獲得相應的知識之后，教師重新回歸情境當中去進行教學。在原本的情境基礎上加大情境的復雜性，問題：“小女孩坐在雪橇上平直滑雪，初速度為零，已知雪橇和小女孩的總質(zhì)量為m，受到方向與路面之間夾角成θ的拉力，其大小F，滑行中受到的阻力大小為f，經(jīng)過時間t后，滑行的位移多少？”

這一步驟的教學目的是讓學生通過實例學會將該定律聯(lián)系其他知識點來進行解答實際問題。學生此時能力可達到關聯(lián)結構水平。

（5）鼓勵思考，積極創(chuàng)新

一般教學到達關聯(lián)結構水平就幾乎接近尾聲，但是根據(jù)SOLO理論可知學生的思維能力還有發(fā)展的空間。為了使學生對于本章節(jié)的學習可以爭取達到抽象拓展水平，教師在課堂的最后給學生布置開放性的思考題。

例如：在以上進行的科學探究過程中可知需要讓所掛的鉤碼質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量，讓學生思考其原因并且嘗試改進實驗，使鉤碼質(zhì)量不需要遠小于小車質(zhì)量也能進行實驗。教師引導學生應用牛頓第二定律解決問題，給學生提供一種思路：加上一個動滑輪和彈簧測力計，用彈簧測力計直接測量小車所受到的拉力大小。實驗裝置如圖3所示。

讓學生通過教師的引導學會應用牛頓第二定律解答問題，再讓學生思考其他的解決方法。促進學生正確認識科學本質(zhì)，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。學生能力水平向抽象拓展水平發(fā)展。

在以上的整個教學過程中很好涵蓋了“四翼”的內(nèi)容，學生形成的知識結構按水平逐漸變化，呈現(xiàn)進階式發(fā)展，以圖4來表明其形成過程?？梢?，學生對牛頓第二定律的認知從基礎理解概念到應用規(guī)律提出創(chuàng)新見解。

3.4? 運用SOLO理論選擇習題

習題是用來評價學生學習情況的有效工具。應用SOLO分層理論來選擇習題，能對學生的學習進行分層評價，讓學生更加精準地了解自身的水平，以此進行改進，同時也幫助教師調(diào)整教學。以下根據(jù)SOLO層次設計困難程度依次遞增的習題，用于檢測學生對牛頓第二定律的掌握情況。

【例題】某質(zhì)量為1000 kg的汽車在水平路面上試車，當達到一定的速度關閉發(fā)動機，并且經(jīng)過了一段時間停下來。

（1）在此過程中汽車的加速度大小是1 m/s2，求汽車受到的阻力為多大？

（2）車重新起步時牽引為2000 N，產(chǎn)生的加速度應為多大？（假定試車過程中汽車受到阻力不變），加速度的方向如何？

（3）返回到剛開始時，如果汽車在水平路面上試車，當達到72 km/h 的速度時關閉發(fā)動機，經(jīng)過20 s停下來，汽車受到的阻力多大？

選題思路：本例題分為三個小題，每個問題所處的水平層層遞進。首先第（1）題不需要深入了解牛頓第二定律直接套用公式就可得出阻力大小。要求學生具備單點結構水平。第（2）題中要求學生理解物理量的含義，并且還需掌握合力與加速度的方向關系，考查學生對牛頓第二定律多個方面的理解情況。因此，能力要求達到多元結構水平。對于最后一小題的解答，需學生能夠準確對速度單位進行換算再結合運動學公式和牛頓第二定律聯(lián)立列出方程式進行計算。要求學生達到關聯(lián)結構水平。

由于本題為情境試題，所以屬于應用性考查，再根據(jù)對每個小題的分析可知該題實現(xiàn)了基礎性、綜合性考查。

應用SOLO層級進行設計的試題能夠滿足“四翼”中的多個考查要求，讓教師根據(jù)學生的作答情況更準確地檢測學生所處的認知水平。

4? 結束語

綜上所述，應用SOLO理論根據(jù)學生的發(fā)展需求展開階梯式教學，能促進學生水平達到創(chuàng)新性要求，落實核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，使得課堂得到更好的優(yōu)化。

參考文獻：

[1] 教育部考試中心.中國高考評價體系[M]. 北京：人民教育出版社，2019.

[2] 蔡永紅.SOLO分類理論及其在教學中的應用[J].教師教育研究，2005，18（1）：34-40.

[3] 中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準（實驗）[S].北京：人民教育出版社，2004.