基于SOLO分类理论的层次化习题教学设计

李楷

摘要：当前，我国教育改革的重点是不断推进落实“立德树人”的根本任务，培养学生学科核心素养.物理这门学科是高中阶段一门重要学科，应当充分发挥物理学科的育人功能.本文通过对人教版高中物理必修一“牛顿第一定律”这一课的教学设计，分析如何基于SOLO分类理论实施层次化习题教学.

关键词：SOLO分类理论；层次化；习题教学；高中物理

中图分类号：G632文献标识码：A文章编号：1008-0333（2024）12-0104-03

根据我国高中物理的教学要求，物理教学要以培养学生物理学科核心素养为目标.然而传统的教学中教师往往只注重知识教授，教学评价指标单一，对体现核心素养的思维过程缺乏关注.SOLO分类理论所体现的评价方式则更具有层次性、科学性，可以有效提高学生思维水平层次，实现培养学生物理学科核心素养的教学目标.因此，研究高中物理教学中SOLO分类理论的应用具有较强的现实意义，值得广大物理教师投身其中，探索创新教学设计.

1 SOLO分类理论

SOLO分类理论是澳大利亚学者Biggs等人最早提出的一种思维水平层次理论.这一理论将学生的学习结果划分成为五个阶段或者五个层次水平，分别为前结构、单点结构、多点结构、关联结构、拓展抽象结构，这五个层次水平表现出层层递进的特征，从浅入深，从初级往高级发展[1].

根据SOLO分类理论划分标准，本人将学生物理学习的结果表现划分为五个层次水平，从而总结出物理学习与SOLO层次水平间的关系，具体表述如下：

SOLO层次水平第一阶段是前结构阶段.此时学生物理学习结果表现为认知停留在表面，无法对物理概念相关定义、定理及公式等内容表述清楚.

SOLO层次水平第二阶段是单点结构阶段.此时学生物理学习结果表现为对物理相关概念有一定的了解，并且可以正确说出相关的定义、公式和定律等物理内容.

SOLO层次水平第三阶段是多点结构阶段.此时学生物理学习结果表现为能够正确理解、应用相关物理知识，同时还能根据問题中的相关线索一一解决问题，并形成正确的物理思维，不过缺乏一定的整合能力.

SOLO层次水平第四阶段是关联结构阶段.此时学生物理学习结果表现为能够研究和解决一定的物理问题，能够针对同一类物理问题运用物理思维和解题方法来解决.

SOLO层次水平第五阶段即最高阶段，是拓展抽象结构阶段.此时学生物理学习结果表现为对于同一物理问题，可以思考出具有拓展性的答案，能够拓展问题的本质意义，具备良好的物理学科核心素养.

2 基于SOLO分类理论的层次化习题教学设计

高中物理课程当中，“牛顿第一定律”是物理教学的重点与难点之一.因此本文以人教版高中物理必修一中的“牛顿第一定律”为例，选取具有层次化的典型例题，分析如何基于SOLO分类理论开展层次化习题教学.

2.1 立足单点结构，加深学生对基础力学知识的记忆

教师应当立足于学生单点结构思维水平，选取一些考查牛顿第一定律相关概念、基础知识点的题目，加深学生的记忆和理解即可.通过对牛顿第一定律以及力学相关概念的讲解，或者对相关知识点的梳理、练习，可以帮助学生思维水平从单点结构向多点结构过渡发展.

例1小王同学想探究力与运动的关系，让小车从斜面同一高度处由静止滑下，并且分别记录出小车在毛巾、棉布以及木板表面上的停止位置.

（1）小车以斜面同一位置高度由静止滑下，是为了使小车到达水平面时的___________相同；

（2）小王同学通过实验得出以下结果：小车在毛巾上停下来的位置最近，在棉布上停下位置在中间，在木板上停下的位置最远，由此可知，水平表面越光滑，小车受到的___________越小，速度减小得越___________（选填“快”或“慢”）；运动的距离越___________（选填“长”或“短”）.

选题依据本题的考查知识点为力学基础知识，即位移、速度、摩擦力等.没有复杂的题目干扰和实验探究，学生只需要加深对这些基础知识的记忆和理解，就能够解答出这道题.因此这道题符合单点结构水平，是一道单点结构习题.

解题分析要研究物体受到摩擦力越来越小时运动情况如何变化，需要控制小车的初速度相同，小车在相同斜面同一高度由静止滑下，是为了使小车到达水平面时的速度相同[2]，所以（1）小题应填“速度”.小车受到的摩擦阻力水平面的光滑程度有关系，水平面越光滑，小车受到的摩擦力就越小，此时运动状态就改变得越慢，即小车的速度减小得越慢，小车越不容易停下来.因此小车运动的距离越长，（2）小题的答案显而易见.

2.2 发展多点结构，强化学生对力学规律的理解

教师应当发展学生多点结构思维水平，即不能局限于简单的物理知识记忆，不能只了解单一的物理概念或者知识点，应当掌握与之有关联的其他知识点，强化学生对力学规律的理解，同时利用习题中有用信息来处理和解决问题[3].

例2关于伽利略的“理想实验”，下列说法正确的是（）.

A.该实验是理想实验，无真实的实验基础，所以结果不可信

B.该实验为牛顿第一定律的提出提供了有力的实验依据

C.该实验充分证实了亚里士多德“力是维持物体运动的原因”结论

D.该实验说明物体的运动不需要力来维持

选题依据本题主要考查力与运动的关系.首先应当明确力与运动的概念，力是改变物体运动状态的原因，是使物体产生加速度的原因.本题在选项中增设了一些干扰选项，学生仅仅知道基础的概念并不足以解析这道题，还需要学生发散思维，排除干扰选项.因此这道题符合多点结构水平，是一道多点结构习题.

解题分析学生在明确力和运动关系的基础上再来看这道题，结合牛顿第一定律的基础原理知识，根据教材内容和所学知识便能够再次加深对力学基础知识的理解.A选项中，虽然是理想实验，但是这一实验是建立在可靠的实验基础上，结果可信，所以A是错误的；B选项中，牛顿是在伽利略等科学家研究的基础上提出了牛顿第一定律，所以B选项是正确的；C、D两个选项可以结合来看，伽利略推翻了亚里士多德的观点，认为力不是维持物体运动的原因，而是改变物体状态的原因，故C选项错误，D选项正确.

2.3 发展关联结构，培养学生物理知识整合能力

教师应当发展学生关联结构思维水平，即要求学生综合运用力学知识来解答问题.

例3如图所示，在光滑的小车上有质量为m1和m2的两个小球体，并且m1大于m2，两个小球体随车一起匀速运动，当车辆突然停止的时候，如果不考虑其他阻力，假设车无限长，那么两个小球体（）.

A.一定不相碰撞B.一定相碰撞

C.不一定相碰撞D.无法确定

选题依据本题主要考查牛顿第一定律以及惯性的应用.题干中存在诸多前提条件，学生突然看到这些前提条件可能会觉得毫无头绪，因此需要整合相關知识.

解题分析因为小车是表面光滑的，不论小车做何运动，两个小球体在水平方向都是不受力的.根据牛顿第一定律可以得知，两个球体保持匀速状态，速度相等，那么两个球体一定不会相互碰撞，所以A选项正确.

2.4 发展拓展抽象结构，培养学生物理知识迁移能力

教师应当注重提高学生拓展抽象结构水平，即要求学生能够将所学的物理力学知识与生活有机结合起来，培养学生利用物理知识解决生活问题的能力.比如教师可以通过解析具有生活化的习题，让学生养成利用物理知识来解决生活中的问题的良好习惯，强化学生的理解能力和迁移应用能力[4].

例4我国研发的高速磁悬浮列车时速可达600 km/h，因为采用了磁悬浮原理，所以阻力比普通高铁小很多，高速磁悬浮列车拥有“快起快停”的技术优点，能够发挥速度优势，非常适用于中短途客运.下列说法正确的是（）.

A.600  km/h的速度已经超过声音在空中传播的速度

B.快起快停意味着“起”“停”过程加速度较大

C.因阻力比普通高铁小，所以磁悬浮列车惯性比较小

D.考查磁悬浮列车在两城市间的运行时间，列车可视为质点，这种研究方法叫“微元法”

选题依据本题不同于之前的例题，更需要学生在综合运用力学知识的基础上将所学的知识延伸到生活当中，即实现物理知识的迁移，学会分析生活中的物理现象.要求学生了解和掌握一定的生活常识，同时也要具备数学能力和数学思维.因此这道题是一道拓展抽象结构习题，学生的思维水平需要达到一定程度才能够较好地解答习题.

解题分析A选项中600  km/h，通过数学计算约等于166.7 m/s，明显小于音速340 m/s，所以A错误；B选项中，“起”“停”过程速度变化快，加速度较大，B正确；C选项中，惯性与物体质量有关，与受力无关，所以C错误；D选项中，考查磁悬浮列车在两城市间的运行时间，列车可视为质点，这种研究方法叫理想模型法，因此D错误.所以正确选项为B.

3 结束语

综上所述，基于SOLO分类理论开展分层次习题教学，能够促进学生思维水平逐渐上升，从而具备高阶思维的能力，而高阶思维能力正是培养学生学科核心素养的必然要求.因此，高中物理教师应当认真研究SOLO分类理论，将这一理论合理应用到教学当中，层层递进开展层次化教学，引导学生逐步提升思维能力，帮助学生达到高阶思维水平，不断拓展思维模式，从而实现对学生核心素养的培养.

参考文献：

[1] 何奇，任新成.基于SOLO分类理论的高中物理深度学习评价研究：以“牛顿第二定律”为例[J].中学教学参考，2022（17）：40-42，56.

[2] 杨嘉鑫，郝睿.基于SOLO分类理论的高中物理习题课设计：以机械能守恒定律为例[J].中国教育技术装备，2021（05）：72-74.

[3] 杨虹，苏超.基于SOLO理论的物理教学设计研究：以“曲线运动”为例[J].中学物理，2019，37（13）：43-46.

[4] 赵星宇.基于SOLO分类理论对高中物理作业分析：以牛顿运动定律部分试题为例[J].物理通报，2020（S1）：121-123.

［责任编辑：李璟］