SOLO分類法在高中電學實驗教學中的運用研究

張淼

[摘要]電學實驗是高中物理教學的重要內容，文章將SOLO分類法用于指導物理電學實驗教學，可有效把握學生已有知識水平，引導學生進行探究、合作學習。針對目前高中物理學科特點和實驗課堂教學現狀，明確不同學習水平的SOLO等級，獲取直觀、準確的評價標準。根據SOLO理論實施教學干預促進學生掌握所學知識。

[關鍵詞]SOLO分類法；高中物理；電學實驗教學；應用實例

[中圖分類號]G633.7[文獻標識碼]A[文章編號]16746058（2018）08004303

一、關于SOLO分類法

SOLO：Structure of the Observed Learning Outcome理論的縮寫，該理論最早由澳大利亞心理學家比格斯（John Biggs）及其同事研究提出，它是一種以等級描述為主要特征的質性評價方法。于1988年傳入我國，如今在理論和應用領域均獲得一定的研究成果。SOLO理論指出，所有問題均可從低至高劃分為前結構水平、單一結構水平、多元結構水平、關聯結構水平及擴展的抽象水平。其中前3個階段重視知識量的積累，后2個層次追求理論思維的飛躍。

SOLO分類法源自定義學習不同水平質的差異需要，為綜合評價學生并發現學生在特定主題達到的水平，我們必須清晰描述學生在其質性增長階段是什么樣的。在研究不同學習領域學生對問題的反應后，比格斯（Biggs）等學者發現，每種表征方式，個體的反應均表現出循環發生的結構復雜性。這些反應表明某種表征方式下，由新手發展至專家的過程。由此可知，SOLO分類法可用于對表征方式之下的學習結構實施分類，它能夠提供一個系統的途徑，細致觀察學習結構，以此描述學習者日常表現及其如何在復雜性上增長。

運用SOLO理論評價學生在學習物理過程中的一些具體表現，依據學生課堂互動、解答作業以及小組合作時，答案的層次性及思維的變化特征，判斷學生處于何種SOLO層次。根據SOLO分類層次示意圖可知，學習是一個由淺到深、從量變到質變的過程中。上述5個層次中，前結構水平作為新手準備階段，單一、多元結構旨在對學習量實施描述，重點是要考查學生所需的知識點及相對應的知識遷移能力。關聯、擴展的抽象水平則著眼于對學生質的掌握程度的描述，重點考查學生在學習過程中的思維水平及分析、解決問題的能力，上述考察均在知識量的積累下展開。

二、SOLO分類理論的優勢

SOLO分類理論提出后，引起了諸多教育者和學者的重視，可謂萬眾矚目。就現狀來看，已經有很多地區把SOLO分類理論運用到日常教學中。一部分地區還根據SOLO分類理論編制了試題，這其中還包括中考和高考題目。

誠然，在該理論的諸多優勢中，筆者認為最主要的還是“等級描述性劃分”。在關注學生掌握知識容量的情況下，兼顧對學生思維水平的劃分，從而更深層次地提升評價的有效性。教育者和研究者們可以借助SOLO分類理論把學生對某個特定知識點的掌握情況劃分為5個思維等級，而這些遞增式的等級直接反映學生從量到質的學習變化過程，教育者和研究者們完全可以依據這些學生的不同思維等級判定學生學習某個特定知識點的質量高低。

在具體評價中，教育者和研究者們也可根據所得答案來評估學生處于某個層次，以此判定學生對這個問題的認識水平，進一步了解學生的學習結果，從而反思并總結出一系列提升教學質量的相關策略。優勢表現如下：（1）SOLO分類法用于電學教學評價，有利于教師準確掌握學生的學習情況；（2）在當今的中考、高考題目中，SOLO分類理論為開放性題目評價提供了規范及嚴密的操作系統；（3）SOLO分類應用于物理教學形成性評價，有助于教師準確反思自己在教學過程中的問題，進一步修正教學方案，改正傳統不適宜的教學方法；（4）運用SOLO分類理論有利于學生更客觀、準確地開展自我評價，通過讓學生練習SOLO試題，并展開自評，學生能夠清晰地認識到自己在本環節學習中存在的問題，了解自己處在哪個水平，還有多少知識沒有掌握，以此確定下一步的學習方案及努力方向，探尋適合自己的學習方法。

三、將SOLO理論運用于實驗教學

SOLO理論與實驗教學相結合，有利于培養學生的實驗能力。常態下的實驗教學，一般有七個環節，即明確實驗目的、掌握實驗原理、選取實驗器材、知道實驗步驟、完成數據采集、處理數據、分析誤差。傳統實驗教學更注重實驗程序，對學生能力的提升較慢，教學效果難以評測。為提升教學效果，幫助學生提高探究能力。將實驗要求與SOLO五個能力結構相結合，重新歸納如下：（1）單一結構水平：選擇實驗儀器，觀察簡單實驗現象，采集實驗數據，有效數字的表述；（2）多元結構水平：掌握實驗原理，明確實驗目的，根據實驗需要改變條件，獨立操作并完成實驗，觀察復雜的實驗現象，利用數學知識處理數據；（3）關聯結構水平：得出實驗結論，能從系統誤差與偶然誤差角度分析評價實驗成果；（4）拓展抽象結構水平：理論指導操作，利用提供的實驗器材設計實驗，借助科學探究環節提出實驗猜想與假設，制定合理實驗操作方案，完成數據采集分析及交流評估。

幫助學生自己發現問題、提出問題、解決問題，層層遞進，螺旋上升。如，電學實驗教學圍繞安全、精確、方便三大理念，做好器材選擇、電流表內外接、滑動變阻器的限流式與分壓式連接等三個具體操作。

下面是筆者提供的運用SOLO題考查學生SOLO能力的教學課例，供參考。

【案例研究】高二年級物理實驗操作技能考核中，有一項目是利用規定的電學元件設計電路圖，并較準確地測量電池組的電動勢E及其內阻r。實驗室提供的器材如下：

A.滿偏電流為10mA，內阻為10Ω的靈敏電流表G；

B.內阻未知的電流表A（0～0.6A～3A）；

C.滑動變阻器R0（調節范圍0～100Ω，額定電流1A）；

D.多用電表；

E.開關與導線若干；

F.阻值為990Ω的定值電阻R。

（1）小明同學先利用多用電表的直流10V檔粗略地測了一下電池組的電動勢，電表指針如圖1所示，則該電表讀數為V。

（2）小明借助提供的器材，設計圖2（甲）所示的電路，請你幫助他在圖2（乙）上完成實物圖連線.

（3）在數據處理環節，小明利用測得的數據繪制出的I1-I2圖線（其中I1為靈敏電流表G的示數，I2為電流表A的示數），則根據圖線的物理意義可知：電池組的電動勢E=

V，內阻r=Ω（保留3位有效數字）.

【教學過程】測定電源電動勢和內阻實驗是高考重點考查的實驗，與閉合電路歐姆定律、電表的改裝、圖像的物理意義及實驗改進等難點相結合，此類題對學生的能力要求非常高，一般達到拓展抽象結構。

（2）小題中已知阻值的靈敏電流表與阻值為990Ω電阻串聯，改裝成了一個量程為10V的“電壓表”，在教學中，可利用安全理念層層設置課堂問題開展教學。

圖3中左圖為電壓表的內部結構圖，其兩端的電壓由歐姆定律得U=Ig（Rg+R），得出R=UIg-Rg，由此可知R為大電阻，承擔分壓作用。圖3中右圖為電流表的內部結構圖，由并聯電路兩端電壓相等得IgRg=（I-Ig）R，得出R=IgRgI-Ig，由表達式可知R為小電阻，承擔分流作用。

實驗教學中，教師應注意指導學生從原理理解出發，經歷從單點結構的部分電路歐姆定律，到運用串并聯知識列式求解，再到運用數學知識求出電阻阻值的過程，并對阻值進行分析研究。在拓展實驗中對電表改裝考查頻次相對較高。在具體教學中，教師還可以針對定值電阻進行“拓展思維”教學，為學生搭建解答此類開放性實驗題的橋梁。

“拓展思維”教學片段如下。

師：同學們思考一下定值電阻在實驗中一般起什么作用？

生1：初中物理實驗課上我曾經將一個大電阻串聯在電路中，它起到了保護電阻的作用。（單點結構）

師：還有其他作用嗎？

生：……（陷入沉思）

師：我們再來觀察以上兩種電路，思考在電路中定值電阻起什么作用？

生2：我覺得在圖3中起到了保護靈敏電流表的作用。（單點結構）

師：說說理由呢？

生2：因為靈敏電流表的滿偏電壓較小，串聯電阻后擴大了它的量程，同時保護

靈敏電流表不被燒毀。（關聯結構）

師：很好，定值電阻在電壓表改裝中充當與初中物理電路中一樣的作用——保護電阻。那么電流表改裝原理呢？

生：……（又陷入沉思）

師：靈敏電流表的滿偏電流如何？

生：比較小（齊聲回答） （單點結構）

生3：我認為：電流表改裝的原理圖中的定值電阻同樣起到了“保護電阻”的作用，因為當小電阻與靈敏電流表并聯時，可以分流一部分電流，而且……當電阻越小時它的分流作用越明顯。（關聯結構）

師：很好。那么我們以后該如何判斷是否需要改裝電表呢？是改裝成電流表，還是電壓表呢？

生4：缺少什么表就改裝成什么表啊。（微笑）（前結構）

生5：當設計性實驗題中提供大電阻時，我們可以從兩個方面考慮：保護電阻或電壓表改裝，當然具體還要根據題中的要求來判斷……當題中提供小電阻時，我們應該優先考慮電流表改裝。因為小電阻在電壓表改裝和保護電路中基本不起大的作用。我認為，無論是大電阻起保護作用，還是將大電阻改裝成電壓表，亦或是利用小電阻與靈敏電流表并聯改裝成電流表，它們的本質都是一樣的，都是保護電路不被燒壞。

（拓展抽象結構）

參與互動的5位同學中，第5位學生不但能夠清楚分析定值電阻在電學實驗中所起的作用，還能對定值電阻的作用進行清晰歸類，由此可知，課堂互動可以激發學生思考。在教師環環相扣的設問中，學生不僅理解電表在何種情況下需要改裝，選擇何種定值電阻改裝相應的電表，最后還能夠總結定值電阻在電學實驗中的作用。此外設計性實驗對學生的要求相對高，可以引導學生依據實驗目的及提供的器材，借助所學知識創新設計實驗。如，當電流表內阻已知時，可以充當電壓表，同樣當電壓表已知阻值時，又可以當電流表。

源于皮亞杰認知發展理論，由澳大利亞心理學家比格斯（John Biggs）研究提出的SOLO分類法是一種新興的質性評價理論，它不僅注重評估學生知識掌握情況，也關注學生思維水平的劃分。教師可依據學生在某些問題上的表現展開分析與評價，以此掌握學生的學習情況，進一步改進教學策略。

[參考文獻]

[1]朱麗華.初中物理電學教學有效性提升的策略探究[J].教師，2015，17（9）：45.

[2]錢勇.SOLO分類理論在高中數學教學設計中的應用研究[D].上海：上海師范大學，2015.

[3]高凌飚，李勇.高考物理試卷的能力結構（下）[J].中國考試，1999（5）：29-30.

[4]姚琳.基于SOLO分類理論進行差異教學的實踐研究[D].杭州：杭州師范大學，2016.

[5]蔡曉華.用SOLO分類法探究高一學生對一道集合綜合題的理解水平[J].數學通訊，2013，23（14）：10-12.

（責任編輯易志毅）