基于SOLO分類理論的高中物理習題課設計

楊嘉鑫 郝睿

摘 ?要 習題課是高中物理教學中的重要環節，學生可以通過習題加深對概念和規律的理解并培養思維品質與遷移能力，但許多教師對于學生作答習題的評價僅停留在對對錯的評判，并不能根據學生作答挖掘出他們的思維障礙。教師可以基于SOLO分類理論對學生答題的思維水平進行分析并有針對性地進行習題的講解，以此提高習題課的效率。

關鍵詞 SOLO分類理論;高中物理;機械能守恒定律;習題課設計

中圖分類號：G633.7 ? ?文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）05-0072-03

1 SOLO分類理論

SOLO（Structure of the Observed Learning Outcome，可觀察的學習成果結構）[1]分類評價理論是Biggs和Collis在1982年提出的一種以等級描述為基本特征的質性評價方法[2]。SOLO分類評價理論將學生的學習結果按照思維從低到高分為五個不同層次：前結構、單點結構、多點結構、關聯結構和抽象結構[3]。彼格斯和他的團隊分析近兩千名學生對開放式試題的答題反應，并依據個體反應的復雜性和層次變化的特點，確認了SOLO分類評價理論的五個層次，各水平對應的思維層次如表1所示。

2 SOLO理論應用于復習課設計

基于SOLO理論制定復習課的教學目標 ?教學目標是復習課教學的出發點和歸宿，是教師進行課堂教學設計的起點和基本依據。根據SOLO分類理論的思維水平和課程標準[4]

中對學生學業質量水平的要求制定本節課的教學目標（因為課程標準的要求是單點結構以上，所以本節課教學目標不包括前結構水平），如表2所示。

SOLO理論指導下確定教學重難點 ?教學重難點要結合學生已有知識現狀以及教學目標的要求，重點是通過本堂課的學習應該掌握的基礎知識，對應SOLO水平的多點和關聯結構;而教學難點一般是科學思維和能力層次[5]，對應SOLO水平的抽象拓展結構。教學重難點：從能量轉化和功能關系理解機械能守恒的條件（多點結構），在具體問題中判斷何時機械能守恒并能列出表達式（關聯結構），能夠熟練推導機械能守恒定律并分析處理多過程復雜問題（抽象拓展結構）。

SOLO理論指導下選擇合適的教學方法 ?復習課更加強調對知識的應用以及能力的培養（即要把控教學重難點），因此，教師需要選取合適的教學方法，根據學生已有知識現狀和教學目標選擇教學方法：多點結構和關聯結構的題目一般選擇討論法和講授法;由關聯結構到抽象拓展結構需要量變到質變[6]，對大部分學生而言存在難度，這部分習題應采用引導提問法、探究法、歸納總結法。

SOLO理論指導下復習題的設計

【例題1】（選自2016課標II第25題，分值為20分）輕質彈簧原長為2l，將彈簧豎直放置在地面上，在其頂端將一質量為5m的物體由靜止釋放，當彈簧被壓縮到最短時，彈簧長度為l。現將該彈簧水平放置，一端固定在A點，另一端與物塊P接觸但不連接。AB是長度為5l的水平軌道，B端與半徑為l的光滑半圓軌道BCD相切，半圓的直徑BD豎直于AB，如圖1所示。物塊P與AB間的動摩擦因數μ=0.5。用外力推動物塊P，將彈簧壓縮至長度l，然后放開，P開始沿軌道運動。重力加速度大小為g。

1）若P的質量為m，求P到達B點時速度的大小，以及它離開圓軌道后落回到AB上的位置與B點之間的距離;

2）若P能滑上圓軌道，且仍能沿圓軌道滑下，求P的質量的取值范圍。

選題依據：這類題目屬于比較復雜的多過程分析和推理的題型，符合學生抽象拓展結構層次的特點，更能夠反映學生的思維水平差異，所以筆者以該題為例，說明如何根據SOLO水平制定相應的評分表，以便更細致地診斷學生所處的思維層次。

【解析】

1）將彈簧豎直放置在地面上，長度被壓縮至l時，質量為5m的物體的動能為零，彈性勢能最大，由系統的機械能守恒得EP=5mgl。設P的質量為M，到達B點時的速度大小為vB，由能量守恒定律得EP=1/2·MvB2+μMg·4l。將M=m代入聯立可以解得。

若P能沿圓軌道運動到D點，其到達D點時的向心力不能小于重力，即P此時的速度大小v應該滿足mv2/l-mg≥0。設P滑到D點時的速度為vD，由機械能守恒定律得1/2·

mvB2=1/2·mvD2+mg·2l。代入數據聯立解得，符合能過D點的速度條件，故P能運動到D點，并從D點以速度vD水平射出。

設P落回到軌道AB所需的時間為t，由運動學公式得2l=1/2·gt2。P落回AB上的位置與B點之間的距離為s=vDt，解得。

2）為使P能滑上圓軌道，它到達B點時的速度應大于0。由上一問可知5mgl-μmg·4l>0。要使P仍能沿圓軌道滑回，P在圓軌道的上升高度不能超過半圓軌道的中點C，由機械能守恒定律有1/2·MvB2≤Mgl，聯立解得5/3·m≤M≤5/2·m。

本題要求學生熟練使用機械能守恒定律，并能區分機械能守恒定律和能量守恒的使用界限，不僅需要掌握基本概念和規律，還需要挖掘知識內部的聯系，比如要恰當選取機械能守恒定律與能量守恒定律。求解本題還需要有圓周運動繩模型的知識基礎和分析臨界條件的科學思維。因為此題的難度較大，學生對題目的解答所處的SOLO水平差異也較大，所以根據SOLO水平制定表3所示評分標準，以此為參考來判斷學生所處思維結構水平，進而提高習題課的效率。

表3所示題目評分標準是以“機械能守恒定律”這節復習課的一道例題為例，可以將學生的作答與上述表格對比，從而找出學生在作答此題時所處的思維水平，找到學生存在的困惑之處或者思維障礙，以此來改進教學策略，提高習題課課堂效率。

3 結論

本文以SOLO理論為指導，以“機械能守恒定律”為例，進行習題課的初步設計，確定習題課的教學目標、重難點、教學方法、練習題，既可以提高習題課的質量，又可以幫助一線教師提高評析作業的效率，相比每一節課進行課后評價而言，大大縮減了教師的工作量，更具有可操性，使教師可以更加方便地觀察學生每一階段的思維水平，做到有的放矢。

參考文獻

[1]Biggs J. Individual Differences in Study Processesand the Quality of Learning Outcomes[J].Higher Edu-cation，1979（4）：381-394.

[2]Biggs J， Collis K. Towards a Model of School-BasedCurriculum Development and Assessment Using the SOLO?Taxonomy[J].Australian Journal of Education，1989（2）：151-163.

[3]彼格斯，科利斯.學習質量評價：SOLO分類理論可觀察的學習成果結構[M].高凌飚，張洪巖，譯.北京：人民教育出版社，2010.

[4]中華人民教育部.普通高中物理課程標準（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2017.

[5]趙星宇.將SOLO理論應用于核心素養下的物理教學設計探討：以“動能定理”為例[J].物理通報，2020（S1）：38-43.

[6]林妮.基于SOLO分類理論的中學物理教學設計研究[D].長沙：湖南師范大學，2018.