基于SOLO 分類理論的教學(xué)設(shè)計研究
——以庫侖定律教學(xué)為例

王君如

(吉林師范大學(xué),吉林 四平 136000)

一、SOLO 分類理論概述

“SOLO”全稱為“Structure of the Observed Learning Outcome”，意思為：可觀察到的學(xué)習(xí)結(jié)果的結(jié)構(gòu).其理論是由澳大利亞學(xué)者比格斯創(chuàng)立的[1]，他發(fā)現(xiàn)，人的認知水平在總體上和具體時間上呈現(xiàn)出階段性的特點，而這些特點可以通過比較、測試等檢測手段觀察到。

SOLO 分類層次是從簡單到復(fù)雜、從具體到抽象的思維結(jié)構(gòu).思維結(jié)構(gòu)由低到高依次為，前結(jié)構(gòu)水平（P）：此時學(xué)生不具備回答問題的相關(guān)知識；單點結(jié)構(gòu)水平（U）：學(xué)生對問題的理解表面化和膚淺化；多點結(jié)構(gòu)水平（M）：學(xué)生能通過問題聯(lián)想到多個孤立事件；關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平（R）：能將信息整合起來并解決較為復(fù)雜的問題；抽象拓展結(jié)構(gòu)水平（E）：學(xué)生能依據(jù)外部資料解決問題，并歸納出新的抽象知識。SOLO 分類理論的前三種思維水平屬于量的積累，而后兩種思維水平屬于質(zhì)的飛越。

二、教學(xué)背景分析

（一）教材分析

“庫侖定律”選自人教版物理必修三第一章第二節(jié)，是本書電磁學(xué)中的關(guān)鍵內(nèi)容，是研究解決電磁學(xué)問題的基礎(chǔ)[2]，同時也是在學(xué)習(xí)了力學(xué)的基礎(chǔ)上，進一步學(xué)習(xí)電場的基本概念和規(guī)律.靜電場既與生活聯(lián)系緊密，為電與磁復(fù)合場的研究做了鋪墊。教材這樣編排，符合認知過程的發(fā)展規(guī)律，也起到承上啟下的作用。

（二）學(xué)情分析

從知識方面：高二年級的學(xué)生在初中已經(jīng)接觸過電磁現(xiàn)象，了解電荷、電路的知識;通過重力的學(xué)習(xí)，對“場”的概念有了初步的認識。

從能力方面：通過對電荷的學(xué)習(xí)，具有一定知識儲備，具有一定的分析推理能力.并且靜電現(xiàn)象與學(xué)生的生活結(jié)合緊密，對此并不陌生。

從經(jīng)驗方面：學(xué)生物理學(xué)習(xí)的經(jīng)驗不足;解決問題的能力弱，對于場這種抽象的概念可能感到不易理解;處于形象思維向抽象思維為主的過渡時期，但仍以形象思維為主，對靜電場往往停留在感性認識的基礎(chǔ)上，缺乏理性的認識和科學(xué)的探究，對于“場”概念的理解可能有困難。

從結(jié)構(gòu)方面：少部分學(xué)生處于單點結(jié)構(gòu)，大多數(shù)學(xué)生處于多點結(jié)構(gòu)，而處于關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)以及拓展抽象結(jié)構(gòu)的學(xué)生非常少。需要巧妙設(shè)計教學(xué)方法，幫助低水平的學(xué)生完成向高水平結(jié)構(gòu)的過渡。

（三）教學(xué)目標

教學(xué)目標的制定是教學(xué)活動的重要組成部分，科學(xué)制定教學(xué)目標，有助于教師更好地厘清教學(xué)思路，優(yōu)化教學(xué)設(shè)計。《普通高中課程標準（2017 版）》指出，在庫侖定律這一節(jié)，教學(xué)應(yīng)使學(xué)生通過實驗，了解靜電現(xiàn)象，知道電荷以及電荷守恒定律，知道兩點電荷之間相互作用規(guī)律，體會探究庫侖定律過程中的科學(xué)思想和方法。基于SOLO 分類理論，核心素養(yǎng)要求以及學(xué)生學(xué)情分析，確定“庫侖定律”教學(xué)目標以及各自對應(yīng)的SOLO 水平。學(xué)生知道正負電荷的相關(guān)概念屬于單點結(jié)構(gòu)；學(xué)生了解電荷間的相互作用規(guī)律，理解庫侖定律的作用、特點屬于多點結(jié)構(gòu)；學(xué)生能運用庫侖定律解決實際問題，并設(shè)計驗證庫侖定律實驗方案以及實際操作屬于關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)；學(xué)生能根據(jù)多組數(shù)據(jù)得出結(jié)論，養(yǎng)成用科學(xué)的方法探究事物的本質(zhì)和規(guī)律，并從物理學(xué)史認識庫侖定律屬于拓展抽象結(jié)構(gòu)。

（四）教學(xué)方法

通過運用演示法、實驗法、講授法，使學(xué)生通過直觀現(xiàn)象，自己動手實驗以及配合教師講解，更好的理解靜電場的內(nèi)容，提升自己的思維水平。

（五）靜電場教學(xué)過程設(shè)計

之前我們分析了本章的核心素養(yǎng)水平、重難點以及教學(xué)安排、教學(xué)方法，這里就不再詳細描述。本部分將從實際出發(fā)，充分運用之前分析所得成果，結(jié)合教育教學(xué)理論以及SOLO 分層評價理論，重點對教學(xué)過程進行設(shè)計。

三、庫侖定律的教學(xué)設(shè)計

引入新課：通過之前的學(xué)習(xí)我們知道了“同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引”那么排斥和吸引說明了電荷之間有力的作用，那這種力的大小該如何計算，這個力又與什么因素有關(guān)呢？

生：帶電體電荷量，帶電體間的距離，帶電體的形狀，帶電體所處環(huán)境……

師：下面讓我們看一個演示實驗。如圖所示，并分別點三名不同思維結(jié)構(gòu)水平的學(xué)生表述看到的現(xiàn)象并大膽提出猜測。

實驗一：帶正電的帶電體C 至于鐵架臺旁，改變C 與小球的距離，觀察現(xiàn)象

實驗二：在同一位置改變C 的帶電量，觀察現(xiàn)象

生：觀察兩次實驗，思考為何會出現(xiàn)上述現(xiàn)象.

[設(shè)計意圖]通過展示兩次實驗，激發(fā)求知欲和探索欲望。通過隨機抽取3 種思維水平的學(xué)生回答問題，確保每位學(xué)生都能積極參與，提高課程參與度。并通過聆聽使學(xué)生互相取長補短。

新課教學(xué)：

師：通過實驗我們發(fā)現(xiàn)，增加電荷量，電荷間作用力增大，增加電荷間距離，作用力反而減小。

問題一：大家回憶，在我們之前的學(xué)習(xí)中遇見過類似的物理規(guī)律嗎？

生：萬有引力定律，當(dāng)星球的質(zhì)量增加時，星球的萬有引力增加，當(dāng)星球間的距離增加時，萬有引力反而減小

師：很好，萬有引力定律告訴我們，物體間的萬有引力與兩物體質(zhì)量的乘積成正比，與物體間距離的平方成反比，既然這兩種力有類似的地方，那么電荷間的作用力大小是否也滿足與電荷量的乘積成正比，與電荷間距離的平方成反比呢？

生：根據(jù)實驗現(xiàn)象及萬有引力定律內(nèi)容進行合理猜想，得出結(jié)論。

[設(shè)計意圖]通過回憶萬有引力定律，為學(xué)生學(xué)習(xí)庫侖定律做鋪墊，使學(xué)生更好理解庫侖定律的內(nèi)容、規(guī)律。同時根據(jù)學(xué)生的回答，有助于教師掌握各思維水平學(xué)生的認識，為下面的針對性的引導(dǎo)提供幫助.

師：物理學(xué)家?guī)靵稣菐е@樣的疑問，通過自己的實驗證明了這個猜想。得出了本節(jié)課的重點內(nèi)容庫侖定律：真空中兩靜止點電荷間的相互作用力，與它們電荷量的乘積成正比，與它們的距離的平方成反比，作用力的方向在他們連線上。

師：那么庫侖定律中提到了點電荷，什么是點電荷呢？

生：（閱讀教材）只考慮帶電量而忽略形狀大小的理想模型。

師：那同學(xué)們回想一下，在此之前我們還學(xué)過了什么與點電荷類似呢？

生：質(zhì)點，質(zhì)點也是只考慮運動狀態(tài)不考慮形狀大小

[設(shè)計意圖]通過類比質(zhì)點，加深學(xué)生對于點電荷這種理想模型的理解，為之后解決的實際問題做鋪墊。

師：現(xiàn)在同學(xué)們面前的就是庫侖做實驗用的裝置，叫作庫侖扭秤。同學(xué)們思考一下如何利用這個裝置比較力的大小？

生：結(jié)合課前提供的器材，思考如何進行實驗，制作實驗數(shù)據(jù)記錄表格。

[設(shè)計意圖]啟發(fā)學(xué)生觀察實驗儀器，訓(xùn)練學(xué)生觀察能力、設(shè)計實驗方案的能力。選關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平學(xué)生回答，能激發(fā)該同學(xué)更深入的探索欲望，以及樹立“同伴榜樣”，激勵其他同學(xué)。

師：對R 學(xué)生的回答進行總結(jié)和完善，進而得出結(jié)論：力與距離平方成反比。引導(dǎo)學(xué)生動手實驗，提出新的問題，即庫侖那個年代還不知道電荷量該如何測量，那他又是如何得出力與電荷量之間的關(guān)系呢？

生：聽取教師的總結(jié)，想到等分電荷的方法。

[設(shè)計意圖]通過了解庫侖實驗的過程，使學(xué)生體會到了庫侖定律建立的過程，加深對庫侖定律的理解，形成了對庫侖定律的集體建構(gòu)，以及培養(yǎng)學(xué)生用科學(xué)思維、科學(xué)方法探究問題。這樣引導(dǎo)式的教學(xué)便于學(xué)生經(jīng)歷真實的科學(xué)探究過程，充分調(diào)動學(xué)生們的積極性，提高課堂參與度.通過列舉生活中的現(xiàn)象，激發(fā)學(xué)生思維，進而培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識解決物理實際問題的能力，以期所有學(xué)生都能向更高級的思維水平過渡.

四、課堂小結(jié)

生：思考并結(jié)合所學(xué)嘗試探究生活中的靜電現(xiàn)象

[設(shè)計意圖]培養(yǎng)學(xué)生運用所學(xué)知識解決生活問題的能力，并能將所學(xué)知識和真實情景聯(lián)系起來，維持學(xué)習(xí)動機和興趣.幫助學(xué)生完成向更高水平（拓展抽象結(jié)構(gòu)）的過渡。

五、教學(xué)反饋

及時的教學(xué)反饋可使教師及時了解學(xué)生掌握知識與技能的情況，以利于進一步教學(xué)。本研究基于SOLO 試題制定原則[3]，擬定如下測試題檢測課堂效果。

真空兩個相同的帶等量異種電荷的金屬小球A 和B（均可看作點電荷）電荷量大小均為q，分別固定在兩處，兩球間距離為r

1.此時A、B 之間是吸引力還是排斥力？

2.求A、B 間靜電力大小為多少？

3.現(xiàn)用一個不帶電的同樣的金屬球C 先與A 接觸再與B 接觸，然后移開C，此時A、B 所帶電荷量分別為多少？

3.此時A、B 間的靜電力變?yōu)槎嗌伲?/p>

4.若再使A、B 間的距離增大為原來的二倍，則他們的靜電力又為多少？

評分標準：分析出第一問力的性質(zhì)，并計算出第二問力的大小屬于單點結(jié)構(gòu)；分析出問題3 的等分電荷思想，屬于多點結(jié)構(gòu)；計算出問題4 屬于關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)；計算得出第五問答案屬于拓展抽象結(jié)構(gòu)。

六、評價

教師評價不要僅僅以結(jié)果為標準，要對比學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)的變化，以一種發(fā)展性的眼光去看待學(xué)生，關(guān)注學(xué)生的全面發(fā)展。教師可以通過學(xué)生在探究過程中發(fā)展了什么能力、掌握了什么方法、具備了哪些素養(yǎng)、表現(xiàn)出了什么樣的學(xué)習(xí)態(tài)度、與同學(xué)之間的合作交流情況等方面來對學(xué)生進行全面的評價，不要僅僅以成績作為唯一的評價標準，要從多角度、全方位的觀察學(xué)生，關(guān)注學(xué)生物理思維能力的提高，物理觀念的建構(gòu)，科學(xué)態(tài)度的培養(yǎng)，探究能力、自主學(xué)習(xí)能力和動手能力的發(fā)展，充分發(fā)掘?qū)W生的個人潛力，促進學(xué)生全面發(fā)展。

七、結(jié)論

基于SOLO 分類理論的教學(xué)設(shè)計可以很好地提升學(xué)生的思維深度，激發(fā)學(xué)生思考問題的積極性.并且也為教學(xué)者提供了新的依據(jù)來進行教學(xué)設(shè)計[4].本文嘗試將SOLO 分類理論應(yīng)用到“庫侖定律”的教學(xué)設(shè)計中的教學(xué)目標的確定以及教學(xué)策略的選擇等方面，經(jīng)過具體的教學(xué)實踐證明，這是一種科學(xué)的嘗試，同時可以看出用SOLO 分類理論指導(dǎo)基于物理核心素養(yǎng)水平培養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計是具有一定可行性的。