基于SOLO理論在“四翼”角度下的物理教學(xué)設(shè)計(jì)

邱清芽 鄭衛(wèi)峰

摘? ?要：基于SOLO理論所劃分的五個(gè)水平制定了牛頓第二定律的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)策略：利用生活情境克服前結(jié)構(gòu)水平、單點(diǎn)認(rèn)知扎實(shí)基礎(chǔ)、多元理解牛頓第二定律促進(jìn)綜合、達(dá)到關(guān)聯(lián)水平學(xué)以致用和積極思考主動(dòng)創(chuàng)新。并舉例了能體現(xiàn)不同思維結(jié)構(gòu)水平的習(xí)題，以便教師了解學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況，幫助教師和學(xué)生把握教與學(xué)的深度。

關(guān)鍵詞：SOLO理論;“四翼”;教學(xué)設(shè)計(jì);牛頓第二定律

1? 引言

《中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系》中明確說(shuō)明“四翼”為高考考查要求，是評(píng)價(jià)學(xué)生素質(zhì)水平的基本維度 ，“四翼”中的基礎(chǔ)性主要強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)知識(shí)扎實(shí)，綜合性則強(qiáng)調(diào)知識(shí)的融會(huì)貫通，應(yīng)用性重在考察知識(shí)的學(xué)以致用，而創(chuàng)新性強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新思維[ 1 ]。為了讓學(xué)生水平能夠達(dá)到高考考查要求，教師們便應(yīng)該探索能夠符合“四翼”的教學(xué)活動(dòng)。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(duì)應(yīng)關(guān)系應(yīng)用SOLO理論設(shè)計(jì)教學(xué)，以此落實(shí)“四翼”要求。

2? SOLO分類理論簡(jiǎn)介

SOLO分類理論（Structure of Observed Learning Outcome，簡(jiǎn)稱SOLO taxonomy）本意為“觀察到的學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果的結(jié)構(gòu)”。此理論將學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果按思維水平的高低劃分為五個(gè)層次：前結(jié)構(gòu)、單點(diǎn)結(jié)構(gòu)、多元結(jié)構(gòu)、關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)和拓展抽象[ 2 ]。各水平的詳細(xì)特征以及對(duì)應(yīng)的圖解在表1中呈現(xiàn)。

3? SOLO理論在物理教學(xué)中的應(yīng)用

3.1? SOLO理論與“四翼”的聯(lián)系

將“四翼”四個(gè)方面的含義和物理學(xué)科要求的描述與SOLO理論進(jìn)行對(duì)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(duì)應(yīng)關(guān)系如表2所示。

通過(guò)上述分析，不難發(fā)現(xiàn)SOLO理論與“四翼”之間存在某種對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此為了能夠讓學(xué)生水平符合考查要求，可以嘗試應(yīng)用SOLO模型設(shè)計(jì)教學(xué)。

3.2? 根據(jù)SOLO分類理論確定教學(xué)目標(biāo)

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》指出，牛頓第二定律的教學(xué)應(yīng)使學(xué)生探究并分析物體運(yùn)動(dòng)的加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系，理解牛頓第二定律并且能運(yùn)用于解決生活中的有關(guān)問(wèn)題[ 3 ]。根據(jù)表2中SOLO理論與“四翼”的對(duì)應(yīng)關(guān)系制定階段性的教學(xué)目標(biāo)，明確每個(gè)教學(xué)目標(biāo)中學(xué)生所達(dá)到的考查要求，以下是教學(xué)目標(biāo)制定的具體內(nèi)容：

一是基于SOLO單點(diǎn)結(jié)構(gòu)認(rèn)知水平，能定性分析加速度與力、質(zhì)量之間的關(guān)系，得出牛頓第二定律數(shù)學(xué)公式，認(rèn)識(shí)牛頓第二定律這一規(guī)律的教學(xué)目標(biāo)。

二是基于多元結(jié)構(gòu)認(rèn)知水平，將教學(xué)目標(biāo)定位于能掌握其概念并且多方面理解該定律。

三是基于關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)認(rèn)知水平，將目標(biāo)確定為理解公式中各物理量的相互作用，應(yīng)用牛頓第二定律并聯(lián)系其他知識(shí)點(diǎn)解決實(shí)際問(wèn)題。

四是基于抽象拓展認(rèn)知水平，將教學(xué)目標(biāo)定為清晰、系統(tǒng)地理解牛頓第二定律，能在新情境中運(yùn)用物理知識(shí)解決相關(guān)問(wèn)題，能發(fā)表自己的見(jiàn)解。

根據(jù)以上制定的目標(biāo)可以做到依次滿足基礎(chǔ)性，綜合性，應(yīng)用性以及創(chuàng)新性的考查，為本節(jié)課教學(xué)過(guò)程的設(shè)計(jì)提供一個(gè)明確的依據(jù)。

3.3? 基于SOLO分類理論設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程

教學(xué)過(guò)程是促進(jìn)學(xué)生發(fā)展的重要途徑，因此合理、有針對(duì)性地設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程非常有必要。以下根據(jù)教學(xué)目標(biāo)，基于SOLO理論進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。

（1）設(shè)置生活情境，克服前結(jié)構(gòu)水平

教師播放視頻，創(chuàng)設(shè)一個(gè)“坐雪橇滑雪”的生活情境（如圖1所示）。提問(wèn)學(xué)生：為什么爸爸和媽媽一起拉雪橇比一個(gè)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(shí)的運(yùn)動(dòng)快慢？

學(xué)生在這之前缺乏回答該問(wèn)題的物理知識(shí)，對(duì)于加速度與力、質(zhì)量之間關(guān)系的認(rèn)知模糊，因此學(xué)生對(duì)此章節(jié)的認(rèn)知處于前結(jié)構(gòu)水平。通過(guò)給學(xué)生設(shè)計(jì)生活問(wèn)題情境，讓學(xué)生觀察生活現(xiàn)象初步判斷加大拉力能使物體運(yùn)動(dòng)加快，激發(fā)學(xué)生用物理視角分析力與運(yùn)動(dòng)之間存在的關(guān)系的欲望，幫助學(xué)生克服前結(jié)構(gòu)水平，使學(xué)生的水平開(kāi)始朝單點(diǎn)發(fā)展。

（2）形成單點(diǎn)認(rèn)知，扎實(shí)基礎(chǔ)

學(xué)生對(duì)提出的問(wèn)題進(jìn)行思考提出假設(shè)，教師介紹實(shí)驗(yàn)裝置（如圖2所示），引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。實(shí)驗(yàn)1：通過(guò)直接比較同個(gè)物體的受力不同反映的加速度大小;實(shí)驗(yàn)2：物體受力相同，對(duì)不同質(zhì)量的物體其加速度大小進(jìn)行探究。

學(xué)生根據(jù)以上的科學(xué)探究結(jié)果定性分析加速度與質(zhì)量、力的關(guān)系，得出結(jié)論。學(xué)生在此過(guò)程中形成了運(yùn)動(dòng)與相互作用觀念。之后讓學(xué)生嘗試根據(jù)所定性分析的結(jié)果進(jìn)一步深化。在教師的引導(dǎo)下對(duì)其兩者關(guān)系進(jìn)行定量分析，得出牛頓第二定律的數(shù)學(xué)公式，認(rèn)識(shí)牛頓第二定律這一規(guī)律。此時(shí)學(xué)生的思維能力水平處于單點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平。

（3）多元理解牛頓第二定律，促進(jìn)綜合

在學(xué)生已經(jīng)認(rèn)識(shí)了牛頓第二定律之后，開(kāi)始從數(shù)學(xué)公式中物理量的實(shí)際意義，力與加速度的同體性、瞬時(shí)性以及矢量性這幾個(gè)不同的角度切入去理解牛頓第二定律。圍繞著以下幾個(gè)問(wèn)題展開(kāi)認(rèn)識(shí)：表達(dá)式是什么？牛頓第二定律中的力表示的是什么力？這個(gè)力與加速度是在同個(gè)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(guān)系？

通過(guò)教師的講解和學(xué)生自主討論的方式，讓學(xué)生思考一系列的問(wèn)題促使學(xué)生進(jìn)行多元理解定律，但還做不到理解各知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)在聯(lián)系。因此使學(xué)生的能力水平提升到多元結(jié)構(gòu)水平。

（4）達(dá)到關(guān)聯(lián)水平，實(shí)現(xiàn)學(xué)以致用

在學(xué)生獲得相應(yīng)的知識(shí)之后，教師重新回歸情境當(dāng)中去進(jìn)行教學(xué)。在原本的情境基礎(chǔ)上加大情境的復(fù)雜性，問(wèn)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(guò)時(shí)間t后，滑行的位移多少？”

這一步驟的教學(xué)目的是讓學(xué)生通過(guò)實(shí)例學(xué)會(huì)將該定律聯(lián)系其他知識(shí)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行解答實(shí)際問(wèn)題。學(xué)生此時(shí)能力可達(dá)到關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平。

（5）鼓勵(lì)思考，積極創(chuàng)新

一般教學(xué)到達(dá)關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平就幾乎接近尾聲，但是根據(jù)SOLO理論可知學(xué)生的思維能力還有發(fā)展的空間。為了使學(xué)生對(duì)于本章節(jié)的學(xué)習(xí)可以爭(zhēng)取達(dá)到抽象拓展水平，教師在課堂的最后給學(xué)生布置開(kāi)放性的思考題。

例如：在以上進(jìn)行的科學(xué)探究過(guò)程中可知需要讓所掛的鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量，讓學(xué)生思考其原因并且嘗試改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，使鉤碼質(zhì)量不需要遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量也能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。教師引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用牛頓第二定律解決問(wèn)題，給學(xué)生提供一種思路：加上一個(gè)動(dòng)滑輪和彈簧測(cè)力計(jì)，用彈簧測(cè)力計(jì)直接測(cè)量小車所受到的拉力大小。實(shí)驗(yàn)裝置如圖3所示。

讓學(xué)生通過(guò)教師的引導(dǎo)學(xué)會(huì)應(yīng)用牛頓第二定律解答問(wèn)題，再讓學(xué)生思考其他的解決方法。促進(jìn)學(xué)生正確認(rèn)識(shí)科學(xué)本質(zhì)，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。學(xué)生能力水平向抽象拓展水平發(fā)展。

在以上的整個(gè)教學(xué)過(guò)程中很好涵蓋了“四翼”的內(nèi)容，學(xué)生形成的知識(shí)結(jié)構(gòu)按水平逐漸變化，呈現(xiàn)進(jìn)階式發(fā)展，以圖4來(lái)表明其形成過(guò)程。可見(jiàn)，學(xué)生對(duì)牛頓第二定律的認(rèn)知從基礎(chǔ)理解概念到應(yīng)用規(guī)律提出創(chuàng)新見(jiàn)解。

3.4? 運(yùn)用SOLO理論選擇習(xí)題

習(xí)題是用來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)情況的有效工具。應(yīng)用SOLO分層理論來(lái)選擇習(xí)題，能對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)行分層評(píng)價(jià)，讓學(xué)生更加精準(zhǔn)地了解自身的水平，以此進(jìn)行改進(jìn)，同時(shí)也幫助教師調(diào)整教學(xué)。以下根據(jù)SOLO層次設(shè)計(jì)困難程度依次遞增的習(xí)題，用于檢測(cè)學(xué)生對(duì)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(dāng)達(dá)到一定的速度關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，并且經(jīng)過(guò)了一段時(shí)間停下來(lái)。

（1）在此過(guò)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(shí)牽引為2000 N，產(chǎn)生的加速度應(yīng)為多大？（假定試車過(guò)程中汽車受到阻力不變），加速度的方向如何？

（3）返回到剛開(kāi)始時(shí)，如果汽車在水平路面上試車，當(dāng)達(dá)到72 km/h 的速度時(shí)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，經(jīng)過(guò)20 s停下來(lái)，汽車受到的阻力多大？

選題思路：本例題分為三個(gè)小題，每個(gè)問(wèn)題所處的水平層層遞進(jìn)。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(xué)生具備單點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平。第（2）題中要求學(xué)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(guān)系，考查學(xué)生對(duì)牛頓第二定律多個(gè)方面的理解情況。因此，能力要求達(dá)到多元結(jié)構(gòu)水平。對(duì)于最后一小題的解答，需學(xué)生能夠準(zhǔn)確對(duì)速度單位進(jìn)行換算再結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和牛頓第二定律聯(lián)立列出方程式進(jìn)行計(jì)算。要求學(xué)生達(dá)到關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平。

由于本題為情境試題，所以屬于應(yīng)用性考查，再根據(jù)對(duì)每個(gè)小題的分析可知該題實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)性、綜合性考查。

應(yīng)用SOLO層級(jí)進(jìn)行設(shè)計(jì)的試題能夠滿足“四翼”中的多個(gè)考查要求，讓教師根據(jù)學(xué)生的作答情況更準(zhǔn)確地檢測(cè)學(xué)生所處的認(rèn)知水平。

4? 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，應(yīng)用SOLO理論根據(jù)學(xué)生的發(fā)展需求展開(kāi)階梯式教學(xué)，能促進(jìn)學(xué)生水平達(dá)到創(chuàng)新性要求，落實(shí)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(xiàn)：

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