SOLO分類理論指導(dǎo)下的高中物理復(fù)習(xí)教學(xué)

董皓　王正全　趙高森　李紅梅

［摘 要］“楞次定律”是高中物理最難理解的定律，理解好楞次定律對(duì)電磁感應(yīng)部分的復(fù)習(xí)有極大幫助。SOLO分類理論可以按照知識(shí)點(diǎn)有效劃分學(xué)生所要達(dá)到的能力層次水平。把SOLO分類理論應(yīng)用到復(fù)習(xí)教學(xué)中，讓復(fù)習(xí)教學(xué)更有層次性，讓學(xué)生清楚自己所處的能力水平，以及每一層級(jí)所對(duì)應(yīng)的要求，使學(xué)生可以有效自查，從而提高復(fù)習(xí)的針對(duì)性和有效性。

［關(guān)鍵詞］SOLO分類理論；高中物理；復(fù)習(xí)教學(xué)；楞次定律

［中圖分類號(hào)］? ? G633.7? ? ? ? ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］? ? A? ? ? ? ［文章編號(hào)］? ? 1674-6058（2023）08-0056-04

楞次定律是電磁感應(yīng)部分比較靠前的內(nèi)容，屬于電磁感應(yīng)整體內(nèi)容的基礎(chǔ)。楞次定律文字不多，但是理解難度很大，一方面楞次定律的字面意思就讓一部分學(xué)生產(chǎn)生誤解，另一方面所有的電磁感應(yīng)現(xiàn)象都是楞次定律的體現(xiàn)，深入理解楞次定律，能幫助學(xué)生從整體上理解電磁感應(yīng)知識(shí)，也有助于學(xué)生分析計(jì)算。而把SOLO分類理論應(yīng)用于高中物理復(fù)習(xí)教學(xué)，把知識(shí)點(diǎn)要求按能力層級(jí)進(jìn)行分類，有助于學(xué)生更透徹地理解楞次定律，使學(xué)生不是簡(jiǎn)單地知道一個(gè)“增反減同”，而是能夠應(yīng)對(duì)各種靈活的情境，提高學(xué)生的核心素養(yǎng)，并使其達(dá)到高考要求的能力水平。

一、SOLO分類理論簡(jiǎn)介

“SOLO”，英文全名為Structure of the Observed Learning Outcome，意為“可觀察的學(xué)習(xí)結(jié)果的結(jié)構(gòu)”，是彼格斯為了解決布盧姆的認(rèn)知分類理論不能有效對(duì)教學(xué)和學(xué)習(xí)結(jié)果進(jìn)行觀測(cè)和引導(dǎo)的問(wèn)題而提出的。SOLO分類理論根據(jù)能力、思維操作、一致性與收斂和結(jié)構(gòu)四個(gè)方面把學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果由低到高劃分成了五種水平［1］。

二、SOLO分類層次

（1）前結(jié)構(gòu)水平：學(xué)生面對(duì)問(wèn)題答非所問(wèn)，什么都沒(méi)記住，更談不上理解。

（2）單點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平：學(xué)生記住了單一的知識(shí)點(diǎn)，并且能利用單一知識(shí)點(diǎn)解決點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的問(wèn)題。

（3）多點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平：學(xué)生記住多個(gè)知識(shí)點(diǎn)，并且能用單獨(dú)的知識(shí)點(diǎn)解決各自獨(dú)立的問(wèn)題，但是不能將這些知識(shí)進(jìn)行有效綜合分析［2］。

（4）關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平：學(xué)生能記住并且將多個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行整合分析，綜合考慮，解決較為復(fù)雜的問(wèn)題。

（5）拓展抽象水平：學(xué)生不但可以解決復(fù)雜問(wèn)題，更能在解決問(wèn)題的過(guò)程中進(jìn)行提煉，總結(jié)出新的結(jié)論。

從知識(shí)的認(rèn)識(shí)水平來(lái)看，這五個(gè)層級(jí)中，處于前結(jié)構(gòu)水平的學(xué)生處在完全無(wú)知的水平，處于單點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平的學(xué)生處于了解水平，處于多點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平的學(xué)生處于認(rèn)識(shí)水平，處于關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平的學(xué)生處于理解水平，處于拓展抽象水平的學(xué)生處于應(yīng)用水平。

三、SOLO分類理論在“楞次定律”復(fù)習(xí)教學(xué)中的應(yīng)用

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》，對(duì)“楞次定律”的內(nèi)容要求為：探究影響感應(yīng)電流方向的因素，理解楞次定律，并且用能量的觀點(diǎn)解釋楞次定律［3］。

“楞次定律”解決的是電磁感應(yīng)方向問(wèn)題，涉及的知識(shí)主要有右手定則、楞次定律的基礎(chǔ)表述、楞次定律的特殊表述及其能量解釋。教師可以根據(jù)SOLO分類理論，從學(xué)生的表現(xiàn)來(lái)判斷學(xué)生處于哪個(gè)層級(jí)，進(jìn)而根據(jù)層級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，選擇相應(yīng)的題目給學(xué)生訓(xùn)練，以幫助學(xué)生穩(wěn)固對(duì)應(yīng)層級(jí)，為進(jìn)階到下一個(gè)層級(jí)做好準(zhǔn)備，最終達(dá)到課標(biāo)要求的理解水平，即對(duì)應(yīng)于SOLO分類理論學(xué)生應(yīng)該達(dá)到關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平。

同時(shí)，利用復(fù)習(xí)課，教師也可以讓學(xué)生了解自己目前處在哪個(gè)階段，該做到哪個(gè)程度，才能達(dá)到下面幾個(gè)層級(jí)的要求。通過(guò)復(fù)習(xí)教學(xué)，教師更加了解學(xué)生，也讓學(xué)生更加了解自己，使學(xué)生面對(duì)一個(gè)知識(shí)點(diǎn)時(shí)，不再處于懵懵懂懂的狀態(tài)。

下面以新人教版（2019版）高中物理選擇性必修第二冊(cè)第二章第一節(jié)“楞次定律”的復(fù)習(xí)教學(xué)為例。

（一）前結(jié)構(gòu)水平

根據(jù)劃分標(biāo)準(zhǔn)，處于前結(jié)構(gòu)水平的學(xué)生對(duì)楞次定律的相關(guān)內(nèi)容是一無(wú)所知的，所有的知識(shí)對(duì)這些學(xué)生來(lái)說(shuō)就像新的一樣。教師可以根據(jù)前期的檢測(cè)情況找出這類學(xué)生，也可以通過(guò)提問(wèn)他們關(guān)于楞次定律的內(nèi)容來(lái)確定。面對(duì)處于前結(jié)構(gòu)水平的學(xué)生，教師只能從最基本的概念入手引導(dǎo)他們了解楞次定律的基礎(chǔ)知識(shí)，畢竟對(duì)他們來(lái)說(shuō)，此時(shí)的復(fù)習(xí)教學(xué)就和新課教學(xué)一樣。

教師應(yīng)先讓學(xué)生認(rèn)識(shí)，什么是電磁感應(yīng)現(xiàn)象——由磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的現(xiàn)象，產(chǎn)生的電流叫感應(yīng)電流；電磁感應(yīng)的條件是什么——當(dāng)穿過(guò)閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，閉合導(dǎo)體回路中就產(chǎn)生感應(yīng)電流。再進(jìn)一步讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到，“楞次定律”就是為了判斷由電磁感應(yīng)現(xiàn)象而產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向的定律。可以設(shè)置如下習(xí)題，讓學(xué)生鞏固和強(qiáng)化對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解。

［例題1］根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的磁場(chǎng)一定（）。

A.阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的增加

B.與引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向相反

C.阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化

D.與引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向相同

分析：本題是對(duì)楞次定律內(nèi)容的考查，如果這題選不對(duì)，則說(shuō)明這些學(xué)生仍然處于前結(jié)構(gòu)水平，教師需要再給這些學(xué)生講解楞次定律的內(nèi)容。

（二）單點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平

在上過(guò)新課并且經(jīng)歷過(guò)實(shí)驗(yàn)探究之后，仍處于單點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平的學(xué)生會(huì)覺(jué)得感應(yīng)電流的方向和磁鐵（磁場(chǎng)）的運(yùn)動(dòng)方向有關(guān)，也和磁場(chǎng)的方向有關(guān)，雖然記住了實(shí)驗(yàn)（如圖1是研究感應(yīng)電流方向的實(shí)驗(yàn)［4］），但是并沒(méi)有理解實(shí)驗(yàn)的原理，從而產(chǎn)生這樣的誤解。這時(shí)就需要教師帶領(lǐng)學(xué)生歸納這些影響因素（如表1）［4］，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)方向或者是磁場(chǎng)方向都只是表象，而判斷感應(yīng)電流方向的根本是判斷磁通量的變化，也就是教科書上說(shuō)的：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。所以才簡(jiǎn)記成“增反減同”。另外，作為直接判斷電流方向的方法，右手螺旋定則和右手定則也需要在這個(gè)階段掌握并且會(huì)使用。

［例題2］如圖2所示，水平放置的絕緣桌面上有一個(gè)金屬圓環(huán)，其圓心的正上方有一個(gè)豎直的條形磁鐵。當(dāng)把線圈水平向右平移時(shí)，條形磁鐵始終保持靜止。移動(dòng)線圈的過(guò)程中，從上方俯視，下列說(shuō)法正確的是（）。

A.穿過(guò)圓環(huán)的磁通量變大

B.圓環(huán)中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流

C.圓環(huán)中產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流

D.圓環(huán)中不產(chǎn)生感應(yīng)電流

分析：本題考查了條形磁鐵的磁場(chǎng)分布、感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件和楞次定律的簡(jiǎn)單應(yīng)用。雖然考查了三個(gè)知識(shí)點(diǎn)，但是在記住磁場(chǎng)分布、磁通量計(jì)算的基礎(chǔ)上，通過(guò)識(shí)別就能點(diǎn)對(duì)點(diǎn)地判斷，很容易用來(lái)檢測(cè)學(xué)生是否達(dá)到單點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平。每一個(gè)選項(xiàng)對(duì)應(yīng)一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，如果學(xué)生錯(cuò)選，或者對(duì)哪個(gè)選項(xiàng)有疑惑，就很容易看出沒(méi)有掌握好的知識(shí)點(diǎn)是哪一個(gè)。

選題總結(jié)：?jiǎn)吸c(diǎn)結(jié)構(gòu)水平的題目，主要是考查單一知識(shí)點(diǎn)，并且只需把其中兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)結(jié)合進(jìn)行識(shí)別分析，就能夠解答題目，選題考查的知識(shí)點(diǎn)針對(duì)常見(jiàn)的幾種磁場(chǎng)分布、楞次定律的三種體現(xiàn)形式、磁通量的常見(jiàn)變化形式、右手定則的用法這些重要的基礎(chǔ)知識(shí)。這類題在考查學(xué)生單點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平是否達(dá)到相應(yīng)要求的同時(shí)，也為學(xué)生能夠進(jìn)行多點(diǎn)結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)分析打好基礎(chǔ)。

（三）多點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平

處于多點(diǎn)結(jié)構(gòu)的學(xué)生，在知識(shí)的量上已經(jīng)達(dá)到了相應(yīng)要求，但是對(duì)知識(shí)之間的內(nèi)在聯(lián)系的理解還有所欠缺。學(xué)生此時(shí)盡管知道了判斷電流的方式有“增反減同”“來(lái)拒去留”“增縮減擴(kuò)”，并且能夠解決對(duì)應(yīng)的問(wèn)題，但是對(duì)這些簡(jiǎn)單口訣背后的物理原理還不太理解，沒(méi)有認(rèn)識(shí)到楞次定律體現(xiàn)的是能量守恒定律，而“來(lái)拒去留”和“增縮減擴(kuò)”都是因?yàn)楫a(chǎn)生了感應(yīng)電流之后，線圈受到了原磁場(chǎng)施加的安培力，而這個(gè)安培力的效果正好體現(xiàn)為“阻礙”磁通量的變化，而不是簡(jiǎn)單進(jìn)行字面含義的記憶和應(yīng)用［5］。在這里教師就要帶領(lǐng)學(xué)生把“來(lái)拒去留”和“增縮減擴(kuò)”的形成原因，以及受力分析都講清楚，讓學(xué)生理解到位，為達(dá)到下一個(gè)水平打好基礎(chǔ)。

［例題3］如圖3所示，兩勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度[B1]和[B2]大小相等、方向相反。金屬圓環(huán)的直徑與兩磁場(chǎng)的邊界重合。下列變化會(huì)在環(huán)中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较蚋袘?yīng)電流的是（）。

A.同時(shí)增大[B1]減小[B2]

B.同時(shí)減小[B1]增大[B2]

C.同時(shí)以相同的變化率增大[B1]和[B2]

D.同時(shí)以相同的變化率減小[B1]和[B2]

分析：本題考查了右手螺旋定則，多磁場(chǎng)磁通量的變化分析、楞次定律。解題時(shí)需要把三個(gè)知識(shí)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)進(jìn)行識(shí)別分析（尚不需要層層推理），屬于多點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平的典型題目，可以有效考查學(xué)生是否具備綜合多個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行識(shí)別分析的能力。其中A、B選項(xiàng)可以直接識(shí)別得到結(jié)果，C、D選項(xiàng)需要在理解磁通量變化率的基礎(chǔ)上才能得到結(jié)果，能力要求比多點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平高一個(gè)層級(jí)，能夠正確判斷A、B選項(xiàng)但不能判斷C、D選項(xiàng)的學(xué)生已經(jīng)處于多點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平，但是尚未達(dá)到關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平。

選題總結(jié)：多點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平的題目，在單點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平的基礎(chǔ)上，要選取多個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行綜合分析，要求能夠在綜合疊加后識(shí)別即可，主要目的是進(jìn)一步增加學(xué)生對(duì)各個(gè)知識(shí)點(diǎn)的熟練度，提高學(xué)生的綜合分析能力，為達(dá)到關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平做好準(zhǔn)備。

（四）關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平

處于關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平的學(xué)生才算是真正理解了所學(xué)的內(nèi)容，形成了完整的物理觀念 ，能夠理解電磁感應(yīng)現(xiàn)象中線圈受到的安培力不一定是阻力，也可以是動(dòng)力，能夠在因果關(guān)系較為復(fù)雜的情境中進(jìn)行正確分析。

［例題4］如圖4（a）所示，在同一平面內(nèi)固定有一長(zhǎng)直導(dǎo)線PQ和一導(dǎo)線框R，R在PQ的右側(cè)。直導(dǎo)線PQ中通有正弦交流電i，i的變化如圖4（b）所示，規(guī)定從Q到P為電流正方向。則在[T4]～[3T4]時(shí)間內(nèi)，下列判斷正確的是（）。

A.導(dǎo)線框R整體所受安培力的方向始終向右

B.導(dǎo)線框R中感應(yīng)電流在[t=T2]時(shí)改變方向

C.導(dǎo)線框R的面積始終有擴(kuò)張的趨勢(shì)

D.導(dǎo)線框R中感應(yīng)電流的方向始終沿順時(shí)針?lè)较?/p>

分析：本題考查了通電直導(dǎo)線的磁場(chǎng)分布可用楞次定律和[i-t]圖像進(jìn)行分析。對(duì)學(xué)生的分析能力要求較高，屬于關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平的典型題目。此題需要學(xué)生根據(jù)[i-t]圖像分析清楚整個(gè)情境中的因果關(guān)系，同時(shí)還要注意磁場(chǎng)方向的變化等問(wèn)題，需要多方面綜合思考才能得到正確答案。

選題總結(jié)：關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平的題目，在多點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平的基礎(chǔ)上，結(jié)合不同知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行分析推理，而不是像多點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平一樣，把知識(shí)點(diǎn)互相疊加之后只需要再次識(shí)別，而不需要經(jīng)過(guò)推理就能解答。這部分題目要求學(xué)生對(duì)單個(gè)基本概念和知識(shí)點(diǎn)理解透徹，并且具備綜合推理分析能力之后，才能獨(dú)立解決，這個(gè)要求也是課標(biāo)和高考的要求，所以要求教師通過(guò)復(fù)習(xí)幫助學(xué)生提升這些能力。

（五）拓展抽象水平

拓展抽象水平是學(xué)生思維發(fā)展的最高層次，這個(gè)層次的學(xué)生能夠?qū)?fù)雜的實(shí)際問(wèn)題轉(zhuǎn)化為物理模型，能提出自己的觀點(diǎn)，能解釋具體遇到的電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)問(wèn)題。

這類學(xué)生對(duì)所學(xué)物理知識(shí)理解透徹，也會(huì)對(duì)物理現(xiàn)象背后的原理具有比較濃厚的興趣，教師一方面可以多找一些相關(guān)科技前沿的實(shí)例來(lái)進(jìn)行分析，以培養(yǎng)這類學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，從而提高這類學(xué)生的核心素養(yǎng)；另一方也可以進(jìn)行一些更高水平的訓(xùn)練，比如物理競(jìng)賽。

［例題5］如圖5所示，均勻帶正電的絕緣圓環(huán)a與金屬圓環(huán)b以同心O點(diǎn)共面放置，當(dāng)a繞O點(diǎn)在其所在平面逆時(shí)針加速旋轉(zhuǎn)時(shí)，則b中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向是（）。

A.順時(shí)針，且b具有擴(kuò)張趨勢(shì)

B.順時(shí)針，且b具有收縮趨勢(shì)

C.逆時(shí)針，且b具有擴(kuò)張趨勢(shì)

D.逆時(shí)針，且b具有收縮趨勢(shì)

分析：本題考查了通電環(huán)形導(dǎo)線的磁場(chǎng)分布。此題如果僅簡(jiǎn)單地使用“增縮減擴(kuò)”去分析的話，基本都會(huì)得到錯(cuò)誤的選項(xiàng)，此題的難點(diǎn)在于看似容易分析出帶正電的絕緣圓環(huán)a因?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生了磁場(chǎng)，而金屬圓環(huán)b就處于垂直于紙面的磁場(chǎng)中，因?yàn)閳A環(huán)a加速旋轉(zhuǎn)最終磁感應(yīng)強(qiáng)度變強(qiáng)，磁通量變大，利用“增反減同”和“增縮減擴(kuò)”選出D這個(gè)錯(cuò)誤選項(xiàng)。此題要求學(xué)生對(duì)磁場(chǎng)分布有清楚的理解，并且這種類似條形磁鐵的磁場(chǎng)分布，學(xué)生只有對(duì)磁通量理解到位之后，才能分析出圓環(huán)b的磁通量雖然在增加，但是體現(xiàn)的是垂直于紙面向外的磁場(chǎng)，利用“增反減同”得到產(chǎn)生順時(shí)針電流，然后根據(jù)對(duì)“阻礙”的理解，得到圓環(huán)b要變大才能阻礙磁通量變大，最后選出正確選項(xiàng)A。

選題總結(jié)：拓展抽象水平的題目，通常是在關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平的基礎(chǔ)上，選取一些看似簡(jiǎn)單的情境背后容易產(chǎn)生邏輯陷阱和知識(shí)點(diǎn)誤區(qū)的問(wèn)題，或者是選擇要求學(xué)生透徹理解基本概念，深入分析物理模型的問(wèn)題。要求學(xué)生能對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行綜合應(yīng)用。

四、總結(jié)

利用SOLO分類理論，把學(xué)生的能力層級(jí)進(jìn)行分類，同時(shí)，教師要能明確課標(biāo)對(duì)不同知識(shí)點(diǎn)的層級(jí)要求，另外教師可依據(jù)學(xué)生的不同能力層級(jí)，選取相應(yīng)的練習(xí)題，對(duì)學(xué)生所處能力層級(jí)做出評(píng)估，以便清楚了解學(xué)生所處的能力層級(jí)，從而做出針對(duì)性的講解并給予幫助，也能讓不同層次的學(xué)生得到針對(duì)性的訓(xùn)練，降低了復(fù)習(xí)的盲目性。

［? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?］

［1］? 劉徽.可觀察的學(xué)習(xí)結(jié)果結(jié)構(gòu)：讀《學(xué)習(xí)質(zhì)量評(píng)價(jià)：SOLO分類理論》［J］.現(xiàn)代教學(xué)，2020（21）：77-79.

［2］? 李國(guó)榕，唐政，張念依，等. SOLO分類理論在高中物理復(fù)習(xí)中的應(yīng)用：以“圓周運(yùn)動(dòng)”為例［J］.物理之友，2021（1）：33-34，46.

［3］? 中華人民共和國(guó)教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)：2017年版［S］.北京：人民教育出版社，2018.

［4］? 人民教育出版社，課程教材研究所，物理課程教材研究開(kāi)發(fā)中心.普通高中教科書 物理 選擇性必修 第二冊(cè)［M］.北京：人民教育出版社，2019：25.

［5］? 華興恒.學(xué)好用活楞次定律［J］.教學(xué)考試，2019（49）：16-19.

（責(zé)任編輯 易志毅）