SOLO分類理論視角下的初中物理作業(yè)分層設(shè)計與實施建議

摘" "要：物理作業(yè)對于學(xué)生的知識理解、思維發(fā)展有不容忽視的促進作用，分層作業(yè)的實施不僅契合“雙減”的政策精神，更能讓因材施教落地，因此，要盡快推行作業(yè)的分層設(shè)計與實施。基于SOLO分類理論將作業(yè)劃分為六個層次，并以動態(tài)電路專題為例，給出了各層次習(xí)題的示例及特征，最后針對作業(yè)分層的實施提出了建議。

關(guān)鍵詞：SOLO分類理論；作業(yè)分層；動態(tài)電路

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A " " 文章編號：1003-6148（2025）1-0046-4

SOLO的含義為“可觀察到的學(xué)習(xí)結(jié)果的結(jié)構(gòu)”，我們可以分析學(xué)習(xí)者在回答某個問題的具體表現(xiàn)，根據(jù)其回答結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度來判斷學(xué)生的思維水平。《義務(wù)教育物理課程標準（2022年版）》提出，教師應(yīng)了解學(xué)生的知識基礎(chǔ)與能力水平，兼顧不同層次、不同類型的學(xué)生，因材施教［1］。作業(yè)是對課堂教學(xué)的深化和擴展，學(xué)生通過完成作業(yè)來實現(xiàn)思維水平的提升。但教師常常給學(xué)生安排相同的作業(yè)，忽略了學(xué)生之間的個體差異，久而久之，作業(yè)的成效也會減弱。因此，對物理作業(yè)進行分層設(shè)計，以適應(yīng)不同學(xué)生發(fā)展的需求，便顯得尤為重要。動態(tài)電路問題是初中物理教學(xué)的重點，學(xué)生學(xué)習(xí)的難點，也是初中物理學(xué)業(yè)水平考試的必考內(nèi)容之一。因此，本研究以動態(tài)電路專題為例，結(jié)合SOLO理論對物理作業(yè)進行分層設(shè)計。

1" " 基于SOLO分類理論，建作業(yè)分層框架

SOLO分類理論是約翰·比格斯和凱文·科利斯教授基于皮亞杰的認知發(fā)展階段論提出的，其含義是指“可觀察到的學(xué)習(xí)結(jié)果的結(jié)構(gòu)”［2］，我們可以通過參考學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果質(zhì)量來反映學(xué)生對于知識的理解。比格斯根據(jù)學(xué)生在能力、思維操作、一致性與收斂、應(yīng)答結(jié)構(gòu)等方面的具體表征，將學(xué)生表現(xiàn)出來的思維水平分成五個不同的層級，思維水平由低級到高級依次是前結(jié)構(gòu)水平、單點結(jié)構(gòu)水平、多點結(jié)構(gòu)水平、關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平以及抽象拓展結(jié)構(gòu)水平［2］。

高凌飚教授根據(jù)SOLO分類理論的基本觀點，結(jié)合當(dāng)前物理考試形式，認為考生要解答物理題需要具備三個方面的能力：一是對于物理知識的理解和應(yīng)用能力，二是思維領(lǐng)域的想象、推理以及分析綜合的能力，三是運用相關(guān)數(shù)學(xué)知識和工具解決物理問題的能力［3］。本研究基于高凌飚教授的觀點，結(jié)合初中物理習(xí)題的特點，依據(jù)習(xí)題中問題情境的復(fù)雜程度、知識數(shù)量及聯(lián)系的要求、思維操作（概括、歸納、演繹）的復(fù)雜程度三個方面將作業(yè)劃分為六個層次，如表1所示。

2" " 以動態(tài)電路為例，探各層作業(yè)特征

2.1" " 單點結(jié)構(gòu)層次作業(yè)示例及特征

【題目1】 如圖1所示，閉合開關(guān)后，當(dāng)滑動變阻器R1的滑片向右移動時，滑動變阻器接入電路中的阻值如何變化（" " " ）

A.阻值不變

B.阻值變大

C.阻值變小

【分析】 本題是常見的簡單電路模型，沒有任何實際情境。借助簡單電路考查了滑動變阻器的使用原理。在解答本題的過程中，僅涉及到電阻絲長度影響電阻大小這一個知識點，學(xué)生只需知道“滑片向右滑，電阻絲長度變短，電阻變小”，即可解決本題，不需要知道其他知識點。因此，本題屬于單點結(jié)構(gòu)層次。

2.2" " 多點結(jié)構(gòu)層次作業(yè)示例及特征

【題目2】 如圖2所示，電源兩端電壓保持不變，R1為光敏電阻，阻值隨光照強度的增大而減小。當(dāng)開關(guān)S閉合時，如果將滑動變阻器R2的滑片P向右移動，且減小電阻R1上方的光照強度，則下列說法中正確的是（" " " ）

A.R1阻值變大，R2阻值變小

B.R1阻值變小，R2阻值變小

C.R1阻值變大，R2阻值變大

D.R1阻值變小，R2阻值變大

【分析】 本題是常見的簡單電路模型，考查了光敏電阻與滑動變阻器的阻值變化情況。由題意可知，光敏電阻的阻值隨光照強度的增大而減小，則可推理出：當(dāng)光照強度減弱時，光敏電阻阻值變大。滑動變阻器的阻值與連入電阻絲的長度有關(guān)，且長度越長電阻越大。由題意可知，滑片向右滑，電阻變小。因此，在解答本題的過程中，涉及到電阻大小與電阻絲長度的關(guān)系以及光敏電阻隨光照強度變化的特點2個相互獨立的知識點。故本題屬于多點結(jié)構(gòu)層次。

2.3" " 低關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)層次作業(yè)示例及特征

【題目3】 小強在中國科技館的“科技與生活”展區(qū)看了“光敏電阻”的展品。他得知光敏電阻阻值隨光照強度的增強而減小，于是設(shè)計了如圖3所示的電路，電源電壓不變，R1為光敏電阻，R2為定值電阻，閉合開關(guān)S，當(dāng)照射到R1上的光線增強時，下列判斷中正確的是（" " ）

A.電流表示數(shù)減小

B.電壓表示數(shù)增大

C.電阻R1兩端電壓增大

D.電路消耗的總功率減小

【分析】 本題借助光敏電阻的情境，考查了由光敏電阻阻值大小變化而引起的動態(tài)電路。在解答本題的過程中，涉及到歐姆定律、串聯(lián)電路中用電器間的電壓關(guān)系、功率的計算3個相互關(guān)聯(lián)的知識點，學(xué)生理解題意以后，綜合考慮電路中總電阻、電流的變化，并結(jié)合電學(xué)規(guī)律與公式，經(jīng)過計算可得出最終答案。故本題屬于低關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)層次。

2.4" " 中關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)層次作業(yè)示例及特征

【題目4】 圖4是小京設(shè)計的汽車油箱內(nèi)油量不足時觸發(fā)報警的電路，電源兩端電壓保持不變，電阻R1、R2，一個是定值電阻，另一個是壓敏電阻。壓敏電阻裝在油箱內(nèi)底部，其阻值隨油箱中油量的減少而增大，當(dāng)電壓表示數(shù)大于某一值U時，就會觸發(fā)報警。電壓表示數(shù)為U時，油箱中的油量為警戒油量。下列說法正確的是（" " " ）

A.R1為壓敏電阻

B.隨著油箱油量的減少，通過定值電阻的電流變大

C.若換用阻值更大的定值電阻，警戒油量將變小

D.若換用電壓更大的電源，警戒油量將變大

【分析】 本題借助學(xué)生熟悉的油量表，結(jié)合生產(chǎn)生活實際，創(chuàng)新考查了動態(tài)電路相關(guān)問題。在解答本題過程中，涉及歐姆定律、串聯(lián)電路中用電器間的電壓關(guān)系2個相互關(guān)聯(lián)的知識點。本題的難點在于與平時的分析過程是互逆的，學(xué)生必須先根據(jù)已知條件判斷出當(dāng)電壓表示數(shù)等于警戒油量電壓值時，對應(yīng)的壓敏電阻阻值如何變化，進而判斷警戒油量的變化。因此，需要學(xué)生結(jié)合題中情境與電學(xué)規(guī)律綜合分析，經(jīng)過推理才能判斷警戒油量的變化。故本題屬于中關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)層次。

2.5" " 高關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)層次作業(yè)示例及特征

【題目5】 圖5甲所示為某測溫模擬電路，溫度表由量程為0～3 V的電壓表改裝而成。定值電阻R0的阻值為40 Ω，熱敏電阻R的阻值隨溫度t變化的關(guān)系如圖5乙所示，電源兩端的電壓恒為6 V，下列說法正確的是（" " " ）

A.在確保電路安全的條件下，該電路消耗的最小功率為0.45 W

B.溫度0 ℃應(yīng)標在電壓表零刻度處

C.若想只通過改變R0的阻值來增大溫度表的測量范圍，則電阻的阻值應(yīng)減小

D.只增大電源兩端的電壓，該電路可測量的最高溫度將升高

【分析】 本題的測溫模擬電路情境對于學(xué)生來說比較陌生，學(xué)生遇到的都是電壓表與熱敏電阻并聯(lián)，而本題則將電壓表改裝成溫度表。在解答本題過程中，涉及歐姆定律、串聯(lián)電路中用電器間的電壓關(guān)系、安全用電、功率的計算4個相互關(guān)聯(lián)的知識點。本題的難點在于既涉及到電壓表示數(shù)與溫度值的對應(yīng)，又涉及到溫度值測量范圍的改變，這與平時的分析過程是互逆的。學(xué)生必須先理解溫度表的改裝原理，進行極值分析，才能結(jié)合題干信息增大溫度表的測量范圍。因此，需要學(xué)生結(jié)合題中情境與電學(xué)規(guī)律綜合分析，經(jīng)過推理才能將溫度與電壓表示數(shù)對應(yīng)，并且通過改變電源電壓與串聯(lián)不同阻值的電阻來調(diào)節(jié)溫度表的測量范圍。學(xué)生在理解本題后，可以遷移到酒精測試儀、壓力測試儀、風(fēng)力測試儀、輸液提示儀、油量表等情境中，并進行相應(yīng)的分析與計算。故本題屬于高關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)層次。

2.6" " 抽象拓展結(jié)構(gòu)層次作業(yè)示例及特征

【題目6】物理興趣小組的同學(xué)決定開展一個設(shè)計簡易身高測量儀的實踐活動，可用器材有電壓恒定的電源、電壓表、電流表、電阻絲、定值電阻、開關(guān)、導(dǎo)線若干等，請你參考給出的器材，完成身高測量儀的設(shè)計。

【分析】 本題的考查形式對于學(xué)生來說比較開放，并沒有像以往那樣借助真實的情境考查一些物理量的變化或是數(shù)值范圍等。而是以設(shè)計的形式，讓學(xué)生利用已經(jīng)學(xué)過的知識完成電路模型的設(shè)計、整體電路的優(yōu)化、作品的生成。在這個過程中，大部分學(xué)生都能想到利用歐姆定律、串（并）聯(lián)電路中的電流（電壓）特點、安全用電等知識完成電路的設(shè)計。但是，在模型的優(yōu)化中，僅有少部分學(xué)生考慮到借助杠桿等簡單機械對測量范圍及精度進行優(yōu)化，這部分學(xué)生將力學(xué)知識與電學(xué)知識建立聯(lián)系，靈活地整合了杠桿模型與電路模型，增大了身高測量儀的測量范圍，將知識進行遷移，從解決習(xí)題跨越到解決實際問題。學(xué)生通過身高測量儀的設(shè)計，有助于將其設(shè)計與優(yōu)化思想應(yīng)用到其他情境中去，完成更具創(chuàng)意的設(shè)計。故本題屬于抽象拓展結(jié)構(gòu)層次。

3" " 基于SOLO分類理論，提作業(yè)實施建議

3.1" " 運用SOLO理論，診斷學(xué)生思維水平

奧蘇貝爾認為，影響學(xué)生學(xué)習(xí)最重要的因素是學(xué)生已經(jīng)知道了什么，教師應(yīng)當(dāng)明晰這一點，并據(jù)此展開教學(xué)。因此，在給學(xué)生布置作業(yè)前，教師必須提前知道學(xué)生對此部分知識所表現(xiàn)出來的思維水平。要想診斷學(xué)生的思維水平，可以對學(xué)生課上回答問題時的語言進行分析，也可以用分層的作業(yè)來檢測。比如，對于動態(tài)電路問題，如果學(xué)生只能通過題干中的已知信息判斷出敏感電阻阻值以及滑動變阻器阻值的變化等多個互不關(guān)聯(lián)的知識點，則可判斷出學(xué)生思維處于多點結(jié)構(gòu)水平；如果學(xué)生能夠在常見電路模型中判斷出電阻、電流、電壓的變化情況，但回答不出像油量表中的警戒油量應(yīng)如何變化這種真實情境的問題，這時就可以判斷出學(xué)生的思維處于低關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平。

3.2" " 分層布置與批改，提升學(xué)生的思維水平

作業(yè)布置與批改是教師教學(xué)中的關(guān)鍵一環(huán)，是檢測教師教學(xué)效果的重要途徑，同時也是檢測學(xué)生學(xué)習(xí)成果、發(fā)展學(xué)生思維水平的關(guān)鍵路徑。因此，教師在明確學(xué)生的思維水平后，應(yīng)該重視學(xué)生作業(yè)的布置與批改這一重要環(huán)節(jié)。

在作業(yè)的布置中，對于處于多點結(jié)構(gòu)水平的學(xué)生，教師可以布置關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)層次的試題。比如，可以從生活中的敏感電阻出發(fā)，讓學(xué)生結(jié)合動態(tài)電路知識解釋如何增大測溫儀、油量表等儀器的測量范圍。對于處于關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平的學(xué)生，教師要給他們創(chuàng)設(shè)更加開放的問題情境與作業(yè)完成的形式。比如，對于油量表的整體設(shè)計，可以讓學(xué)生經(jīng)歷從電路設(shè)計、選材、標定刻度、成品呈現(xiàn)、性能測試的全過程［4］，讓學(xué)生能夠有創(chuàng)造性地解決問題的機會，不斷迭代、優(yōu)化設(shè)計思路，從而得到更加多元化的答案，發(fā)散學(xué)生的思維，培養(yǎng)創(chuàng)造力。

在作業(yè)的批改中，要注意質(zhì)性評價與量化評價的結(jié)合。教師不僅要給出學(xué)生分數(shù)，更應(yīng)將學(xué)生解答動態(tài)電路習(xí)題時所反映出的思維結(jié)構(gòu)水平寫在作業(yè)的旁邊，這樣有助于學(xué)生明晰自己目前所處的“關(guān)卡”，思考自己目前存在的問題，激發(fā)學(xué)生向更高一級“闖關(guān)”的動力。

參考文獻：

［1］中華人民共和國教育部.義務(wù)教育物理課程標準（2022年版）［S］.北京：北京師范大學(xué)出版社，2022.

［2］Biggs J B，Collis K F.學(xué)習(xí)質(zhì)量評價：SOLO分類理論（可觀察的學(xué)習(xí)成果結(jié)構(gòu)）［M］.高凌飚，張洪巖，譯.北京：人民教育出版社，2010.

［3］高凌飚，李勇.高考物理試卷的能力結(jié)構(gòu)（上）［J］. 中國考試，1999（4）：14-16.

［4］李剛.跨學(xué)科項目化學(xué)習(xí)的設(shè)計與教學(xué)實施——以“自制油量表”為例［J］. 物理教師，2023，44（9）：38-41，44.

（欄目編輯" " 鄧" "磊）