李楷

摘要：當前，我國教育改革的重點是不斷推進落實“立德樹人”的根本任務，培養(yǎng)學生學科核心素養(yǎng).物理這門學科是高中階段一門重要學科，應當充分發(fā)揮物理學科的育人功能.本文通過對人教版高中物理必修一“牛頓第一定律”這一課的教學設計，分析如何基于SOLO分類理論實施層次化習題教學.

關鍵詞：SOLO分類理論；層次化；習題教學；高中物理

中圖分類號：G632文獻標識碼：A文章編號：1008-0333（2024）12-0104-03

根據我國高中物理的教學要求，物理教學要以培養(yǎng)學生物理學科核心素養(yǎng)為目標.然而傳統的教學中教師往往只注重知識教授，教學評價指標單一，對體現核心素養(yǎng)的思維過程缺乏關注.SOLO分類理論所體現的評價方式則更具有層次性、科學性，可以有效提高學生思維水平層次，實現培養(yǎng)學生物理學科核心素養(yǎng)的教學目標.因此，研究高中物理教學中SOLO分類理論的應用具有較強的現實意義，值得廣大物理教師投身其中，探索創(chuàng)新教學設計.

1 SOLO分類理論

SOLO分類理論是澳大利亞學者Biggs等人最早提出的一種思維水平層次理論.這一理論將學生的學習結果劃分成為五個階段或者五個層次水平，分別為前結構、單點結構、多點結構、關聯結構、拓展抽象結構，這五個層次水平表現出層層遞進的特征，從淺入深，從初級往高級發(fā)展[1].

根據SOLO分類理論劃分標準，本人將學生物理學習的結果表現劃分為五個層次水平，從而總結出物理學習與SOLO層次水平間的關系，具體表述如下：

SOLO層次水平第一階段是前結構階段.此時學生物理學習結果表現為認知停留在表面，無法對物理概念相關定義、定理及公式等內容表述清楚.

SOLO層次水平第二階段是單點結構階段.此時學生物理學習結果表現為對物理相關概念有一定的了解，并且可以正確說出相關的定義、公式和定律等物理內容.

SOLO層次水平第三階段是多點結構階段.此時學生物理學習結果表現為能夠正確理解、應用相關物理知識，同時還能根據問題中的相關線索一一解決問題，并形成正確的物理思維，不過缺乏一定的整合能力.

SOLO層次水平第四階段是關聯結構階段.此時學生物理學習結果表現為能夠研究和解決一定的物理問題，能夠針對同一類物理問題運用物理思維和解題方法來解決.

SOLO層次水平第五階段即最高階段，是拓展抽象結構階段.此時學生物理學習結果表現為對于同一物理問題，可以思考出具有拓展性的答案，能夠拓展問題的本質意義，具備良好的物理學科核心素養(yǎng).

2 基于SOLO分類理論的層次化習題教學設計

高中物理課程當中，“牛頓第一定律”是物理教學的重點與難點之一.因此本文以人教版高中物理必修一中的“牛頓第一定律”為例，選取具有層次化的典型例題，分析如何基于SOLO分類理論開展層次化習題教學.

2.1 立足單點結構，加深學生對基礎力學知識的記憶

教師應當立足于學生單點結構思維水平，選取一些考查牛頓第一定律相關概念、基礎知識點的題目，加深學生的記憶和理解即可.通過對牛頓第一定律以及力學相關概念的講解，或者對相關知識點的梳理、練習，可以幫助學生思維水平從單點結構向多點結構過渡發(fā)展.

例1小王同學想探究力與運動的關系，讓小車從斜面同一高度處由靜止滑下，并且分別記錄出小車在毛巾、棉布以及木板表面上的停止位置.

（1）小車以斜面同一位置高度由靜止滑下，是為了使小車到達水平面時的___________相同；

（2）小王同學通過實驗得出以下結果：小車在毛巾上停下來的位置最近，在棉布上停下位置在中間，在木板上停下的位置最遠，由此可知，水平表面越光滑，小車受到的___________越小，速度減小得越___________（選填“快”或“慢”）；運動的距離越___________（選填“長”或“短”）.

選題依據本題的考查知識點為力學基礎知識，即位移、速度、摩擦力等.沒有復雜的題目干擾和實驗探究，學生只需要加深對這些基礎知識的記憶和理解，就能夠解答出這道題.因此這道題符合單點結構水平，是一道單點結構習題.

解題分析要研究物體受到摩擦力越來越小時運動情況如何變化，需要控制小車的初速度相同，小車在相同斜面同一高度由靜止滑下，是為了使小車到達水平面時的速度相同[2]，所以（1）小題應填“速度”.小車受到的摩擦阻力水平面的光滑程度有關系，水平面越光滑，小車受到的摩擦力就越小，此時運動狀態(tài)就改變得越慢，即小車的速度減小得越慢，小車越不容易停下來.因此小車運動的距離越長，（2）小題的答案顯而易見.

2.2 發(fā)展多點結構，強化學生對力學規(guī)律的理解

教師應當發(fā)展學生多點結構思維水平，即不能局限于簡單的物理知識記憶，不能只了解單一的物理概念或者知識點，應當掌握與之有關聯的其他知識點，強化學生對力學規(guī)律的理解，同時利用習題中有用信息來處理和解決問題[3].

例2關于伽利略的“理想實驗”，下列說法正確的是（）.

A.該實驗是理想實驗，無真實的實驗基礎，所以結果不可信

B.該實驗為牛頓第一定律的提出提供了有力的實驗依據

C.該實驗充分證實了亞里士多德“力是維持物體運動的原因”結論

D.該實驗說明物體的運動不需要力來維持

選題依據本題主要考查力與運動的關系.首先應當明確力與運動的概念，力是改變物體運動狀態(tài)的原因，是使物體產生加速度的原因.本題在選項中增設了一些干擾選項，學生僅僅知道基礎的概念并不足以解析這道題，還需要學生發(fā)散思維，排除干擾選項.因此這道題符合多點結構水平，是一道多點結構習題.

解題分析學生在明確力和運動關系的基礎上再來看這道題，結合牛頓第一定律的基礎原理知識，根據教材內容和所學知識便能夠再次加深對力學基礎知識的理解.A選項中，雖然是理想實驗，但是這一實驗是建立在可靠的實驗基礎上，結果可信，所以A是錯誤的；B選項中，牛頓是在伽利略等科學家研究的基礎上提出了牛頓第一定律，所以B選項是正確的；C、D兩個選項可以結合來看，伽利略推翻了亞里士多德的觀點，認為力不是維持物體運動的原因，而是改變物體狀態(tài)的原因，故C選項錯誤，D選項正確.

2.3 發(fā)展關聯結構，培養(yǎng)學生物理知識整合能力

教師應當發(fā)展學生關聯結構思維水平，即要求學生綜合運用力學知識來解答問題.

例3如圖所示，在光滑的小車上有質量為m1和m2的兩個小球體，并且m1大于m2，兩個小球體隨車一起勻速運動，當車輛突然停止的時候，如果不考慮其他阻力，假設車無限長，那么兩個小球體（）.

A.一定不相碰撞B.一定相碰撞

C.不一定相碰撞D.無法確定

選題依據本題主要考查牛頓第一定律以及慣性的應用.題干中存在諸多前提條件，學生突然看到這些前提條件可能會覺得毫無頭緒，因此需要整合相關知識.

解題分析因為小車是表面光滑的，不論小車做何運動，兩個小球體在水平方向都是不受力的.根據牛頓第一定律可以得知，兩個球體保持勻速狀態(tài)，速度相等，那么兩個球體一定不會相互碰撞，所以A選項正確.

2.4 發(fā)展拓展抽象結構，培養(yǎng)學生物理知識遷移能力

教師應當注重提高學生拓展抽象結構水平，即要求學生能夠將所學的物理力學知識與生活有機結合起來，培養(yǎng)學生利用物理知識解決生活問題的能力.比如教師可以通過解析具有生活化的習題，讓學生養(yǎng)成利用物理知識來解決生活中的問題的良好習慣，強化學生的理解能力和遷移應用能力[4].

例4我國研發(fā)的高速磁懸浮列車時速可達600 km/h，因為采用了磁懸浮原理，所以阻力比普通高鐵小很多，高速磁懸浮列車擁有“快起快停”的技術優(yōu)點，能夠發(fā)揮速度優(yōu)勢，非常適用于中短途客運.下列說法正確的是（）.

A.600? km/h的速度已經超過聲音在空中傳播的速度

B.快起快停意味著“起”“?！边^程加速度較大

C.因阻力比普通高鐵小，所以磁懸浮列車慣性比較小

D.考查磁懸浮列車在兩城市間的運行時間，列車可視為質點，這種研究方法叫“微元法”

選題依據本題不同于之前的例題，更需要學生在綜合運用力學知識的基礎上將所學的知識延伸到生活當中，即實現物理知識的遷移，學會分析生活中的物理現象.要求學生了解和掌握一定的生活常識，同時也要具備數學能力和數學思維.因此這道題是一道拓展抽象結構習題，學生的思維水平需要達到一定程度才能夠較好地解答習題.

解題分析A選項中600? km/h，通過數學計算約等于166.7 m/s，明顯小于音速340 m/s，所以A錯誤；B選項中，“起”“停”過程速度變化快，加速度較大，B正確；C選項中，慣性與物體質量有關，與受力無關，所以C錯誤；D選項中，考查磁懸浮列車在兩城市間的運行時間，列車可視為質點，這種研究方法叫理想模型法，因此D錯誤.所以正確選項為B.

3 結束語

綜上所述，基于SOLO分類理論開展分層次習題教學，能夠促進學生思維水平逐漸上升，從而具備高階思維的能力，而高階思維能力正是培養(yǎng)學生學科核心素養(yǎng)的必然要求.因此，高中物理教師應當認真研究SOLO分類理論，將這一理論合理應用到教學當中，層層遞進開展層次化教學，引導學生逐步提升思維能力，幫助學生達到高階思維水平，不斷拓展思維模式，從而實現對學生核心素養(yǎng)的培養(yǎng).

參考文獻：

[1] 何奇，任新成.基于SOLO分類理論的高中物理深度學習評價研究：以“牛頓第二定律”為例[J].中學教學參考，2022（17）：40-42，56.

[2] 楊嘉鑫，郝睿.基于SOLO分類理論的高中物理習題課設計：以機械能守恒定律為例[J].中國教育技術裝備，2021（05）：72-74.

[3] 楊虹，蘇超.基于SOLO理論的物理教學設計研究：以“曲線運動”為例[J].中學物理，2019，37（13）：43-46.

[4] 趙星宇.基于SOLO分類理論對高中物理作業(yè)分析：以牛頓運動定律部分試題為例[J].物理通報，2020（S1）：121-123.

［責任編輯：李璟］