基于SOLO 分類理論的教學設計研究
——以庫侖定律教學為例

王君如

(吉林師范大學,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：可觀察到的學習結果的結構.其理論是由澳大利亞學者比格斯創立的[1]，他發現，人的認知水平在總體上和具體時間上呈現出階段性的特點，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雜、從具體到抽象的思維結構.思維結構由低到高依次為，前結構水平（P）：此時學生不具備回答問題的相關知識；單點結構水平（U）：學生對問題的理解表面化和膚淺化；多點結構水平（M）：學生能通過問題聯想到多個孤立事件；關聯結構水平（R）：能將信息整合起來并解決較為復雜的問題；抽象拓展結構水平（E）：學生能依據外部資料解決問題，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的飛越。

二、教學背景分析

（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，是本書電磁學中的關鍵內容，是研究解決電磁學問題的基礎[2]，同時也是在學習了力學的基礎上，進一步學習電場的基本概念和規律.靜電場既與生活聯系緊密，為電與磁復合場的研究做了鋪墊。教材這樣編排，符合認知過程的發展規律，也起到承上啟下的作用。

（二）學情分析

從知識方面：高二年級的學生在初中已經接觸過電磁現象，了解電荷、電路的知識;通過重力的學習，對“場”的概念有了初步的認識。

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

從經驗方面：學生物理學習的經驗不足;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上，缺乏理性的認識和科學的探究，對于“場”概念的理解可能有困難。

從結構方面：少部分學生處于單點結構，大多數學生處于多點結構，而處于關聯結構以及拓展抽象結構的學生非常少。需要巧妙設計教學方法，幫助低水平的學生完成向高水平結構的過渡。

（三）教學目標

教學目標的制定是教學活動的重要組成部分，科學制定教學目標，有助于教師更好地厘清教學思路，優化教學設計。《普通高中課程標準（2017 版）》指出，在庫侖定律這一節，教學應使學生通過實驗，了解靜電現象，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律，體會探究庫侖定律過程中的科學思想和方法。基于SOLO 分類理論，核心素養要求以及學生學情分析，確定“庫侖定律”教學目標以及各自對應的SOLO 水平。學生知道正負電荷的相關概念屬于單點結構；學生了解電荷間的相互作用規律，理解庫侖定律的作用、特點屬于多點結構；學生能運用庫侖定律解決實際問題，并設計驗證庫侖定律實驗方案以及實際操作屬于關聯結構；學生能根據多組數據得出結論，養成用科學的方法探究事物的本質和規律，并從物理學史認識庫侖定律屬于拓展抽象結構。

（四）教學方法

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

（五）靜電場教學過程設計

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

三、庫侖定律的教學設計

引入新課：通過之前的學習我們知道了“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構水平的學生表述看到的現象并大膽提出猜測。

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，觀察現象

實驗二：在同一位置改變C 的帶電量，觀察現象

生：觀察兩次實驗，思考為何會出現上述現象.

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

新課教學：

師：通過實驗我們發現，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，在我們之前的學習中遇見過類似的物理規律嗎？

生：萬有引力定律，當星球的質量增加時，星球的萬有引力增加，當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：根據實驗現象及萬有引力定律內容進行合理猜想，得出結論。

[設計意圖]通過回憶萬有引力定律，為學生學習庫侖定律做鋪墊，使學生更好理解庫侖定律的內容、規律。同時根據學生的回答，有助于教師掌握各思維水平學生的認識，為下面的針對性的引導提供幫助.

師：物理學家庫侖正是帶著這樣的疑問，通過自己的實驗證明了這個猜想。得出了本節課的重點內容庫侖定律：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：那同學們回想一下，在此之前我們還學過了什么與點電荷類似呢？

生：質點，質點也是只考慮運動狀態不考慮形狀大小

[設計意圖]通過類比質點，加深學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：現在同學們面前的就是庫侖做實驗用的裝置，叫作庫侖扭秤。同學們思考一下如何利用這個裝置比較力的大小？

生：結合課前提供的器材，思考如何進行實驗，制作實驗數據記錄表格。

[設計意圖]啟發學生觀察實驗儀器，訓練學生觀察能力、設計實驗方案的能力。選關聯結構水平學生回答，能激發該同學更深入的探索欲望，以及樹立“同伴榜樣”，激勵其他同學。

師：對R 學生的回答進行總結和完善，進而得出結論：力與距離平方成反比。引導學生動手實驗，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系呢？

生：聽取教師的總結，想到等分電荷的方法。

[設計意圖]通過了解庫侖實驗的過程，使學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，以及培養學生用科學思維、科學方法探究問題。這樣引導式的教學便于學生經歷真實的科學探究過程，充分調動學生們的積極性，提高課堂參與度.通過列舉生活中的現象，激發學生思維，進而培養學生綜合運用所學知識解決物理實際問題的能力，以期所有學生都能向更高級的思維水平過渡.

四、課堂小結

生：思考并結合所學嘗試探究生活中的靜電現象

[設計意圖]培養學生運用所學知識解決生活問題的能力，并能將所學知識和真實情景聯系起來，維持學習動機和興趣.幫助學生完成向更高水平（拓展抽象結構）的過渡。

五、教學反饋

及時的教學反饋可使教師及時了解學生掌握知識與技能的情況，以利于進一步教學。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 間的靜電力變為多少？

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，并計算出第二問力的大小屬于單點結構；分析出問題3 的等分電荷思想，屬于多點結構；計算出問題4 屬于關聯結構；計算得出第五問答案屬于拓展抽象結構。

六、評價

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

七、結論

基于SOLO 分類理論的教學設計可以很好地提升學生的思維深度，激發學生思考問題的積極性.并且也為教學者提供了新的依據來進行教學設計[4].本文嘗試將SOLO 分類理論應用到“庫侖定律”的教學設計中的教學目標的確定以及教學策略的選擇等方面，經過具體的教學實踐證明，這是一種科學的嘗試，同時可以看出用SOLO 分類理論指導基于物理核心素養水平培養的教學設計是具有一定可行性的。