基于SOLO分類理論的層次化教學設計研究

【摘要】基于SOLO分類理論，提出在高中物理教學設計過程中采用層次化的設計，通過教學目標的確定、教學內容的設計和教學效能的評估三個環節的研究，以期在新課標實施背景下，優化教學設計，變革課堂教學方法，有效提升課堂教學實踐的針對性和實效性。

【關鍵詞】SOLO分類理論；層次化；教學設計

作者簡介：張紅（1966— ），女，江蘇省南京市雨花臺區教師發展中心。

一、研究的理論基礎

（一）SOLO分類理論

SOLO（Structure of the Observed Learning Outcome）分類評價理論是比格斯（J.B.Biggs）提出的一種學生學業評價方法，該評價方法以等級描述為特征。SOLO分類理論不僅有完整的知識體系，而且有堅實的實踐基礎。該理論認為，一個人的總體認知結構是一個純理論性的概念，是不可檢測的，比格斯稱之為“設定的認知結構”；而一個人回答某個問題時所表現出來的思維結構卻是可以檢測到的，比格斯稱之為“可觀察的學習成果結構”［1］。

（二）高中物理課堂教學的SOLO層次劃分標準

大量的研究表明，學生的認知思維發展在總體上和在具體事件的執行中都具有階段性，且具備在過程中升華進階的特征，這種特征可以在具體事件的執行中被檢測和觀察到［2］。SOLO分類理論則對這種特征的復雜性做了一種有效的描述，為判斷課堂教學效能提供了一種方法，并促使教師對學生相應的反饋信息進行收集和分析，之后再采取適切的策略和路徑，最終實現“展開學習，發生學習，深度學習”的目標。基于《普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂） 》中提出的學科核心素養和課程實施建議，研究組認為教學的設計與實施應該是以核心素養為主線，逐步構建物理學科體系，使學生對物理學科的認知不斷得到提升的教學過程。基于一線的教學實踐，研究組針對高中物理課堂教學，設計了SOLO層次劃分表（如表1）。

（三）基于SOLO分類理論的高中物理層次化教學設計的“三步式”流程

基于SOLO分類理論進行高中物理層次化教學設計時，研究組采取了“三步式”流程：教學目標的確定、教學內容的設計和教學效能的評估（如圖1）。

1.在教學目標的確定環節，研究組基于SOLO分類理論，基于新課標的行為動詞分類標準以及教學具體內容建議與要求，將教學目標界定為兩類：體驗性目標和結果性目標。

2.在教學內容的設計環節，研究組基于SOLO分類理論的思維結構特點，將新課標教學建議和對核心素養的培養要求進行融合與分類。

3.在教學效能的評估環節，研究組基于SOLO分類理論制訂標準，通過觀察的方式對學生的思維水平和學習成效兩個方面進行評估。

二、教學目標的確定

（一）教學目標的分類

新課標提到，教學目標應該要基于物理觀念、科學思維、科學探究和科學態度與責任四個維度來確定；同時，研究組借鑒《義務教育物理課程標準（2011年版）》附錄中“行為動詞”的“了解、認識和理解”，嘗試使用SOLO分類理論來劃分教學目標的層次［3］（如表2）。

研究組根據SOL0分類理論的思維結構特點和新課標對核心素養的要求，認為屬于體驗性目標的有科學探究和科學態度與責任；屬于結果性目標的有物理觀念和科學思維。

（二） 教材與學情分析

1.教學內容分析：教材中“牛頓第一定律”處在“運動學”內容之后，“動力學”內容之前，是把“運動”知識和“力”知識關聯起來的關鍵紐帶，具有非常關鍵的承上啟下的意義，對學生建立起相互作用觀、運動觀以及透過現象看本質的科學抽象思維有著積極的意義。

2.學生學情分析：在之前的“勻變速直線運動”的學習中，學生已經知道物體運動狀態的變化以及如何對這種變化進行定量分析；特別地，還知道了描述運動狀態變化需要使用加速度這個物理量，但是并不知道產生加速度的根源是什么。

（三）基于SOLO分類理論的教學目標的確定

在“牛頓第一定律”的學習中， 教師應該幫助學生辨析和打破原有的錯誤“潛概念”，并且建構科學的、有邏輯性的認知體系。讓學生通過物理概念“力”和“慣性”的建構過程，體會和感悟物理概念的形成；通過科學探究的活動及數據的建模、處理、分析和規律發現的過程，著重體會兩種科學思維方法——“理想實驗”和“邏輯推理”。

據此，研究組對“牛頓第一定律”這一課的教學目標的SOLO結構層次進行劃分（如表3所示）。

三、教學內容的設計

教材在這一課教學內容的設置上，從引導學生思考開始，基于有關牛頓第一定律的科學探索與發現過程，以及亞里士多德、伽利略在研究運動和力的關系中先后不同觀點提出和逐步修正的過程，既厘清了科學發現之旅，同時又彰顯了科學思維和研究方法在科學探究過程中的重要性。

教材在“理想實驗的魅力”板塊中，介紹了伽利略設計和進行的斜坡理想實驗，強調了“邏輯推理”和“理想實驗”的重要性，進而介紹了牛頓是如何“踩在巨人的肩膀上”提出牛頓第一定律的。

教材在“慣性與質量”板塊中，分別通過“思考與討論”和“實例分析”進一步幫助學生理解慣性，促使學生加深對質量概念的理解和提高對此概念的應用能力。

教材為了進一步拓展學生的視野，設置了“拓展學習”板塊來介紹各種慣性參考系的選擇和設定。

據此，研究組基于SOLO分類理論的思維結構特點，結合新課標的教學建議和對核心素養的培養要求，梳理出了“牛頓第一定律”教學內容的SOLO層次水平劃分表（如表4所示）。

“牛頓第一定律”教學內容設計的12個環節的SOLO層次水平劃分情況統計如圖2所示，層次水平3占比41.7%，層次水平4占比33.3%，合計75.0%，符合新課標的要求。

四、教學效能的評估

研究組基于S0LO試題的編制原則，精心選擇和設計一組學習效能測試題（數量視具體情況而定），對學生進行課堂檢測，根據反饋結果，判斷學生的思維水平是否得到提高，診斷學生的SOLO層次［4］。

評估測試題：如圖3所示，這是某一儀器中設計的電路，M是一個較大質量的金屬塊，兩端用安全彈簧連接，現將其整體固定在汽車上。請思考：（1）當汽車啟動時，哪個燈亮？請說明判斷的理由；（2）當汽車剎車時，哪個燈亮？請說明判斷的理由。

接著，根據學生對以上測試題的作答情況，利用教學效能評估的SOLO層次水平劃分表來進行評估（如表5所示）。

在此基礎上，也可以對多種情況進行賦值，制訂基于SOLO分類理論的評估量規，進一步深入進行量化研究，并據此反過來對教學設計和教學行為進行干預和修正，促進教學設計和教學實踐的優化。

五、研究結論

基于SOLO分類理論的層次化教學設計，可以將以學生為中心的新課標理念充分彰顯出來，充分正視和尊重學生的思維水平與個性特征。使用SOLO分類理論來對建構思維水平診斷工具進行指導，并將其用于教學設計研究的實踐，既是對學生個性特征的凸顯，又是對學生思維水平的尊重，更是對促進學生高階思維及物理學科核心素養的發展這一本質目標的聚焦。

從實現學生遠景規劃和達成學生科學素養全面發展的角度來看，在新課標學科核心素養培養的要求下，利用SOLO層次分類理論和策略進行教學實踐，既能診斷學生在學科思維能力和層次上所處的水平，又能探尋出可以培養和全面提升學生學科思維能力的策略和路徑，在教學實踐、判斷和干預下，幫助學生實現從低階思維過渡到高階思維。本研究發現，使用SOLO分類理論在高中物理中進行層次化教學設計具有非常必要的實踐意義，而且對實際教學效能的評估與改進也有積極的指導意義。

【參考文獻】

［1］唐成晨.基于SOLO分類理論的中學物理教學設計研究［D］.蘇州：蘇州大學，2020.

［2］徐將二.基于SOLO分類理論的模型建構的認知層次及案例［J］.物理教師，2021，42（07）：32-36.

［3］張靜，朱巧萍，葉巧婷.SOLO分類理論在教學設計中的應用：以“摩擦力”教學為例［J］.物理通報，2022（01）：83-88.

［4］李晶晶，潘蘇東.高二學生物理問題解決過程中的批判性思維水平分層研究：基于SOLO分類評價理論［J］.物理教師，2018，39（03）：2-6.