基于SOLO分類理論的初中物理“電生磁”教學(xué)設(shè)計(jì)

張新宇 張志紅

(魯東大學(xué)物理與光電工程學(xué)院,山東 煙臺(tái) 264025)

SOLO分類理論通過劃分思維層級(jí)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的思維發(fā)展情況進(jìn)行評(píng)價(jià).此理論認(rèn)為,青少年的認(rèn)知水平在表現(xiàn)出個(gè)體差異的前提下,整個(gè)發(fā)展過程又可劃分為幾個(gè)階段.在SOLO分類理論中把學(xué)生經(jīng)過學(xué)習(xí)后的思維發(fā)展情況劃分為五個(gè)層級(jí):前結(jié)構(gòu)、單點(diǎn)結(jié)構(gòu)、多點(diǎn)結(jié)構(gòu)、關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)、抽象拓展結(jié)構(gòu).各結(jié)構(gòu)的含義如表1所示.

表1 SOLO理論各思維層級(jí)的含義

以上分類可以幫助教師明確學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的思維發(fā)展情況,采取有針對(duì)性的措施提升學(xué)生思維水平.

1 基于SOLO理論開展教學(xué)設(shè)計(jì)

基于SOLO分類理論,在“電生磁”的教學(xué)設(shè)計(jì)中,以劃分思維層級(jí)的角度去剖析教學(xué)目標(biāo),分析學(xué)情,解讀教學(xué)重難點(diǎn),有效選擇教學(xué)方法,為培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力指明方向.

1.1 結(jié)合SOLO理論分析教學(xué)目標(biāo)

2022年4月21日,教育部頒發(fā)了《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》,對(duì)初中物理“電生磁”的要求是:通過實(shí)驗(yàn),了解電流周圍存在磁場(chǎng).探究并了解通電螺線管外部磁場(chǎng)的方向[2].經(jīng)分析,SOLO理論的五個(gè)思維層級(jí)與四維核心素養(yǎng)目標(biāo)本質(zhì)上是有共通之處的,有利于教師從學(xué)生思維水平逐步遞升的角度分析、達(dá)成教學(xué)目標(biāo)[3].具體對(duì)應(yīng)關(guān)系如表2所示.

表2 電生磁的教學(xué)目標(biāo)

1.2 結(jié)合SOLO理論分析學(xué)情

通過學(xué)習(xí)本章第一節(jié),學(xué)生掌握了研究磁場(chǎng)的方法,知道條形磁體的磁場(chǎng)分布情況[5].大部分學(xué)生認(rèn)為電與磁間無(wú)直接聯(lián)系[6],學(xué)生的思維層級(jí)為單點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平[7].基于維果茨基的最近發(fā)展區(qū)理論,將學(xué)生的思維層級(jí)培養(yǎng)、提升至多點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平是重點(diǎn)任務(wù).

1.3 結(jié)合SOLO理論解讀教學(xué)重難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)是對(duì)學(xué)習(xí)者所要掌握的知識(shí)提出了一個(gè)最低要求.教學(xué)難點(diǎn)則是在教學(xué)重點(diǎn)這一最低知識(shí)水平的基礎(chǔ)上加大了難度,其與學(xué)生現(xiàn)階段的思維層級(jí)間有一定落差[8].本文嘗試將“電生磁”的教學(xué)重難點(diǎn)與SOLO理論的思維層級(jí)之間建立聯(lián)系:

教學(xué)重點(diǎn):電流的磁效應(yīng);通電螺線管的磁場(chǎng);安培定則.

SOLO理論中的思維層級(jí):單點(diǎn)結(jié)構(gòu)、多點(diǎn)結(jié)構(gòu)

教學(xué)難點(diǎn):探究、總結(jié)通電螺線管兩端極性和電流方向之間的關(guān)聯(lián);熟練應(yīng)用安培定則解決問題.

SOLO理論中的思維層級(jí):關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)、抽象拓展結(jié)構(gòu)

1.4 結(jié)合SOLO理論選擇教學(xué)方法

SOLO分類理論幫助教師更清晰系統(tǒng)地制定“電生磁”的教學(xué)目標(biāo),同時(shí)為實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)所采用的教學(xué)方法,可操作性更強(qiáng).

教學(xué)內(nèi)容1:電流的磁效應(yīng).通過觀察演示實(shí)驗(yàn),學(xué)生經(jīng)深思、討論知道在通電導(dǎo)線周圍存在與電流方向相關(guān)的磁場(chǎng).

教法:演示法;學(xué)法:觀察法、討論法

對(duì)應(yīng)的SOLO思維層級(jí):單點(diǎn)結(jié)構(gòu)

教學(xué)內(nèi)容2:通電螺線管的磁場(chǎng).教師引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用小磁針探究通電螺線管的外部磁場(chǎng)分布,并播放課前制作的鐵屑法操作視頻.學(xué)生觀察思考后,討論得出:通電螺線管與條形磁體磁場(chǎng)相似,兩端極性情況與電流方向有關(guān).

教法:演示法、探究法;學(xué)法:實(shí)驗(yàn)法、觀察法

對(duì)應(yīng)的SOLO思維層級(jí):多點(diǎn)結(jié)構(gòu)、關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)

教學(xué)內(nèi)容3:安培定則.學(xué)生自主探究通電螺線管兩端極性和電流方向之間的關(guān)聯(lián),教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)圖像進(jìn)行歸納總結(jié),得出初步判斷方法,隨后給出安培定則,學(xué)生理解定則內(nèi)容并熟練應(yīng)用.

教法:探究法;學(xué)法:實(shí)驗(yàn)法、觀察法、合作學(xué)習(xí)法

對(duì)應(yīng)的SOLO思維層級(jí):多點(diǎn)結(jié)構(gòu)、關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)、抽象拓展結(jié)構(gòu)

1.5 結(jié)合SOLO理論設(shè)計(jì)教學(xué)過程

1.5.1 實(shí)驗(yàn)探究

在探究通電螺線管外部磁場(chǎng)分布的過程中,學(xué)生發(fā)現(xiàn):改變電流方向,通電螺線管的極性隨之改變.此時(shí)學(xué)生思維水平處于多點(diǎn)結(jié)構(gòu),頭腦中各知識(shí)點(diǎn)儲(chǔ)備豐富,但知識(shí)結(jié)構(gòu)混亂,無(wú)法綜合分析、解答問題.

開展進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)探究前,教師提問:改變螺線管中的電流方向,通電螺線管的極性發(fā)生改變,那它的極性和其中的電流流向之間存在什么關(guān)聯(lián)呢?怎樣確定通電螺線管的兩端極性呢?引導(dǎo)學(xué)生伴隨思考開展探究,有利于思維提升.

實(shí)驗(yàn)器材:螺線管、開關(guān)、干電池

實(shí)驗(yàn)操作:將螺線管接入電路,在其周圍擺放若干小磁針判斷通電螺線管的兩端極性.

實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論:

面對(duì)各組繪制的實(shí)驗(yàn)圖像,學(xué)生毫無(wú)頭緒,不知如何對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行歸納總結(jié),進(jìn)而得出一個(gè)較為簡(jiǎn)明的判斷方法.此時(shí)學(xué)生思維水平處于多點(diǎn)結(jié)構(gòu).

教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)圖1中甲與乙(丙與丁)兩兩進(jìn)行對(duì)照,觀察得出:螺線管導(dǎo)線繞制方式一致,電流流向不一致,螺線管兩端極性相反.接著對(duì)甲與丙(乙與丁)兩兩進(jìn)行對(duì)照,發(fā)現(xiàn)螺線管導(dǎo)線繞制方式不一致,電流流向一致,螺線管兩端極性相同.隨后教師適時(shí)引導(dǎo),學(xué)生進(jìn)一步觀察思考,發(fā)現(xiàn)通電螺線管正面電流向上,左端為N極;通電螺線管正面電流向下,右端為N極.此時(shí),學(xué)生實(shí)現(xiàn)了從多點(diǎn)結(jié)構(gòu)到關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)的思維提升.

圖1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

1.5.2 課堂例題

根據(jù)課標(biāo)要求學(xué)生掌握的知識(shí)點(diǎn),本文選取相關(guān)例題,結(jié)合SOLO理論對(duì)學(xué)生作答情況簡(jiǎn)要分析如下:

例題:如圖2,一條形磁體處于螺線管所在電路下方.先把開關(guān)S關(guān)閉,隨后把滑動(dòng)變阻器的滑片朝b端滑動(dòng)一段距離,對(duì)通電螺線管的磁性將產(chǎn)生何種影響?條形磁體對(duì)地的壓力增大還是減小?

圖2 例題圖像

通過學(xué)生解答,既有利于學(xué)生鞏固所學(xué)知識(shí)點(diǎn),也有利于教師基于作答情況明確學(xué)生的知識(shí)薄弱地帶,判斷學(xué)生現(xiàn)階段認(rèn)知水平所對(duì)應(yīng)的SOLO思維層級(jí),進(jìn)一步幫助教師緊抓教育時(shí)機(jī),采取有效措施改進(jìn)教學(xué)過程,提升學(xué)生思維水平.

2 總結(jié)

通過將整個(gè)教學(xué)過程與SOLO理論各思維層級(jí)緊密結(jié)合,幫助教師在教學(xué)過程中實(shí)時(shí)分析學(xué)生思維處于何種水平.基于這種判斷,教師既可以及時(shí)改進(jìn)教學(xué)中的不足,也可以采取有針對(duì)性的舉措幫助學(xué)習(xí)困難的學(xué)生實(shí)現(xiàn)思維水平的提升.但SOLO理論對(duì)于思維層級(jí)的劃分只適合大多數(shù)人,無(wú)法兼顧每個(gè)學(xué)生,需要教師有選擇性地加以采用,其中存有的缺漏需要廣大教育工作者在實(shí)踐中進(jìn)一步豐富和完善.