SOLO分类法在高中电学实验教学中的运用研究

张淼

[摘要]电学实验是高中物理教学的重要内容，文章将SOLO分类法用于指导物理电学实验教学，可有效把握学生已有知识水平，引导学生进行探究、合作学习。针对目前高中物理学科特点和实验课堂教学现状，明确不同学习水平的SOLO等级，获取直观、准确的评价标准。根据SOLO理论实施教学干预促进学生掌握所学知识。

[关键词]SOLO分类法；高中物理；电学实验教学；应用实例

[中图分类号]G633.7[文献标识码]A[文章编号]16746058（2018）08004303

一、关于SOLO分类法

SOLO：Structure of the Observed Learning Outcome理论的缩写，该理论最早由澳大利亚心理学家比格斯（John Biggs）及其同事研究提出，它是一种以等级描述为主要特征的质性评价方法。于1988年传入我国，如今在理论和应用领域均获得一定的研究成果。SOLO理论指出，所有问题均可从低至高划分为前结构水平、单一结构水平、多元结构水平、关联结构水平及扩展的抽象水平。其中前3个阶段重视知识量的积累，后2个层次追求理论思维的飞跃。

SOLO分类法源自定义学习不同水平质的差异需要，为综合评价学生并发现学生在特定主题达到的水平，我们必须清晰描述学生在其质性增长阶段是什么样的。在研究不同学习领域学生对问题的反应后，比格斯（Biggs）等学者发现，每种表征方式，个体的反应均表现出循环发生的结构复杂性。这些反应表明某种表征方式下，由新手发展至专家的过程。由此可知，SOLO分类法可用于对表征方式之下的学习结构实施分类，它能够提供一个系统的途径，细致观察学习结构，以此描述学习者日常表现及其如何在复杂性上增长。

运用SOLO理论评价学生在学习物理过程中的一些具体表现，依据学生课堂互动、解答作业以及小组合作时，答案的层次性及思维的变化特征，判断学生处于何种SOLO层次。根据SOLO分类层次示意图可知，学习是一个由浅到深、从量变到质变的过程中。上述5个层次中，前结构水平作为新手准备阶段，单一、多元结构旨在对学习量实施描述，重点是要考查学生所需的知识点及相对应的知识迁移能力。关联、扩展的抽象水平则着眼于对学生质的掌握程度的描述，重点考查学生在学习过程中的思维水平及分析、解决问题的能力，上述考察均在知识量的积累下展开。

二、SOLO分类理论的优势

SOLO分类理论提出后，引起了诸多教育者和学者的重视，可谓万众瞩目。就现状来看，已经有很多地区把SOLO分类理论运用到日常教学中。一部分地区还根据SOLO分类理论编制了试题，这其中还包括中考和高考题目。

诚然，在该理论的诸多优势中，笔者认为最主要的还是“等级描述性划分”。在关注学生掌握知识容量的情况下，兼顾对学生思维水平的划分，从而更深层次地提升评价的有效性。教育者和研究者们可以借助SOLO分类理论把学生对某个特定知识点的掌握情况划分为5个思维等级，而这些递增式的等级直接反映学生从量到质的学习变化过程，教育者和研究者们完全可以依据这些学生的不同思维等级判定学生学习某个特定知识点的质量高低。

在具体评价中，教育者和研究者们也可根据所得答案来评估学生处于某个层次，以此判定学生对这个问题的认識水平，进一步了解学生的学习结果，从而反思并总结出一系列提升教学质量的相关策略。优势表现如下：（1）SOLO分类法用于电学教学评价，有利于教师准确掌握学生的学习情况；（2）在当今的中考、高考题目中，SOLO分类理论为开放性题目评价提供了规范及严密的操作系统；（3）SOLO分类应用于物理教学形成性评价，有助于教师准确反思自己在教学过程中的问题，进一步修正教学方案，改正传统不适宜的教学方法；（4）运用SOLO分类理论有利于学生更客观、准确地开展自我评价，通过让学生练习SOLO试题，并展开自评，学生能够清晰地认识到自己在本环节学习中存在的问题，了解自己处在哪个水平，还有多少知识没有掌握，以此确定下一步的学习方案及努力方向，探寻适合自己的学习方法。

三、将SOLO理论运用于实验教学

SOLO理论与实验教学相结合，有利于培养学生的实验能力。常态下的实验教学，一般有七个环节，即明确实验目的、掌握实验原理、选取实验器材、知道实验步骤、完成数据采集、处理数据、分析误差。传统实验教学更注重实验程序，对学生能力的提升较慢，教学效果难以评测。为提升教学效果，帮助学生提高探究能力。将实验要求与SOLO五个能力结构相结合，重新归纳如下：（1）单一结构水平：选择实验仪器，观察简单实验现象，采集实验数据，有效数字的表述；（2）多元结构水平：掌握实验原理，明确实验目的，根据实验需要改变条件，独立操作并完成实验，观察复杂的实验现象，利用数学知识处理数据；（3）关联结构水平：得出实验结论，能从系统误差与偶然误差角度分析评价实验成果；（4）拓展抽象结构水平：理论指导操作，利用提供的实验器材设计实验，借助科学探究环节提出实验猜想与假设，制定合理实验操作方案，完成数据采集分析及交流评估。

帮助学生自己发现问题、提出问题、解决问题，层层递进，螺旋上升。如，电学实验教学围绕安全、精确、方便三大理念，做好器材选择、电流表内外接、滑动变阻器的限流式与分压式连接等三个具体操作。

下面是笔者提供的运用SOLO题考查学生SOLO能力的教学课例，供参考。

【案例研究】高二年级物理实验操作技能考核中，有一项目是利用规定的电学元件设计电路图，并较准确地测量电池组的电动势E及其内阻r。实验室提供的器材如下：

A.满偏电流为10mA，内阻为10Ω的灵敏电流表G；

B.内阻未知的电流表A（0～0.6A～3A）；

C.滑动变阻器R0（调节范围0～100Ω，额定电流1A）；

D.多用电表；

E.开关与导线若干；

F.阻值为990Ω的定值电阻R。

（1）小明同学先利用多用电表的直流10V档粗略地测了一下电池组的电动势，电表指针如图1所示，则该电表读数为V。

（2）小明借助提供的器材，设计图2（甲）所示的电路，请你帮助他在图2（乙）上完成实物图连线.

（3）在数据处理环节，小明利用测得的数据绘制出的I1-I2图线（其中I1为灵敏电流表G的示数，I2为电流表A的示数），则根据图线的物理意义可知：电池组的电动势E=

V，内阻r=Ω（保留3位有效数字）.

【教学过程】测定电源电动势和内阻实验是高考重点考查的实验，与闭合电路欧姆定律、电表的改装、图像的物理意义及实验改进等难点相结合，此类题对学生的能力要求非常高，一般达到拓展抽象结构。

（2）小题中已知阻值的灵敏电流表与阻值为990Ω电阻串联，改装成了一个量程为10V的“电压表”，在教学中，可利用安全理念层层设置课堂问题开展教学。

图3中左图为电压表的内部结构图，其两端的电压由欧姆定律得U=Ig（Rg+R），得出R=UIg-Rg，由此可知R为大电阻，承担分压作用。图3中右图为电流表的内部结构图，由并联电路两端电压相等得IgRg=（I-Ig）R，得出R=IgRgI-Ig，由表达式可知R为小电阻，承担分流作用。

实验教学中，教师应注意指导学生从原理理解出发，经历从单点结构的部分电路欧姆定律，到运用串并联知识列式求解，再到运用数学知识求出电阻阻值的过程，并对阻值进行分析研究。在拓展实验中对电表改装考查频次相对较高。在具体教学中，教师还可以针对定值电阻进行“拓展思维”教学，为学生搭建解答此类开放性实验题的桥梁。

“拓展思维”教学片段如下。

师：同学们思考一下定值电阻在实验中一般起什么作用？

生1：初中物理实验课上我曾经将一个大电阻串联在电路中，它起到了保护电阻的作用。（单点结构）

师：还有其他作用吗？

生：……（陷入沉思）

师：我们再来观察以上两种电路，思考在电路中定值电阻起什么作用？

生2：我觉得在图3中起到了保护灵敏电流表的作用。（单点结构）

师：说说理由呢？

生2：因为灵敏电流表的满偏电压较小，串联电阻后扩大了它的量程，同时保护

灵敏电流表不被烧毁。（关联结构）

师：很好，定值电阻在电压表改装中充当与初中物理电路中一样的作用——保护电阻。那么电流表改装原理呢？

生：……（又陷入沉思）

师：灵敏电流表的满偏电流如何？

生：比较小（齐声回答） （单点结构）

生3：我认为：电流表改装的原理图中的定值电阻同样起到了“保护电阻”的作用，因为当小电阻与灵敏电流表并联时，可以分流一部分电流，而且……当电阻越小时它的分流作用越明显。（关联结构）

师：很好。那么我们以后该如何判断是否需要改装电表呢？是改装成电流表，还是电压表呢？

生4：缺少什么表就改装成什么表啊。（微笑）（前结构）

生5：当设计性实验题中提供大电阻时，我们可以从两个方面考虑：保护电阻或电压表改装，当然具体还要根据题中的要求来判断……当题中提供小电阻时，我们应该优先考虑电流表改装。因为小电阻在电压表改装和保护电路中基本不起大的作用。我认为，无论是大电阻起保护作用，还是将大电阻改装成电压表，亦或是利用小电阻与灵敏电流表并联改装成电流表，它们的本质都是一样的，都是保护电路不被烧坏。

（拓展抽象结构）

参与互动的5位同学中，第5位学生不但能够清楚分析定值电阻在电学实验中所起的作用，还能对定值电阻的作用进行清晰归类，由此可知，课堂互动可以激发学生思考。在教师环环相扣的设问中，学生不仅理解电表在何种情况下需要改装，选择何种定值电阻改装相应的电表，最后还能够总结定值电阻在电学实验中的作用。此外设计性实验对学生的要求相对高，可以引导学生依据实验目的及提供的器材，借助所学知识创新设计实验。如，当电流表内阻已知时，可以充当电压表，同样当电压表已知阻值时，又可以当电流表。

源于皮亚杰认知发展理论，由澳大利亚心理学家比格斯（John Biggs）研究提出的SOLO分类法是一种新兴的质性评价理论，它不仅注重评估学生知识掌握情况，也关注学生思维水平的划分。教师可依据学生在某些问题上的表现展开分析與评价，以此掌握学生的学习情况，进一步改进教学策略。

[参考文献]

[1]朱丽华.初中物理电学教学有效性提升的策略探究[J].教师，2015，17（9）：45.

[2]钱勇.SOLO分类理论在高中数学教学设计中的应用研究[D].上海：上海师范大学，2015.

[3]高凌飚，李勇.高考物理试卷的能力结构（下）[J].中国考试，1999（5）：29-30.

[4]姚琳.基于SOLO分类理论进行差异教学的实践研究[D].杭州：杭州师范大学，2016.

[5]蔡晓华.用SOLO分类法探究高一学生对一道集合综合题的理解水平[J].数学通讯，2013，23（14）：10-12.

（责任编辑易志毅）