基于SOLO分类理论的初中物理“电生磁”教学设计

张新宇　张志红

摘 要：SOLO分类理论根据青少年认知发展具有阶段性的特点，将思维发展划分为五个层级，结合SOLO理论开展“电生磁”的教学设计，可以帮助学生提升思维水平.

关键词：SOLO理论;思维层级;电生磁；教学设计

中图分类号：G632 文献标识码：A 文章编号：1008-0333（2023）23-0115-03

收稿日期：2023-05-15

作者简介：张新宇（1999-），女，山东省泰安人，硕士在读，从事中学物理教学研究；

张志红（1964-），女，山东省蓬莱人，博士，教授，从事分子反应动力学的理论研究.

SOLO分类理论通过划分思维层级对学生学习过程中的思维发展情况进行评价.此理论认为，青少年的认知水平在表现出个体差异的前提下，整个发展过程又可划分为几个阶段.在SOLO分类理论中把学生经过学习后的思维发展情况划分为五个层级：前结构、单点结构、多点结构、关联结构、抽象拓展结构.各结构的含义如表1所示.

以上分类可以帮助教师明确学生学习过程中的思维发展情况，采取有针对性的措施提升学生思维水平.

1 基于SOLO理论开展教学设计

基于SOLO分类理论，在“电生磁”的教学设计中，以划分思维层级的角度去剖析教学目标，分析学情，解读教学重难点，有效选择教学方法，为培养学生的逻辑思维能力指明方向.

1.1 结合SOLO理论分析教学目标

2022年4月21日，教育部颁发了《义务教育物理课程标准》，对初中物理“电生磁”的要求是：通过实验，了解电流周围存在磁场.探究并了解通电螺线管外部磁场的方向^［2］.经分析，SOLO理论的五个思维层级与四维核心素养目标本质上是有共通之处的，有利于教师从学生思维水平逐步递升的角度分析、达成教学目标^［3］.具体对应关系如表2所示.

1.2 结合SOLO理论分析学情

通过学习本章第一节，学生掌握了研究磁场的方法，知道条形磁体的磁场分布情况^［5］.大部分学生认为电与磁间无直接联系^［6］，学生的思维层级为单点结构水平^［7］.基于维果茨基的最近发展区理论，将学生的思维层级培养、提升至多点结构水平是重点任务.

1.3 结合SOLO理论解读教学重难点

教学重点是对学习者所要掌握的知识提出了一个最低要求.教学难点则是在教学重点这一最低知识水平的基础上加大了难度，其与学生现阶段的思维层级间有一定落差^［8］.本文尝试将“电生磁”的教学重难点与SOLO理论的思维层级之間建立联系：

教学重点：电流的磁效应；通电螺线管的磁场；安培定则.

SOLO理论中的思维层级：单点结构、多点结构

教学难点：探究、总结通电螺线管两端极性和电流方向之间的关联；熟练应用安培定则解决问题.

SOLO理论中的思维层级：关联结构、抽象拓展结构

1.4 结合SOLO理论选择教学方法

SOLO分类理论帮助教师更清晰系统地制定“电生磁”的教学目标，同时为实现教学目标所采用的教学方法，可操作性更强.

教学内容1：电流的磁效应.通过观察演示实验，学生经深思、讨论知道在通电导线周围存在与电流方向相关的磁场.

教法：演示法；学法：观察法、讨论法

对应的SOLO思维层级：单点结构

教学内容2：通电螺线管的磁场.教师引导学生运用小磁针探究通电螺线管的外部磁场分布，并播放课前制作的铁屑法操作视频.学生观察思考后，讨论得出：通电螺线管与条形磁体磁场相似，两端极性情况与电流方向有关.

教法：演示法、探究法；学法：实验法、观察法

对应的SOLO思维层级：多点结构、关联结构

教学内容3：安培定则.学生自主探究通电螺线管两端极性和电流方向之间的关联，教师引导学生对实验图像进行归纳总结，得出初步判断方法，随后给出安培定则，学生理解定则内容并熟练应用.

教法：探究法；学法：实验法、观察法、合作学习法

对应的SOLO思维层级：多点结构、关联结构、抽象拓展结构

1.5 结合SOLO理论设计教学过程

1.5.1 实验探究

在探究通电螺线管外部磁场分布的过程中，学生发现：改变电流方向，通电螺线管的极性随之改变.此时学生思维水平处于多点结构，头脑中各知识点储备丰富，但知识结构混乱，无法综合分析、解答问题.

开展进一步实验探究前，教师提问：改变螺线管中的电流方向，通电螺线管的极性发生改变，那它的极性和其中的电流流向之间存在什么关联呢？怎样确定通电螺线管的两端极性呢？引导学生伴随思考开展探究，有利于思维提升.

实验器材：螺线管、开关、干电池

实验操作：将螺线管接入电路，在其周围摆放若干小磁针判断通电螺线管的两端极性.

实验结果讨论：

面对各组绘制的实验图像，学生毫无头绪，不知如何对实验结果进行归纳总结，进而得出一个较为简明的判断方法.此时学生思维水平处于多点结构.

教师引导学生对图1中甲与乙（丙与丁）两两进行对照，观察得出：螺线管导线绕制方式一致，电流流向不一致，螺线管两端极性相反.接着对甲与丙（乙与丁）两两进行对照，发现螺线管导线绕制方式不一致，电流流向一致，螺线管两端极性相同.随后教师适时引导，学生进一步观察思考，发现通电螺线管正面电流向上，左端为N极；通电螺线管正面电流向下，右端为N极.此时，学生实现了从多点结构到关联结构的思维提升.

1.5.2 课堂例题

根据课标要求学生掌握的知识点，本文选取相关例题，结合SOLO理论对学生作答情况简要分析如下：

例题：如图2，一条形磁体处于螺线管所在电路下方.先把开关S关闭，随后把滑动变阻器的滑片朝b端滑动一段距离，对通电螺线管的磁性将产生何种影响？条形磁体对地的压力增大还是减小？

通过学生解答，既有利于学生巩固所学知识点，也有利于教师基于作答情况明确学生的知识薄弱地带，判断学生现阶段认知水平所对应的SOLO思维层级，进一步帮助教师紧抓教育时机，采取有效措施改进教学过程，提升学生思维水平.

2 总结

通过将整个教学过程与SOLO理论各思维层级紧密结合，帮助教师在教学过程中实时分析学生思维处于何种水平.基于这种判断，教师既可以及时改进教学中的不足，也可以采取有针对性的举措帮助学习困难的学生实现思维水平的提升.但SOLO理论对于思维层级的划分只适合大多数人，无法兼顾每个学生，需要教师有选择性地加以采用，其中存有的缺漏需要广大教育工作者在实践中进一步丰富和完善.

参考文献：

［1］ 张静，朱巧萍，叶巧婷.SOLO分類理论在教学设计中的应用：以“摩擦力”教学为例［J］.物理通报，2022（01）：83-88.

［2］ 中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准（2022年版）［M］.北京：人民教育出版社，2022.

［3］ 沈文炳.基于SOLO理论的物理教学设计的思考：以“力的合成”教学为例［J］.物理教学，2020，42（01）：10-13.

［4］ 苏学东.《电生磁》教学设计［J］.广西教育，2008（11）：53-54.

［5］ 苗明.《电生磁》教学设计［J］.中学物理，2014，32（22）：57-58.

［6］ 王驰明.创设有效实验情境 助力思维进阶发展：以“电生磁”教学设计为例［J］.中学物理教学参考，2021，50（10）：4-6.

［7］ 王较过，赵欢苗.SOLO分类理论在物理教学设计中的应用［J］.当代教师教育，2012，5（1）：57-62

［8］ 赵星宇.将SOLO理论应用于核心素养下的物理教学设计探讨：以“动能定理”为例［J］.物理通报，2020（S1）：38-43.

［责任编辑：李 璟］