基于SOLO分類理論的初中物理“電生磁”教學設計

張新宇 張志紅

(魯東大學物理與光電工程學院,山東 煙臺 264025)

SOLO分類理論通過劃分思維層級對學生學習過程中的思維發(fā)展情況進行評價.此理論認為,青少年的認知水平在表現出個體差異的前提下,整個發(fā)展過程又可劃分為幾個階段.在SOLO分類理論中把學生經過學習后的思維發(fā)展情況劃分為五個層級:前結構、單點結構、多點結構、關聯結構、抽象拓展結構.各結構的含義如表1所示.

表1 SOLO理論各思維層級的含義

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

1 基于SOLO理論開展教學設計

基于SOLO分類理論,在“電生磁”的教學設計中,以劃分思維層級的角度去剖析教學目標,分析學情,解讀教學重難點,有效選擇教學方法,為培養(yǎng)學生的邏輯思維能力指明方向.

1.1 結合SOLO理論分析教學目標

2022年4月21日,教育部頒發(fā)了《義務教育物理課程標準》,對初中物理“電生磁”的要求是:通過實驗,了解電流周圍存在磁場.探究并了解通電螺線管外部磁場的方向[2].經分析,SOLO理論的五個思維層級與四維核心素養(yǎng)目標本質上是有共通之處的,有利于教師從學生思維水平逐步遞升的角度分析、達成教學目標[3].具體對應關系如表2所示.

表2 電生磁的教學目標

1.2 結合SOLO理論分析學情

通過學習本章第一節(jié),學生掌握了研究磁場的方法,知道條形磁體的磁場分布情況[5].大部分學生認為電與磁間無直接聯系[6],學生的思維層級為單點結構水平[7].基于維果茨基的最近發(fā)展區(qū)理論,將學生的思維層級培養(yǎng)、提升至多點結構水平是重點任務.

1.3 結合SOLO理論解讀教學重難點

教學重點是對學習者所要掌握的知識提出了一個最低要求.教學難點則是在教學重點這一最低知識水平的基礎上加大了難度,其與學生現階段的思維層級間有一定落差[8].本文嘗試將“電生磁”的教學重難點與SOLO理論的思維層級之間建立聯系:

教學重點:電流的磁效應;通電螺線管的磁場;安培定則.

SOLO理論中的思維層級:單點結構、多點結構

教學難點:探究、總結通電螺線管兩端極性和電流方向之間的關聯;熟練應用安培定則解決問題.

SOLO理論中的思維層級:關聯結構、抽象拓展結構

1.4 結合SOLO理論選擇教學方法

SOLO分類理論幫助教師更清晰系統地制定“電生磁”的教學目標,同時為實現教學目標所采用的教學方法,可操作性更強.

教學內容1:電流的磁效應.通過觀察演示實驗,學生經深思、討論知道在通電導線周圍存在與電流方向相關的磁場.

教法:演示法;學法:觀察法、討論法

對應的SOLO思維層級:單點結構

教學內容2:通電螺線管的磁場.教師引導學生運用小磁針探究通電螺線管的外部磁場分布,并播放課前制作的鐵屑法操作視頻.學生觀察思考后,討論得出:通電螺線管與條形磁體磁場相似,兩端極性情況與電流方向有關.

教法:演示法、探究法;學法:實驗法、觀察法

對應的SOLO思維層級:多點結構、關聯結構

教學內容3:安培定則.學生自主探究通電螺線管兩端極性和電流方向之間的關聯,教師引導學生對實驗圖像進行歸納總結,得出初步判斷方法,隨后給出安培定則,學生理解定則內容并熟練應用.

教法:探究法;學法:實驗法、觀察法、合作學習法

對應的SOLO思維層級:多點結構、關聯結構、抽象拓展結構

1.5 結合SOLO理論設計教學過程

1.5.1 實驗探究

在探究通電螺線管外部磁場分布的過程中,學生發(fā)現:改變電流方向,通電螺線管的極性隨之改變.此時學生思維水平處于多點結構,頭腦中各知識點儲備豐富,但知識結構混亂,無法綜合分析、解答問題.

開展進一步實驗探究前,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聯呢?怎樣確定通電螺線管的兩端極性呢?引導學生伴隨思考開展探究,有利于思維提升.

實驗器材:螺線管、開關、干電池

實驗操作: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.

實驗結果討論:

面對各組繪制的實驗圖像,學生毫無頭緒,不知如何對實驗結果進行歸納總結,進而得出一個較為簡明的判斷方法.此時學生思維水平處于多點結構.

教師引導學生對圖1中甲與乙(丙與丁)兩兩進行對照,觀察得出:螺線管導線繞制方式一致,電流流向不一致,螺線管兩端極性相反.接著對甲與丙(乙與丁)兩兩進行對照,發(fā)現螺線管導線繞制方式不一致,電流流向一致,螺線管兩端極性相同.隨后教師適時引導,學生進一步觀察思考,發(fā)現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,學生實現了從多點結構到關聯結構的思維提升.

圖1 實驗結果

1.5.2 課堂例題

根據課標要求學生掌握的知識點,本文選取相關例題,結合SOLO理論對學生作答情況簡要分析如下:

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S關閉,隨后把滑動變阻器的滑片朝b端滑動一段距離,對通電螺線管的磁性將產生何種影響?條形磁體對地的壓力增大還是減小?

圖2 例題圖像

通過學生解答,既有利于學生鞏固所學知識點,也有利于教師基于作答情況明確學生的知識薄弱地帶,判斷學生現階段認知水平所對應的SOLO思維層級,進一步幫助教師緊抓教育時機,采取有效措施改進教學過程,提升學生思維水平.

2 總結

通過將整個教學過程與SOLO理論各思維層級緊密結合,幫助教師在教學過程中實時分析學生思維處于何種水平.基于這種判斷,教師既可以及時改進教學中的不足,也可以采取有針對性的舉措幫助學習困難的學生實現思維水平的提升.但SOLO理論對于思維層級的劃分只適合大多數人,無法兼顧每個學生,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踐中進一步豐富和完善.