SOLO 分类理论下的初中物理分层作业设计研究

1 引言

初中物理因其概念抽象、逻辑严密，常使学生尤其是学困生望而生畏。“浮力”与“电路”作为核心难点，涉及多因素分析与模型构建，传统“一刀切”作业难以满足学生多样化的认知需求。SOLO 分类理论由比格斯提出，清晰描绘了学习结果由表及里、由浅入深的思维结构层次（单点结构→多点结构→关联结构→抽象拓展结构）。本研究以此为指导，设计阶梯型分层作业，旨在精准匹配学生认知起点，引导学困生思维拾级而上，验证其对学困生学习成效的提升作用。

2 理论基础与设计依据：SOLO 分类理论

SOLO 理论聚焦于学生在特定任务上的思维结构复杂度：单点结构层（Unistructural） ：关注单一知识点或线索，如仅识别浮力方向向上或记住欧姆定律公式。多点结构层 （Multistructural） ：能罗列多个相关知识点但缺乏有效整合，如列举影响浮力大小的因素（液体密度、排开体积）却无法阐明其关系。关联结构层（Relational） ：能将多个知识点整合、建立逻辑联系，形成意义网络，如系统运用阿基米德原理和受力分析解决物体沉浮问题，或分析串联电路中电压分配规律。抽象拓展层 （ExtendedAbstract） ：超越具体情境，进行抽象概括、预测或批判性反思，如将浮力原理迁移设计简易密度计，或基于电路原理设计节能方案。该理论为本研究设计分层作业提供了清晰的认知阶梯蓝图。

3 基于SOLO 的初中物理分层作业设计路径

3.1 核心原则：诊断先行：通过预习小测、课堂提问、前测等方式初步定位学生当前 SOLO 层次。层次清晰：作业任务明确标注对应 SOLO 层次及思维要求。阶梯递进：设计由低到高的任务链，鼓励学生挑战更高层次。弹性选择：学生可在完成基础层次后，根据能力尝试更高阶任务，非强制分层。动态调整：根据学生作业反馈及时调整其层次定位。

3.2 分层作业设计实例。模块一：浮力，单点结构层任务：1. 画出浸没在水中的正方体木块所受浮力的方向（箭头表示）。2. 直接应用公式 F 浮 =G 排 液 gV 排，计算已知体积的铁块在水中的浮力。目标：掌握浮力方向、基本公式的直接应用。关联结构层任务：1. 分析比较同体积铁块和木块浸没在同种液体中时所受浮力大小，并解释原因。2. 一个实心物体悬挂在弹簧测力计下，示数为F1 ；将其浸没水中后示数为 F2。推导计算浮力 F 浮和物体体积 V 物的表达式。3. 解释钢铁制造的万吨巨轮为什么能浮在水面上。目标：综合运用浮力公式、重力、密度概念及受力分析解决实际问题，建立因素间关联。抽象拓展层任务：1. 设想一种密度略大于水的材料，如何利用浮力原理设计一个能悬浮在水中的装置？简述原理。2. 查阅资料，分析潜水艇是如何实现上浮和下潜的？其原理与浮力有何深层联系？评价其设计巧妙之处。目标：超越具体计算，进行原理迁移、设计创新或批判性评价。模块二：电路，单点结构层任务：1. 识别给定电路图中的电源、开关、用电器（灯泡）、导线等元件。2. 根据串并联电路定义，判断简单电路（仅两个灯泡）的连接方式。3. 应用欧姆定律公式I=U/R，在已知电压和电阻时求电流。目标：识别元件、基本连接方式，直接应用欧姆定律公式。关联结构层任务：1. 分析一个包含两个灯泡、开关、电源的串联电路：若其中一个灯泡灯丝断了，另一个灯泡是否还亮？电压表示数如何变化？为什么？ 2. 设计一个简单电路，要求用一个开关控制两盏灯，且一盏灯的亮灭不影响另一盏灯。画出电路图并说明原理。3. 在已知电源电压和两个串联电阻阻值的情况下，计算各电阻两端电压、电流及总电阻。目标：理解串并联特性（电流路径、电压分配）、分析电路故障、设计简单电路、综合运用欧姆定律计算相关量。抽象拓展层任务：1. 家庭电路中，为什么大功率电器（如空调）启动时，同一线路上的灯泡有时会变暗？请从电路原理角度分析并提出可能的解决方案。2. 调研或设想一种利用简单电路原理（如光控、声控）解决实际生活问题（如节能楼道灯）的方案，简述其工作过程和核心元件作用。目标：将电路原理迁移解释复杂现象，进行创新应用设计或评估。

4 有效性验证：研究设计与实施

4.1 研究对象与方法，对象：选取同年级、物理均分相近的两个平行班（A 班为实验班，B班为对照班），每班学困生（依据入学摸底及期中物理成绩后 30% 划定）各15名。方法：准实验研究法。自变量：作业类型（实验班：SOLO分层作业；对照班：

传统统一作业）。因变量：学困生物理成绩（后测）、分层作业完成度与正确率（按SOLO 层次统计）、物理学习兴趣/ 态度问卷得分。控制变量：教学内容、教师、课时、前测成绩（确保基线一致）。周期：一个完整教学单元（涵盖浮力与电路），约6 周。

4.2 实施过程，1. 前测：单元教学开始前，对两班学困生进行物理基础测试（含浮力、电路基础知识）及学习态度问卷。2. 教学与作业：两班由同一教师授课。实验班A班实施SOLO分层作业；对照班B班实施统一的、难度中等的传统作业。3.过程记录：详细记录学困生各层次作业的选择情况、完成时间、正确率（分层次统计）。4. 后测与反馈：单元结束后，进行统一后测（侧重应用与综合）。再次发放学习态度问卷。对部分学困生进行访谈，了解其对分层作业的感受。

4.3 研究结果与分析，后测成绩对比：实验班学困生的后测平均分显著高于对照班学困生（ （p⟨0.05） ）。尤其在涉及关联结构层和抽象拓展层的应用题上，实验班学困生得分提升更明显。作业表现分析（ 实验班） ：完成度与参与度：单点结构层作业完成率接近 100% ，关联结构层作业大部分学生能完成核心部分，部分学生尝试挑战抽象拓展层任务。正确率梯度：单点结构层作业正确率最高（约 85% ），关联结构层次之（约 65% ），抽象拓展层最低（约 40% ），但尝试即获得鼓励分。学困生在低层次任务上获得成功体验后，更愿意尝试更高层次。

5 结语

将SOLO 分类理论应用于初中物理分层作业设计，特别是针对“浮力”、“电路”等难点构建阶梯型任务，为破解学困生转化难题提供了具有理论支撑和实践效力的新路径。它超越了简单的“题量”增减或“难度”分层，直指学生思维结构发展的核心。通过精准诊断、层次化任务设计和弹性选择机制，分层作业有效弥合了学困生认知起点与教学目标之间的鸿沟，点燃了他们的学习信心和内在动力，为其物理核心素养的渐进式发展铺设了坚实的阶梯。本研究验证了该路径的有效性，其理念与方法具有在物理乃至其他理科教学中推广的潜力。未来研究可进一步探索 SOLO 分层与信息技术、项目式学习等模式的深度融合，以及其对不同认知风格学困生的长效影响机制。

参考文献：

[1] 陈慧媛 . 张丽霞 . （2018）. SOLO 分类理论在物理教学设计中的应用研究 . 物理教师 ， 39（11）， 2– 5+9 .

[2] 王较过 . 孟进 . （2020）. 基于 SOLO 分类理论的初中物理学业评价研究 .教育测量与评价 ， （10）， 55–61.

[3] 丁邦平. （2023）. SOLO 分类理论下初中物理学困生思维障碍诊断与干预研究 . 教育导刊 ， （8）， 78–84.