董皓　王正全　赵高森　李红梅

［摘 要］“楞次定律”是高中物理最难理解的定律，理解好楞次定律对电磁感应部分的复习有极大帮助。SOLO分类理论可以按照知识点有效划分学生所要达到的能力层次水平。把SOLO分类理论应用到复习教学中，让复习教学更有层次性，让学生清楚自己所处的能力水平，以及每一层级所对应的要求，使学生可以有效自查，从而提高复习的针对性和有效性。

［关键词］SOLO分类理论；高中物理；复习教学；楞次定律

［中图分类号］    G633.7        ［文献标识码］    A        ［文章编号］    1674-6058（2023）08-0056-04

楞次定律是电磁感应部分比较靠前的内容，属于电磁感应整体内容的基础。楞次定律文字不多，但是理解难度很大，一方面楞次定律的字面意思就让一部分学生产生误解，另一方面所有的电磁感应现象都是楞次定律的体现，深入理解楞次定律，能帮助学生从整体上理解电磁感应知识，也有助于学生分析计算。而把SOLO分类理论应用于高中物理复习教学，把知识点要求按能力层级进行分类，有助于学生更透彻地理解楞次定律，使学生不是简单地知道一个“增反减同”，而是能够应对各种灵活的情境，提高学生的核心素养，并使其达到高考要求的能力水平。

一、SOLO分类理论简介

“SOLO”，英文全名为Structure of the Observed Learning Outcome，意为“可观察的学习结果的结构”，是彼格斯为了解决布卢姆的认知分类理论不能有效对教学和学习结果进行观测和引导的问题而提出的。SOLO分类理论根据能力、思维操作、一致性与收敛和结构四个方面把学生的学习结果由低到高划分成了五种水平［1］。

二、SOLO分类层次

（1）前结构水平：学生面对问题答非所问，什么都没记住，更谈不上理解。

（2）单点结构水平：学生记住了单一的知识点，并且能利用单一知识点解决点对点的问题。

（3）多点结构水平：学生记住多个知识点，并且能用单独的知识点解决各自独立的问题，但是不能将这些知识进行有效综合分析［2］。

（4）关联结构水平：学生能记住并且将多个知识点进行整合分析，综合考虑，解决较为复杂的问题。

（5）拓展抽象水平：学生不但可以解决复杂问题，更能在解决问题的过程中进行提炼，总结出新的结论。

从知识的认识水平来看，这五个层级中，处于前结构水平的学生处在完全无知的水平，处于单点结构水平的学生处于了解水平，处于多点结构水平的学生处于认识水平，处于关联结构水平的学生处于理解水平，处于拓展抽象水平的学生处于应用水平。

三、SOLO分类理论在“楞次定律”复习教学中的应用

《普通高中物理课程标准（2017年版）》，对“楞次定律”的内容要求为：探究影响感应电流方向的因素，理解楞次定律，并且用能量的观点解释楞次定律［3］。

“楞次定律”解决的是电磁感应方向问题，涉及的知识主要有右手定则、楞次定律的基础表述、楞次定律的特殊表述及其能量解释。教师可以根据SOLO分类理论，从学生的表现来判断学生处于哪个层级，进而根据层级划分标准，选择相应的题目给学生训练，以帮助学生稳固对应层级，为进阶到下一个层级做好准备，最终达到课标要求的理解水平，即对应于SOLO分类理论学生应该达到關联结构水平。

同时，利用复习课，教师也可以让学生了解自己目前处在哪个阶段，该做到哪个程度，才能达到下面几个层级的要求。通过复习教学，教师更加了解学生，也让学生更加了解自己，使学生面对一个知识点时，不再处于懵懵懂懂的状态。

下面以新人教版（2019版）高中物理选择性必修第二册第二章第一节“楞次定律”的复习教学为例。

（一）前结构水平

根据划分标准，处于前结构水平的学生对楞次定律的相关内容是一无所知的，所有的知识对这些学生来说就像新的一样。教师可以根据前期的检测情况找出这类学生，也可以通过提问他们关于楞次定律的内容来确定。面对处于前结构水平的学生，教师只能从最基本的概念入手引导他们了解楞次定律的基础知识，毕竟对他们来说，此时的复习教学就和新课教学一样。

教师应先让学生认识，什么是电磁感应现象——由磁场产生电流的现象，产生的电流叫感应电流；电磁感应的条件是什么——当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中就产生感应电流。再进一步让学生认识到，“楞次定律”就是为了判断由电磁感应现象而产生的感应电流的方向的定律。可以设置如下习题，让学生巩固和强化对相关知识的理解。

［例题1］根据楞次定律可知感应电流的磁场一定（）。

A.阻碍引起感应电流的磁通量的增加

B.与引起感应电流的磁场方向相反

C.阻碍引起感应电流的磁通量的变化

D.与引起感应电流的磁场方向相同

分析：本题是对楞次定律内容的考查，如果这题选不对，则说明这些学生仍然处于前结构水平，教师需要再给这些学生讲解楞次定律的内容。

（二）单点结构水平

在上过新课并且经历过实验探究之后，仍处于单点结构水平的学生会觉得感应电流的方向和磁铁（磁场）的运动方向有关，也和磁场的方向有关，虽然记住了实验（如图1是研究感应电流方向的实验［4］），但是并没有理解实验的原理，从而产生这样的误解。这时就需要教师带领学生归纳这些影响因素（如表1）［4］，帮助学生认识磁场的运动方向或者是磁场方向都只是表象，而判断感应电流方向的根本是判断磁通量的变化，也就是教科书上说的：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。所以才简记成“增反减同”。另外，作为直接判断电流方向的方法，右手螺旋定则和右手定则也需要在这个阶段掌握并且会使用。

［例题2］如图2所示，水平放置的绝缘桌面上有一个金属圆环，其圆心的正上方有一个竖直的条形磁铁。当把线圈水平向右平移时，条形磁铁始终保持静止。移动线圈的过程中，从上方俯视，下列说法正确的是（）。

A.穿过圆环的磁通量变大

B.圆环中产生顺时针方向的感应电流

C.圆环中产生逆时针方向的感应电流

D.圆环中不产生感应电流

分析：本题考查了条形磁铁的磁场分布、感应电流产生的条件和楞次定律的简单应用。虽然考查了三个知识点，但是在记住磁场分布、磁通量计算的基础上，通过识别就能点对点地判断，很容易用来检测学生是否达到单点结构水平。每一个选项对应一个知识点，如果学生错选，或者对哪个选项有疑惑，就很容易看出没有掌握好的知识点是哪一个。

选题总结：单点结构水平的题目，主要是考查单一知识点，并且只需把其中两个知识点结合进行识别分析，就能够解答题目，选题考查的知识点针对常见的几种磁场分布、楞次定律的三种体现形式、磁通量的常见变化形式、右手定则的用法这些重要的基础知识。这类题在考查学生单点结构水平是否达到相应要求的同时，也为学生能够进行多点结构关联分析打好基础。

（三）多点结构水平

处于多点结构的学生，在知识的量上已经达到了相应要求，但是对知识之间的内在联系的理解还有所欠缺。学生此时尽管知道了判断电流的方式有“增反减同”“来拒去留”“增缩减扩”，并且能够解决对应的问题，但是对这些简单口诀背后的物理原理还不太理解，没有认识到楞次定律体现的是能量守恒定律，而“来拒去留”和“增缩减扩”都是因为产生了感应电流之后，线圈受到了原磁场施加的安培力，而这个安培力的效果正好体现为“阻碍”磁通量的变化，而不是简单进行字面含义的记忆和应用［5］。在这里教师就要带领学生把“来拒去留”和“增缩减扩”的形成原因，以及受力分析都讲清楚，让学生理解到位，为达到下一个水平打好基础。

［例题3］如图3所示，两匀强磁场的磁感应强度[B1]和[B2]大小相等、方向相反。金属圆环的直径与两磁场的边界重合。下列变化会在环中产生顺时针方向感应电流的是（）。

A.同时增大[B1]减小[B2]

B.同时减小[B1]增大[B2]

C.同时以相同的变化率增大[B1]和[B2]

D.同时以相同的变化率减小[B1]和[B2]

分析：本题考查了右手螺旋定则，多磁场磁通量的变化分析、楞次定律。解题时需要把三个知识点结合起来进行识别分析（尚不需要层层推理），属于多点结构水平的典型题目，可以有效考查学生是否具备综合多个知识点进行识别分析的能力。其中A、B选项可以直接识别得到结果，C、D选项需要在理解磁通量变化率的基础上才能得到结果，能力要求比多点结构水平高一个层级，能够正确判断A、B选项但不能判断C、D选项的学生已经处于多点结构水平，但是尚未达到关联结构水平。

选题总结：多点结构水平的题目，在单点结构水平的基础上，要选取多个知识点进行综合分析，要求能够在综合叠加后识别即可，主要目的是进一步增加学生对各个知识点的熟练度，提高学生的综合分析能力，为达到关联结构水平做好准备。

（四）关联结构水平

处于关联结构水平的学生才算是真正理解了所学的内容，形成了完整的物理观念 ，能够理解电磁感应现象中线圈受到的安培力不一定是阻力，也可以是动力，能够在因果关系较为复杂的情境中进行正确分析。

［例题4］如图4（a）所示，在同一平面内固定有一长直导线PQ和一导线框R，R在PQ的右侧。直导线PQ中通有正弦交流电i，i的变化如图4（b）所示，规定从Q到P为电流正方向。则在[T4]～[3T4]时间内，下列判断正确的是（）。

A.导线框R整体所受安培力的方向始终向右

B.导线框R中感应电流在[t=T2]时改变方向

C.导线框R的面积始终有扩张的趋势

D.导线框R中感应电流的方向始终沿顺时针方向

分析：本题考查了通电直导线的磁场分布可用楞次定律和[i-t]图像进行分析。对学生的分析能力要求较高，属于关联结构水平的典型题目。此题需要学生根据[i-t]图像分析清楚整个情境中的因果关系，同时还要注意磁场方向的变化等问题，需要多方面综合思考才能得到正确答案。

选题总结：关联结构水平的题目，在多点结构水平的基础上，结合不同知识点进行分析推理，而不是像多点结构水平一样，把知识点互相叠加之后只需要再次识别，而不需要经过推理就能解答。这部分题目要求学生对单个基本概念和知识点理解透彻，并且具备综合推理分析能力之后，才能独立解决，这个要求也是课标和高考的要求，所以要求教师通过复习帮助学生提升这些能力。

（五）拓展抽象水平

拓展抽象水平是学生思维发展的最高层次，这个层次的学生能够将复杂的实际问题转化为物理模型，能提出自己的观点，能解释具体遇到的电磁阻尼和电磁驱动问题。

这类学生对所学物理知识理解透彻，也会对物理现象背后的原理具有比较浓厚的兴趣，教师一方面可以多找一些相关科技前沿的实例来进行分析，以培养这类学生的科学思维和科学态度与责任，从而提高这类学生的核心素养；另一方也可以进行一些更高水平的训练，比如物理竞赛。

［例题5］如图5所示，均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b以同心O点共面放置，当a绕O点在其所在平面逆时针加速旋转时，则b中产生的感应电流方向是（）。

A.顺时针，且b具有扩张趋势

B.顺时针，且b具有收缩趋势

C.逆时针，且b具有扩张趋势

D.逆时针，且b具有收缩趋势

分析：本题考查了通电环形导线的磁场分布。此题如果仅简单地使用“增缩减扩”去分析的话，基本都会得到错误的选项，此题的难点在于看似容易分析出带正电的绝缘圆环a因为转动产生了磁场，而金属圆环b就处于垂直于纸面的磁场中，因为圆环a加速旋转最终磁感应强度变强，磁通量变大，利用“增反减同”和“增缩减扩”选出D这个错误选项。此题要求学生对磁场分布有清楚的理解，并且这种类似条形磁铁的磁場分布，学生只有对磁通量理解到位之后，才能分析出圆环b的磁通量虽然在增加，但是体现的是垂直于纸面向外的磁场，利用“增反减同”得到产生顺时针电流，然后根据对“阻碍”的理解，得到圆环b要变大才能阻碍磁通量变大，最后选出正确选项A。

选题总结：拓展抽象水平的题目，通常是在关联结构水平的基础上，选取一些看似简单的情境背后容易产生逻辑陷阱和知识点误区的问题，或者是选择要求学生透彻理解基本概念，深入分析物理模型的问题。要求学生能对知识点进行综合应用。

四、总结

利用SOLO分类理论，把学生的能力层级进行分类，同时，教师要能明确课标对不同知识点的层级要求，另外教师可依据学生的不同能力层级，选取相应的练习题，对学生所处能力层级做出评估，以便清楚了解学生所处的能力层级，从而做出针对性的讲解并给予帮助，也能让不同层次的学生得到针对性的训练，降低了复习的盲目性。

［   参   考   文   献   ］

［1］  刘徽.可观察的学习结果结构：读《学习质量评价：SOLO分类理论》［J］.现代教学，2020（21）：77-79.

［2］  李国榕，唐政，张念依，等. SOLO分类理论在高中物理复习中的应用：以“圆周运动”为例［J］.物理之友，2021（1）：33-34，46.

［3］  中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准：2017年版［S］.北京：人民教育出版社，2018.

［4］  人民教育出版社，课程教材研究所，物理课程教材研究开发中心.普通高中教科书 物理 选择性必修 第二册［M］.北京：人民教育出版社，2019：25.

［5］  华兴恒.学好用活楞次定律［J］.教学考试，2019（49）：16-19.

（责任编辑 易志毅）