●陶本友

一、SOLO 理論簡介

SOLO 分類理論認(rèn)為，人的認(rèn)知不僅在總體上具有階段性，在解決某個具體問題時也具有階段性，對問題的反應(yīng)水平分為以下五個不同的層次。 ①前結(jié)構(gòu)水平。 反應(yīng)特征表現(xiàn)為學(xué)生對問題基本上不具備相關(guān)知識或被前概念困擾，思維混亂。②單點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平。反應(yīng)特征表現(xiàn)為學(xué)生對問題有一點(diǎn)理解，對問題的理解趨于表面和膚淺。③多點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平。反應(yīng)特征表現(xiàn)為學(xué)生能針對問題找到多個線索或資料，但還不能將它們進(jìn)行有機(jī)整合利用。④關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平。反應(yīng)特征表現(xiàn)為學(xué)生能對問題有整體的把握， 能將各種信息進(jìn)行整合，能解決較為復(fù)雜的具體問題。⑤拓展抽象水平。 反應(yīng)特征表現(xiàn)為學(xué)生對問題不僅有了整體把握，還能遷移于新的問題情境，并對問題進(jìn)行抽象概括。 SOLO 理論具有一個由簡單到復(fù)雜的層級結(jié)構(gòu)，是從點(diǎn)到線，再到面、立體、系統(tǒng)的發(fā)展過程。 該理論是一種量的測評和質(zhì)的考查相結(jié)合的評價理論， 是一種基于問題解決的等級描述式的評價方法， 用它來指導(dǎo)我們的課堂教學(xué)應(yīng)該是合適的和有效的。

二、SOLO 理論指導(dǎo)下的比熱容概念教學(xué)案例

（一）解析字義引入比熱容概念，學(xué)生達(dá)到學(xué)習(xí)水平的“懂”層級

為有效降低教學(xué)難度， 回避教材中比熱容概念生硬處理的引入方式，尊重和符合學(xué)生的認(rèn)知水平，這節(jié)課首先引導(dǎo)學(xué)生明確“比、熱、容”這三個字的含義：“比” 就是比較；“熱” 就是指吸收或放出熱量；“容”應(yīng)該是容納、包含的意思。有時我們還說對人要寬容、容忍，是什么意思呢？ 學(xué)生可以說出：這里的“容”是指對人度量大。 我們還常說宰相肚里能撐船呢，那我們把“比、熱、容”這三個字聯(lián)系起來怎么理解呢？師生互動、討論，即可得出：通俗地說就是比較不同種物質(zhì)在吸、放熱方面所能容納的量的大小，換句話說，有的物質(zhì)在吸收或放出熱量能力表現(xiàn)出“宰相肚里能撐船”的大度，而有的物質(zhì)可能是“小肚雞腸”了。

（二）經(jīng)歷探究建立比熱容概念，學(xué)生達(dá)到學(xué)習(xí)水平的“會”層級

1.立足實(shí)驗(yàn)探究，確定不同種物質(zhì)吸熱性能不同

在課堂教學(xué)中， 教師試圖通過簡單的語言描述就能幫助學(xué)生建立起物理概念， 在學(xué)生頭腦中形成正確的物理模型，是很難做到的。在實(shí)際課堂教學(xué)中如果這樣做了，則抑制了他們的思維，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，課堂氣氛一定是沉悶的，因此，課堂教學(xué)應(yīng)以學(xué)生已經(jīng)獲得的體驗(yàn)為基礎(chǔ)展開。 在這節(jié)課之前， 學(xué)生在物態(tài)變化相關(guān)實(shí)驗(yàn)中知道： 通常情況下，在沒有發(fā)生物態(tài)變化時，物體吸放熱對應(yīng)著溫度的變化；此外，在同樣的條件下，燒開一壺水比半壺水花的時間長，這說明物體吸、放熱的多少還與質(zhì)量有關(guān)。 如果我們要比較不同種物質(zhì)的吸、放熱性能，應(yīng)怎么研究呢？學(xué)生一般能說出，選取質(zhì)量相同和溫度變化相同的不同種物質(zhì)， 研究熱量與物質(zhì)種類的關(guān)系；通過比較加熱時間的長短，即采用轉(zhuǎn)換法表示物體吸收熱量的多少。以此為基礎(chǔ)，學(xué)生設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案。其中有個難題：要相同的熱源對不同種物質(zhì)進(jìn)行加熱。 可以這樣實(shí)現(xiàn)熱源相同， 即僅選用一盞酒精燈，先對水加熱，收集好數(shù)據(jù)后，再用這盞酒精燈在相同的器材和同樣的實(shí)驗(yàn)環(huán)境下對食用油加熱，收集數(shù)據(jù)， 這樣方便而巧妙地解決了相同熱源這一問題。學(xué)生通過探究實(shí)驗(yàn)不難發(fā)現(xiàn)水吸熱時間較長，而等質(zhì)量的食用油升高相同的溫度吸熱時間則較短，這表明質(zhì)量相同的不同種物質(zhì)，升高相同的溫度時，吸收的熱量一般是不同的， 反映出不同物質(zhì)的吸熱性能的差異。進(jìn)而全班匯總數(shù)據(jù)，交流、分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，說明這個結(jié)果不是偶然的，是科學(xué)可靠的。

2.運(yùn)用類比遷移，認(rèn)定同種物質(zhì)吸熱性能相同

教學(xué)至此，教師設(shè)疑：在這個實(shí)驗(yàn)中，我們選取了相同的標(biāo)準(zhǔn)，即質(zhì)量相同，溫度變化相同，通過比較發(fā)現(xiàn)不同種物質(zhì)的吸熱性能存在差異， 根據(jù)這個結(jié)果，可以說不同的物質(zhì)吸熱各具特性嗎？根據(jù)學(xué)生的實(shí)際表現(xiàn)， 教師適當(dāng)引導(dǎo)： 密度是物質(zhì)的一種性質(zhì)，這個概念是經(jīng)過怎樣的探究過程建立的呢？學(xué)生知道，在密度的教學(xué)過程中，分別測量多組體積不同的水的質(zhì)量和體積、體積不同的鐵的質(zhì)量和體積、體積不同的銅的質(zhì)量和體積、 體積不同的鋁的質(zhì)量和體積。 記錄數(shù)據(jù)，計算相應(yīng)的質(zhì)量與體積的比值。 對比分析各組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出結(jié)論：同種物質(zhì)組成的物體質(zhì)量與體積的比值相同， 不同種物質(zhì)組成的物體質(zhì)量與體積的比值不相同，這樣才建立了密度概念?？梢?， 如果我們僅憑不同物質(zhì)吸熱存在差別就草率地下結(jié)論， 顯然是不科學(xué)的， 而應(yīng)進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)探究同種物質(zhì)吸熱性能是否相同。 如果相同， 才能說明這確實(shí)為物質(zhì)吸熱的特性，如果不相同，則沒有意義。 這樣一來，我們?nèi)绾芜M(jìn)一步研究呢？ 學(xué)生交流、討論，教師點(diǎn)撥，歸納小結(jié)，與密度的探究實(shí)驗(yàn)類似， 進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)探究： ①選取質(zhì)量不同的水為研究對象，溫度變化相同，收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)， 對比分析可知水吸收的熱量與質(zhì)量的比值相同； ②選取質(zhì)量相同的水為研究對象，溫度變化不同，收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)， 對比分析可知水吸收的熱量與溫度變化的比值相同；③再綜合對比分析上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，不難發(fā)現(xiàn)水吸熱與質(zhì)量、 溫度的變化的比值是一定的。 如果研究食用油等物質(zhì)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也是這樣的結(jié)果。 可見，同種物質(zhì)吸熱性能相同。

3.確認(rèn)物質(zhì)性質(zhì)，建立比熱容概念

基于上述兩個層面的認(rèn)識，教師指出：物理學(xué)中用物質(zhì)的比熱容表示物質(zhì)的這種吸熱能力的差異，以此體現(xiàn)出不同物質(zhì)在吸、放熱方面的特性，進(jìn)而學(xué)生自讀教材中比熱容的定義，其物理意義不言自明。由此可見，在科學(xué)探究過程中，教師提供足夠的感性材料和適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)，要做到有耐心、靜候花開，切忌越俎代庖，應(yīng)該等待學(xué)生思維的提升。這樣引導(dǎo)學(xué)生觀察、體會、領(lǐng)悟，他們對知識就會有豁然開朗、恍然大悟的感覺。 在本節(jié)實(shí)驗(yàn)過程中， 教師引導(dǎo)學(xué)生觀察、體悟多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，學(xué)生探索數(shù)量變化之中隱含的不變關(guān)系，領(lǐng)悟變化之中存在的規(guī)律。正是因?yàn)榻處煵粩噙M(jìn)行“蓄水”和“挖渠”的過程，學(xué)生才會水到渠成地掌握比熱容概念， 從而自主完成知識的建構(gòu)。

（三）關(guān)聯(lián)生活感悟比熱容概念，學(xué)生達(dá)到學(xué)習(xí)水平的“熟”層級

事實(shí)上， 生活實(shí)例可以幫助學(xué)生領(lǐng)悟比熱容概念，例如，爸爸花了4 元買了1 千克橘子，而媽媽花了12 元買了2 千克橘子，顯然，爸爸買的橘子便宜些，是否可以說爸爸買的橘子更劃算呢？如果嘗嘗爸媽買的橘子對比一下，發(fā)現(xiàn)爸爸買的橘子入口很酸，而媽媽買的橘子口感好，看來，要評價買的橘子是否劃算，應(yīng)該選取相同的標(biāo)準(zhǔn)，而這里的標(biāo)準(zhǔn)不僅是買多少千克，還有另一個評價標(biāo)準(zhǔn)是口感問題，即橘子品質(zhì)要相同。 通過融入生活情境的教學(xué)環(huán)節(jié)， 學(xué)生真切地感受到必須選取兩個相對獨(dú)立且統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)才能判斷、 比較得出橘子是否劃算的結(jié)論，由此聯(lián)想比熱容概念，充分認(rèn)識到比值法定義概念的道理， 再將比熱容和密度的定義進(jìn)行對比， 則比熱容的定義式c=Q/mΔt 在頭腦中留下深刻的印象。 這樣教學(xué)，不僅彌補(bǔ)了教材中一貫隱性處理這種科學(xué)方法的缺陷， 而且學(xué)生切實(shí)領(lǐng)悟了比值法定義物理概念的重要意義和價值， 還感受到比值法有著廣泛的生活基礎(chǔ)， 結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)理解起來并不困難，原來比值法并不是高度抽象的。

（四）運(yùn)用推理拓展比熱容概念，學(xué)生達(dá)到學(xué)習(xí)水平的“巧”層級

在學(xué)生切實(shí)理解比熱容概念后，教師分步提出以下問題：①m 千克的物體溫度升高或降低1℃時吸收或放出的熱量怎樣計算？ ②m 千克的物體溫度升高或降低Δt℃時吸收或放出的熱量又該怎樣計算呢？學(xué)生經(jīng)過思考，容易得到熱量的計算公式：Q=cmΔt。這時再啟發(fā)學(xué)生把比熱容定義式進(jìn)行適當(dāng)變形， 也可以得出熱量計算公式，這樣教學(xué)，學(xué)生不僅對比熱容概念理解得更透徹，而且對今后學(xué)習(xí)其他物理知識獲得有益的方法指導(dǎo)，更重要的是學(xué)生一定不會僅憑比熱容的定義公式c=Q/mΔt 認(rèn)為比熱容與熱量成正比，與質(zhì)量、溫度變化成反比。這樣改進(jìn)教學(xué)后，筆者認(rèn)為比熱容的教與學(xué)都比教簡易， 實(shí)際教學(xué)效果表明學(xué)生對這一概念理解準(zhǔn)確且輕松， 比值法定義比熱容概念已有效達(dá)成。

三、由比熱容概念教學(xué)引發(fā)的幾點(diǎn)思考

（一）比熱容概念教學(xué)過程中的知識結(jié)構(gòu)層級

事實(shí)上，學(xué)生在比熱容概念的學(xué)習(xí)過程中，知識構(gòu)建經(jīng)歷一個從量變到質(zhì)變的過程， 每發(fā)生一次躍變，學(xué)生在對比熱容的認(rèn)知就進(jìn)入更高一級的階段。根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)過程中表現(xiàn)出的思維水平可以把學(xué)生的學(xué)習(xí)水平分為五個層次，分別是：①前結(jié)構(gòu)水平，表現(xiàn)為學(xué)生不知道比熱容概念，缺乏相關(guān)知識儲備；②單點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平，表現(xiàn)為學(xué)生知道比熱容的含義，能說出比熱容的意義；③多元結(jié)構(gòu)水平，表現(xiàn)為學(xué)生能在實(shí)驗(yàn)探究的過程中，能聯(lián)系到相關(guān)物理量，初步具備這幾個物理量的融合關(guān)系；④關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平，表現(xiàn)為學(xué)生能夠聯(lián)想生活實(shí)例， 并能將這些實(shí)例聯(lián)系起來，整合成一個綜合體，說明學(xué)生真正理解了比熱容概念；⑤拓展抽象結(jié)構(gòu)水平，表現(xiàn)為學(xué)生能夠從多角度分析比熱容的物理意義， 深化對比熱容概念的理解， 從熱量計算公式的學(xué)習(xí)中使物理概念的意義得到拓展。

（二）比值定義概念的理論依據(jù)

比值定義物理概念的基礎(chǔ)就是比較。 事物之間是彼此聯(lián)系的，相互依存的，既有個性又有共性，選取相同的標(biāo)準(zhǔn)把相關(guān)聯(lián)的事物放在一起加以對比，找出共性，在一定條件下比值是常數(shù)時，恰好能反映事物的本質(zhì)特征，這就是比較的意義所在。因而采用比值法可以定義揭示物理本質(zhì)屬性的概念。 本節(jié)教學(xué)中，關(guān)鍵是要建立起用熱量、質(zhì)量和溫度變化這三個變量相比來定義比熱容概念的教學(xué)邏輯， 因此教學(xué)必須圍繞比值法的內(nèi)涵有條不紊地進(jìn)行， 這是本節(jié)課的核心問題，而通過上述的教學(xué)環(huán)節(jié)，這一目標(biāo)有效達(dá)成。

（三）科學(xué)探究在概念教學(xué)中的作用

科學(xué)探究是新課程的核心理念，在探究過程中，學(xué)生學(xué)到比值法等多種科學(xué)研究方法， 領(lǐng)悟科學(xué)思想和科學(xué)精神， 更重要的是在科學(xué)探究的學(xué)習(xí)活動中，學(xué)生經(jīng)歷了獲取知識的全過程，獲得真實(shí)、全面而深刻的體驗(yàn)， 有助于理解知識和掌握實(shí)驗(yàn)操作技能。 本節(jié)課安排系列探究活動，不僅有本小組的水、食用油的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)， 還有其他實(shí)驗(yàn)小組的數(shù)據(jù)作對比和參考， 以及充分發(fā)揮密度探究實(shí)驗(yàn)的正遷移作用，學(xué)生在步步為營的探究活動中，對物理現(xiàn)象的認(rèn)識有序深入、漸入佳境。 由此看來，學(xué)生在經(jīng)歷探究學(xué)習(xí)的活動中， 會發(fā)現(xiàn)自己的前概念與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相矛盾，產(chǎn)生認(rèn)知沖突，在物理實(shí)驗(yàn)事實(shí)面前，他們不得不放棄錯誤的觀點(diǎn)，主動建構(gòu)新概念，產(chǎn)生新的認(rèn)知過程，并且不斷反思、總結(jié)自己在科學(xué)探究過程中解決問題的措施和思維過程， 最終在頭腦中形成正確的物理概念， 順利實(shí)現(xiàn)了由形象思維向邏輯思維跨越，對物理概念的理解變得豁然開朗，清晰而透徹，可見，具有一定思維深度的真探究可以有效提升他們的思維品質(zhì)。

（四）概念教學(xué)遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律

物理概念教學(xué)要與學(xué)生的感性認(rèn)識相聯(lián)系，要充分考慮學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、生活經(jīng)驗(yàn)，做好新舊知識的銜接， 引導(dǎo)學(xué)生溫故知新， 發(fā)揮知識的正遷移作用；要創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和熱情，讓學(xué)生的思維處于積極的準(zhǔn)備狀態(tài)， 學(xué)習(xí)目標(biāo)設(shè)計成階段性要求，小坡度、拾階而上式進(jìn)行，學(xué)生由淺層次思考問題逐漸向深層次發(fā)展。 同時注重科學(xué)方法的指導(dǎo)，讓學(xué)生養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)和自我反思的習(xí)慣，學(xué)會體驗(yàn)、梳理、探究、分析和綜合。本節(jié)教學(xué)比熱容概念的過程中，遵循了認(rèn)識事物的邏輯順序，概念教學(xué)過程不僅解決了是什么的問題， 更重要的是要闡明“為什么”的道理，每個教學(xué)環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣，逐步深入，最后自然得出比值法定義比熱容概念，整個教學(xué)流程達(dá)到水到渠成的效果， 學(xué)生對知識的形成過程和來龍去脈認(rèn)識清晰且一目了然。

總之，新課程物理概念教學(xué)，應(yīng)以新的教學(xué)理念為指導(dǎo)，充分發(fā)揮學(xué)生的主體性，著力培養(yǎng)他們的探究能力。在教學(xué)中，對學(xué)生掌握某一概念應(yīng)有階段性要求，遵循循序漸進(jìn)、逐步提高的原則，讓學(xué)生明白其內(nèi)涵和外延。 在此基礎(chǔ)上， 將物理概念應(yīng)用于生活、 生產(chǎn)中去解決實(shí)際問題， 讓學(xué)生經(jīng)過具體到抽象，再由抽象應(yīng)用到具體的螺旋式上升過程，學(xué)生就可以全面、深刻地理解物理概念，真正提升其科學(xué)素養(yǎng)。