制订教学目标是课堂教学设计的第一步，是教师完成教学任务所要达到的要求和标准，同时也起到指导教师课堂教学实践活动的作用。SOLO分类理论是一种认知发展的理论，它以思维方式和反应水平这两种方式来描述认知发展。SOLO分类理论模型既能反映学生认知质的差异也能反映量的差异，能系统描述学习者面对不同学习任务时的表现，为我们进行教学评价以及确定课程目标提供了一个有力的理论框架。本文将以SOLO分类理论为指导，考虑学生思维结构水平，从而优化教学目标的设计。本文在研究教学目标分类理论和SOLO分类理论的基础上，采用问卷调查的方法调查分析了高中物理教学目标设计现状，主要分析了教师对教学目标的设计理念、教学目标的表述、教育目标分类理论的运用、教学目标的落实情况和学生思维结构的关注度等。在此基础上，构建了应用SOLO分类理论设计高中物理教学目标的理论体系，并运用该理论体系进行了单元教学目标和课时教学目标的案例设计。这将对指导和优化高中物理教学目标的设计有较好的参考价值。