趙偉力

摘 要 為進(jìn)一步加大課堂互動(dòng)深度，更好地提高學(xué)生的思維品質(zhì)，本文通過(guò)對(duì)開(kāi)放性問(wèn)題及其類型的闡述，分析了不同類型的開(kāi)放性問(wèn)題在思維品質(zhì)培養(yǎng)方面所起的的不同作用。并結(jié)合流體力學(xué)課程的特點(diǎn)，探討了在流體力學(xué)課堂教學(xué)中利用開(kāi)放性問(wèn)題培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維的可行性及做法。

關(guān)鍵詞 開(kāi)放性問(wèn)題 流體力學(xué) 互動(dòng)

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2016.08.067

Abstract In order to enhance interaction in classroom and improve the thinking quality of students， the open-ended problem and its types have been explained in this paper. And the different functions to train thinking quality have been analyzed about various types of open-ended problem. In view of characteristics of fluid mechanics course， the feasibility and practices have been discussed to train creative thinking of students in classroom teaching.

Key words open-ended problem； fluid mechanics； interaction

所謂開(kāi)放性問(wèn)題，就是沒(méi)有確定答案的問(wèn)題，通常是指那些解決問(wèn)題的方法和策略以及結(jié)論不唯一、不確定的問(wèn)題，其最大特點(diǎn)就是“不確定性”。這類問(wèn)題不能輕易地像封閉性問(wèn)題那樣只用簡(jiǎn)單的肯定或否定來(lái)回答，而是給出問(wèn)題的條件，讓學(xué)生根據(jù)條件探索相應(yīng)的結(jié)論，而且符合條件的結(jié)論往往呈現(xiàn)多樣性，即便是同樣的條件和同樣的結(jié)論，也有多種不同解決問(wèn)題的路徑，因此相比封閉性問(wèn)題更具有刺激性和挑戰(zhàn)性。在課堂教學(xué)中多引入這類問(wèn)題可以使課堂互動(dòng)更加深層化，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，有效培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維。

流體力學(xué)是研究流體的平衡和宏觀運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及流體與周圍物體之間相互作用的學(xué)科，①流體力學(xué)不僅具有基礎(chǔ)學(xué)科的性質(zhì)，同時(shí)又具有鮮明的技術(shù)學(xué)科特點(diǎn)。在流體力學(xué)課堂教學(xué)中恰當(dāng)?shù)匾腴_(kāi)放性問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，變“教材上怎么講我怎么做”為“你提問(wèn)題我去思考和解決”，引導(dǎo)學(xué)生探究、質(zhì)疑、求異，既營(yíng)造了和諧的師生關(guān)系和互動(dòng)的學(xué)習(xí)氛圍，又有利于培養(yǎng)學(xué)生的思維品質(zhì)和創(chuàng)新能力。

1 開(kāi)放性問(wèn)題的類型

開(kāi)放性問(wèn)題是探究性較強(qiáng)的“不確定性”問(wèn)題，這類問(wèn)題的解決途徑具有多樣性特點(diǎn)，其思維特征體現(xiàn)出多向性和指向不確定性，因此對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立解決問(wèn)題能力及創(chuàng)造力具有重要的作用。常見(jiàn)的開(kāi)放性問(wèn)題主要類型有：條件開(kāi)放型、策略開(kāi)放型、結(jié)論開(kāi)放型、綜合性開(kāi)放型等。②其中，條件開(kāi)放問(wèn)題是指給出的條件或多、或少、或模糊、或不確定的問(wèn)題，需要學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)、取舍、判斷。策略開(kāi)放問(wèn)題是指由條件獲得結(jié)論的過(guò)程具體方法形式不唯一，可以同時(shí)有多種方法和策略，這種問(wèn)題自由度比較大，常和實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系緊密，一般可以讓學(xué)生自選策略，得出自認(rèn)為正確的結(jié)論。結(jié)論開(kāi)放問(wèn)題是指那些有多種不同答案或不確定性結(jié)論的問(wèn)題，學(xué)生需要經(jīng)過(guò)思考、推理或猜想來(lái)找出自認(rèn)為合理的結(jié)論。綜合性開(kāi)放問(wèn)題則是一種非常復(fù)雜的問(wèn)題，兼有條件開(kāi)放、策略開(kāi)放以及結(jié)論開(kāi)放等類型的開(kāi)放性問(wèn)題。

2 開(kāi)放性問(wèn)題對(duì)培養(yǎng)創(chuàng)造性思維的作用

作為直接或間接地影響學(xué)習(xí)和工作效率的個(gè)體智力特征，人的思維品質(zhì)主要包括思維的深刻性、靈活性、批判性、敏捷性以及創(chuàng)造性，這些特征正是創(chuàng)造性思維方式的主要特點(diǎn)。③不同類型的開(kāi)放性問(wèn)題對(duì)于學(xué)生思維品質(zhì)不同方面的提高有著各自不同的功效，而這些作用無(wú)疑均有益于學(xué)生創(chuàng)新思維能力的提高。

條件開(kāi)放型問(wèn)題所給條件有多有少，更有模糊的、不確定的條件，這就使得學(xué)生在尋找解決問(wèn)題的條件過(guò)程中，必須擺脫所給條件的干擾，進(jìn)行獨(dú)立思考和判斷，不能盲從附和，要明辨是非，善于質(zhì)疑，努力克服思維的僵化性。因此，條件開(kāi)放類型的問(wèn)題對(duì)于發(fā)展學(xué)生思維的創(chuàng)新性和批判性具有積極的作用。策略開(kāi)放型的問(wèn)題由于具體方法形式不唯一，就促使學(xué)生在解決問(wèn)題的過(guò)程中必須從不同方面、不同角度去思考問(wèn)題，根據(jù)實(shí)際情況的變化及時(shí)調(diào)整應(yīng)對(duì)策略，抓住問(wèn)題本質(zhì)，應(yīng)用不同的知識(shí)和方法，去合理地、靈活地、多樣性地解決問(wèn)題，這對(duì)于學(xué)生深入理解掌握和靈活運(yùn)用相關(guān)知識(shí)很有益處，可以培養(yǎng)學(xué)生思維的靈活性和敏感性。結(jié)論開(kāi)放類型的問(wèn)題可以促使學(xué)生從特定問(wèn)題出發(fā)，通過(guò)歸納、總結(jié)、演繹、推理等各種邏輯方法，從深度和廣度上多層次、多角度去分析和解決問(wèn)題，不斷提高其思維的抽象程度和邏輯思維水平，進(jìn)一步解決更加復(fù)雜的問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生思維的深刻性。綜合性開(kāi)放問(wèn)題綜合了前面各種問(wèn)題，使學(xué)生在思維的批判性、靈活性、深刻性和敏捷性方面可以得到全面鍛煉，不僅善于觀察和發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，而且不拘泥于課本原有的知識(shí)和方法，善于采用新的方法和思路解決問(wèn)題，可以有效地培養(yǎng)學(xué)生思維的創(chuàng)造性。

3 開(kāi)放性問(wèn)題在流體力學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

流體力學(xué)是一門理論性和工程實(shí)際意義都較強(qiáng)的課程，既與理論力學(xué)、大學(xué)物理、高等數(shù)學(xué)等基礎(chǔ)課程聯(lián)系緊密，同時(shí)又是一些相關(guān)專業(yè)課程的基礎(chǔ)，在培養(yǎng)學(xué)生思維方式、科學(xué)素養(yǎng)以及能力素質(zhì)等方面都具有十分重要的作用。在流體力學(xué)課堂教學(xué)中恰當(dāng)?shù)匾腴_(kāi)放性問(wèn)題，通過(guò)開(kāi)放性問(wèn)題的探究過(guò)程，激發(fā)學(xué)生的好奇心，增強(qiáng)他們的自信心，培養(yǎng)學(xué)習(xí)熱情和興趣，感知和體會(huì)知識(shí)的價(jià)值和意義，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中既掌握了相關(guān)知識(shí)，又提高了思維能力和水平。這不僅是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新和思維能力的需要，同時(shí)也有助于教師的專業(yè)發(fā)展和教學(xué)能力提升。

在課堂提問(wèn)時(shí)選擇條件冗余的開(kāi)放性問(wèn)題，讓學(xué)生在其他條件干擾下尋找問(wèn)題答案，如：船舶的螺旋槳推進(jìn)問(wèn)題，在應(yīng)用動(dòng)量定理計(jì)算螺旋槳對(duì)流體的推力進(jìn)而獲得螺旋槳的推進(jìn)效率時(shí)，只需用到入口和出口截面的速度大小，根本不需要知道流體的密度、流量以及槳盤(pán)面積等條件，學(xué)生必須根據(jù)自己掌握的知識(shí)從中篩選出適宜的有用條件，進(jìn)而解決問(wèn)題獲得答案。這類問(wèn)題的訓(xùn)練有助于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，使其養(yǎng)成獨(dú)立思考習(xí)慣，在克服思維惰性和僵化性的同時(shí)，培養(yǎng)其批判性思維。

流體力學(xué)習(xí)題中常有一道題多種解法的情況，例如：能夠自動(dòng)開(kāi)啟的擋水閘門問(wèn)題，可以分別利用解析法和圖解法來(lái)求解，這就屬于策略開(kāi)放類型的問(wèn)題，針對(duì)策略開(kāi)放問(wèn)題，在課程教學(xué)中啟發(fā)和鼓勵(lì)學(xué)生開(kāi)動(dòng)腦筋，采用不同的思路和方法去解決問(wèn)題，并通過(guò)小組討論等方式從中選擇最佳方法。通過(guò)不同方法間的比較和討論，不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，還可以有效地培養(yǎng)其思維的靈活性、敏捷性以及批判性。

在航空航天、交通運(yùn)輸、造船航運(yùn)、海洋氣象、環(huán)境保護(hù)、土木建筑、醫(yī)學(xué)工程、武器裝備等各個(gè)領(lǐng)域無(wú)不涉及流體力學(xué)相關(guān)問(wèn)題，其中有許多技術(shù)問(wèn)題或科研領(lǐng)域正在研究探索的問(wèn)題，都沒(méi)有唯一的答案和明確的結(jié)論，從不同的層次和不同的角度出發(fā)，運(yùn)用不同的方法，會(huì)得出不同的結(jié)果。在課堂教學(xué)中選擇其中一些不過(guò)分復(fù)雜的問(wèn)題開(kāi)展研討式學(xué)習(xí)，讓學(xué)生通過(guò)親自探究，尋找自認(rèn)為合理的答案。這樣可以激發(fā)他們的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，使學(xué)生在查閱和分析利用文獻(xiàn)資料、實(shí)際操作探尋答案的過(guò)程中，培養(yǎng)其思維的深度和廣度。

除了采用上述單一形式的開(kāi)放性問(wèn)題培養(yǎng)學(xué)生思維能力外，在流體力學(xué)課堂教學(xué)中還可以運(yùn)用兼有條件開(kāi)放、策略開(kāi)放和結(jié)論開(kāi)放的多元化綜合開(kāi)放性問(wèn)題來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。如：給學(xué)員提供一段兩船高速并行最后相撞的視頻錄像，讓學(xué)員通過(guò)仔細(xì)觀察和思考，自己提出與課程知識(shí)內(nèi)容相關(guān)的問(wèn)題，并試著給出解決問(wèn)題的辦法。這就是一個(gè)綜合性開(kāi)放問(wèn)題。學(xué)生在觀看過(guò)視頻后會(huì)提出許許多多與流體力學(xué)課程相關(guān)的問(wèn)題，如：有學(xué)生提出了船舶航行時(shí)的平衡及穩(wěn)定性問(wèn)題，船舶前進(jìn)的動(dòng)力問(wèn)題，高速并行船只為何易于相撞問(wèn)題，海水的粘性帶來(lái)的阻力問(wèn)題，船舶外型設(shè)計(jì)減阻問(wèn)題，等等。針對(duì)不同問(wèn)題啟發(fā)學(xué)生從流體力學(xué)不同的知識(shí)點(diǎn)出發(fā)，從不同角度進(jìn)行思考，如：浮力定律、船舶的定傾中心、螺旋槳的推進(jìn)效率、流線及總流的伯努利方程、普朗特的邊界層理論、壓差阻力等等，問(wèn)題自然會(huì)迎刃而解。在問(wèn)題研討的過(guò)程中，還可以把這些知識(shí)拓展應(yīng)用到岸吸及艦船下坐現(xiàn)象，噴霧器，艦船水壓場(chǎng)，流體測(cè)速方法，空化現(xiàn)象以及超空泡水中兵器等許多實(shí)際問(wèn)題上面來(lái)，既鞏固完善了學(xué)過(guò)的知識(shí)，還可以通過(guò)知識(shí)點(diǎn)的有機(jī)融合和正向及逆向、聚集及發(fā)散等不同思維方式的運(yùn)用，全面培養(yǎng)和提升學(xué)生的思維品質(zhì)。

4 結(jié)束語(yǔ)

在流體力學(xué)教學(xué)中引入開(kāi)放性問(wèn)題，有助于活躍課堂互動(dòng)氛圍，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，在對(duì)問(wèn)題不斷的探究和研討中培養(yǎng)學(xué)生具有深刻性、靈活性、批判性、敏捷性和創(chuàng)造性的思維品質(zhì)，進(jìn)而培養(yǎng)其同中求異，異中求新的創(chuàng)新意識(shí)、開(kāi)拓精神和創(chuàng)造性思維能力。而開(kāi)放性問(wèn)題的設(shè)計(jì)、研討、解決的過(guò)程，也有助于教師的專業(yè)發(fā)展和能力提升。

注釋

① 張志宏.流體力學(xué)基礎(chǔ)[M].北京：海潮出版社，2006：1.

② 張馳，蔡霄.開(kāi)放性問(wèn)題[J].數(shù)理化學(xué)習(xí)，2005（6）：8-10.

③ 遼寧省普通高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育指導(dǎo)委員會(huì). 創(chuàng)造性思維與創(chuàng)新方法[M].北京：高等教育出版社，2013：19-24.