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        基于發(fā)散性思維培養(yǎng)的初中科學(xué)試題分析

        2021-11-29 00:05:42邱亦斌
        考試周刊 2021年79期
        關(guān)鍵詞:發(fā)散性思維

        摘 要:發(fā)散性思維是科學(xué)思維的重要體現(xiàn),試題分析是初中科學(xué)教學(xué)的重要途徑。教師應(yīng)該在試題分析過程中重視對學(xué)生發(fā)散性思維的培養(yǎng),引導(dǎo)學(xué)生把科學(xué)知識和科學(xué)思維有機(jī)結(jié)合,從而提升學(xué)生的思維品質(zhì),促進(jìn)學(xué)生學(xué)科關(guān)鍵能力的發(fā)展。

        關(guān)鍵詞:初中科學(xué);發(fā)散性思維;試題分析;關(guān)鍵能力

        試題分析是聯(lián)系科學(xué)概念、規(guī)律的橋梁,能幫助學(xué)生加深對科學(xué)核心知識的理解。教師應(yīng)該在試題分析過程中有意識地引導(dǎo)學(xué)生打破思維定式,學(xué)會(huì)用發(fā)散、多元的思維方式來分析和研究問題。這樣不僅能使學(xué)生更好地掌握科學(xué)知識,還能引導(dǎo)學(xué)生把知識和靈活的思維方式有機(jī)結(jié)合,從而提升學(xué)生的思維品質(zhì),促進(jìn)其學(xué)科關(guān)鍵能力的發(fā)展。

        一、 角度切換,培養(yǎng)學(xué)生的“發(fā)散”意識

        傳統(tǒng)的試題分析課往往采用學(xué)生做題目、教師講題目的模式展開。由于課業(yè)負(fù)擔(dān)較重,教師的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)都難免套路化,學(xué)生習(xí)慣于套用公式的方法解題。而有些科學(xué)題目,若單從一個(gè)角度去思考可能比較復(fù)雜,甚至難以理解,但若能換個(gè)角度來思考,就會(huì)豁然開朗。

        例如九年級上第三章第3節(jié)《認(rèn)識簡單機(jī)械》中有關(guān)滑輪的知識點(diǎn),在教學(xué)過程中,教師會(huì)從杠桿的五要素著手教學(xué),給學(xué)生留下深刻印象的是:定滑輪是一個(gè)等臂杠桿,動(dòng)滑輪是一個(gè)省力杠桿。若不計(jì)滑輪重力和摩擦,圖1中滿足F1=G物,F(xiàn)2=12G物,學(xué)生能輕松地回答出來。從學(xué)生的實(shí)踐來看,只要是涉及圖1的題型,學(xué)生的準(zhǔn)確率普遍較高。但對于圖2中的F和G的關(guān)系,一些學(xué)生會(huì)難以理解,因此有些學(xué)生的腦海中便出現(xiàn)了老師上新課時(shí)所講的解題方法:“動(dòng)滑輪是一個(gè)省力杠桿,動(dòng)滑輪上有幾段繩子,那么拉力F=1nG”。于是便得出F=12G的錯(cuò)誤結(jié)論。當(dāng)然,還是有一部分學(xué)生可以通過對滑輪的分析后,發(fā)現(xiàn)兩者的區(qū)別,從而更正并進(jìn)行正確地解答。

        如果能從另一個(gè)角度著手的話,問題則會(huì)簡化許多。借助學(xué)生已經(jīng)掌握的“二力平衡”知識,用力的平衡這一概念來解題,也許可以事半功倍。具體思路如下:以滑輪作為研究對象,首先判斷滑輪的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),一般為靜止和勻速直線運(yùn)動(dòng)兩種狀態(tài),即平衡狀態(tài),此時(shí)滑輪受到的力應(yīng)該相互平衡。從這個(gè)角度看,若不計(jì)滑輪重力和摩擦,該滑輪受到一個(gè)向上的拉力F,兩個(gè)向下的拉力T1、T2(如圖3),由于T1、T2是同一根繩子的力,大小應(yīng)相等均為G,于是得出結(jié)論F=2G。

        當(dāng)條件改為只是繩子與滑輪之間的摩擦不計(jì),要考慮滑輪重G動(dòng)時(shí),這種解題思路的優(yōu)勢會(huì)更加明顯。按原來的方法去解答圖2時(shí),在原有條件上又多了一個(gè)G動(dòng),真的會(huì)讓許多學(xué)生束手無策。而用力的平衡這一思路仍舊可以較為輕松地解答,根據(jù)圖4受力分析立即可得:F=2G+G動(dòng)。

        運(yùn)用這種思維方法,還能解決更加復(fù)雜的難題。

        如圖5所示,木板和木板上的人通過滑輪組靜止于空中,已知滑輪A的質(zhì)量mA和滑輪B的質(zhì)量mB均為5kg,木板質(zhì)量M=10kg,人的質(zhì)量m=30kg,不計(jì)摩擦與空氣作用力。各個(gè)滑輪兩側(cè)的細(xì)繩(不計(jì)質(zhì)量)均處于豎直狀態(tài),求此時(shí)人拉繩的力為多大。(g=10N/kg)

        看到這個(gè)題目時(shí),學(xué)生會(huì)自然地運(yùn)用滑輪的知識來解決,思考A、B是動(dòng)滑輪還是定滑輪,那樣就會(huì)一頭霧水。如果我們用力的平衡的概念來解題,應(yīng)該是這樣的思路:首先對兩個(gè)滑輪進(jìn)行受力分析(如圖6、圖7),可以得出F=2T1+GA,T1=2T2+GB,而F=G總,三式聯(lián)立后化簡可得T2的表達(dá)式,代入相關(guān)數(shù)據(jù)后得T2=87.5N。

        二、 模型重構(gòu),提升學(xué)生的“發(fā)散”技巧

        學(xué)生對不少問題的解答感到困難并不是因?yàn)轭}目本身太難,以致學(xué)生無法解決,而是因其思維形式或結(jié)果與具體問題的解決存在著差異,也就是說,學(xué)生的科學(xué)思維存在著障礙。教師可以引導(dǎo)學(xué)生在原有認(rèn)知的基礎(chǔ)上重新構(gòu)建模型,辨析原有模型和實(shí)際問題之間的差異性,簡化思維過程,理清解題思路。

        例如一些電路故障分析題(圖8):在伏安法測小燈泡電阻的實(shí)驗(yàn)過程中,當(dāng)S閉合時(shí),無論怎樣移動(dòng)滑片,小燈泡都不發(fā)光,電流表始終沒有示數(shù),電壓表有示數(shù)且保持不變。則產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因可能是(? )

        A. 燈L短路B. 開關(guān)接觸不良

        C. 燈L斷路D. 滑動(dòng)變阻器斷路

        大部分學(xué)生的分析過程是這樣的,由于電流表無示數(shù),排除A;由于電壓表有示數(shù),則電壓表應(yīng)該與電源相連,測得電源電壓,所以排除B、D。

        這樣的思路解決上題可行,但在遇到如圖9的題型時(shí),則會(huì)遇到障礙。當(dāng)K斷開時(shí),電壓表測得??? 兩端的電壓;當(dāng)K閉合時(shí),電壓表測得??? 兩端的電壓;當(dāng)K從斷開到閉合,電壓表示數(shù)??? (選填“變大”“變小”或“不變”)。

        學(xué)生可以理解當(dāng)K斷開時(shí),電壓表測得電源電壓,但當(dāng)K閉合時(shí),就有許多學(xué)生無法弄清關(guān)系,怎么會(huì)測得L2的電壓,不是還在測電源電壓嗎?怎么一會(huì)兒測的是用電器兩端電壓而一會(huì)兒又測的是電源電壓?這對許多學(xué)生來說都是一個(gè)難點(diǎn),或許通過大量習(xí)題的訓(xùn)練也可以熟悉此類題型,但可能學(xué)生并未真正理解其中的原因。

        我們可以將這個(gè)問題進(jìn)行模型重構(gòu),先畫出圖9的等效電路圖為圖10。其實(shí)無論開關(guān)通斷,可以看作電壓表始終接在燈L2和開關(guān)K串聯(lián)后的兩端,測ab兩點(diǎn)之間的電壓。當(dāng)開關(guān)斷開時(shí),由于ab之間斷路,可以看作電壓表測得一個(gè)無窮大電阻兩端的電壓,利用串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn),分析得無窮大電阻分到幾乎全部的電源電壓;而當(dāng)開關(guān)閉合時(shí),電路接通,電壓表測得是串聯(lián)電路中燈L2兩端的電壓,只是電源電壓的一部分。所以當(dāng)K從斷開到閉合,電壓表示數(shù)變小。

        再來重新分析圖8的情況,電壓表示數(shù)并沒有隨滑片的移動(dòng)而變化,說明滑動(dòng)變阻器阻值的變化可以忽略,不難發(fā)現(xiàn),其實(shí)電壓表剛好測到一個(gè)無窮大電阻兩端的電壓,所以燈L發(fā)生斷路。

        三、 方法遷移,激活學(xué)生的“發(fā)散”思維

        在初中科學(xué)的學(xué)習(xí)中,一種方法不可能適用于全部學(xué)生,教師若能用多種方法進(jìn)行教學(xué),就會(huì)有利于更多的學(xué)生理解和掌握知識。

        例如化學(xué)計(jì)算題,10克銅放在空氣中加熱一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)固體質(zhì)量增加了1.6克,求生成了氧化銅多少克?

        這個(gè)題目對于大部分的學(xué)生來說不算太難,這是一個(gè)化合反應(yīng),根據(jù)題意分析得,增加的質(zhì)量即參加反應(yīng)的氧氣的量,利用化學(xué)方程式2Cu+O22CuO列式計(jì)算得生成了氧化銅8克。如果教師此時(shí)沒有對本題做進(jìn)一步分析,那將喪失一次極好的訓(xùn)練學(xué)生思維的機(jī)會(huì)。我們可以這樣引導(dǎo)學(xué)生:把注意力放到固體上,質(zhì)量的增加量是生成的CuO比參加反應(yīng)的Cu的質(zhì)量差,就引入一個(gè)Δm進(jìn)行計(jì)算。過程如下:

        2Cu+O22CuO?? Δm

        160160-128

        x 1.6

        即可算得生成了氧化銅8克。

        通過這樣的訓(xùn)練和啟發(fā),能更好地激活學(xué)生的發(fā)散性思維,引導(dǎo)學(xué)生多角度思考問題,并將已經(jīng)習(xí)得的思維方式遷移到解決更復(fù)雜的問題中去。

        例如,將12.8克銅片放入足量硝酸銀溶液中,一段時(shí)間后取出銅片洗凈烘干后,稱得質(zhì)量為 13.56 克,計(jì)算參加反應(yīng)的銅的質(zhì)量。

        用一般的思維方法此題始終有一困惑,就是題意中沒有說清12.8克銅片是否完全反應(yīng),因此已知的兩個(gè)數(shù)據(jù)都無法直接代入方程式計(jì)算。那我們用剛才的思維方法來解題:

        銅與硝酸銀發(fā)生反應(yīng):Cu+2AgNO3Cu(NO3)2+2Ag,根據(jù)化學(xué)方程式的意義可以看出,若有64克銅參加反應(yīng),則會(huì)生成216克金屬銀,固體質(zhì)量增加152克,它與題中給出固體質(zhì)量差量構(gòu)成對應(yīng)比例關(guān)系,可用差量法求解。過程如下:

        Cu+2AgNO3Cu(NO3)2+2Ag? Δm

        64216216-64

        x 0.76

        即可算得參加反應(yīng)的銅的質(zhì)量為0.32克。

        一道題,如果只會(huì)一種方法,就只能停留在這一個(gè)問題上;一本書,如果只看到表面上所講到的,那么,永遠(yuǎn)也領(lǐng)悟不到這本書的真諦。初中生發(fā)散性思維的培養(yǎng)是一個(gè)漫長的過程,教師應(yīng)該充分了解學(xué)生個(gè)體之間的差異性,站在學(xué)生的角度優(yōu)化試題分析的策略,逐步培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散意識,提升學(xué)生的發(fā)散技巧,激活學(xué)生的發(fā)散思維。

        素質(zhì)教育推行這幾年來,已經(jīng)向傳統(tǒng)的教學(xué)提出了更高的要求,但只要我們堅(jiān)持以學(xué)生為主體,以培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維為重心,定能提高科學(xué)教學(xué)質(zhì)量,擺脫題海戰(zhàn)術(shù),真正實(shí)現(xiàn)輕負(fù)擔(dān)高效率,從而為提高初中生的整體素質(zhì)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

        參考文獻(xiàn):

        [1]陳蓉.學(xué)生發(fā)散性思維的培養(yǎng)策略分析.中學(xué)物理教學(xué)參考,2019,48(12).

        作者簡介:

        邱亦斌,浙江省紹興市,諸暨市馬劍鎮(zhèn)中。

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