“一題巧用”促進科學思維的發(fā)展

趙 亮

(浙江省嘉興嘉善縣天凝中學 314109)

在科學教學過程中,總免不了做習題這一環(huán)節(jié)，但很多科學教師對于習題的理解僅停留于鞏固熟練已學知識上，而忽視了習題對學生思維的促進作用.從而導致對習題缺乏精選，缺乏思考，缺乏設計，普遍存在布置習題的隨意性現(xiàn)象，甚至有些教師存在泛濫式的讓學生做習題的情況，最終的效果則不言而喻.確實，一道好的習題可以拓展學生的科學思維，因為解決問題的過程就是思維訓練的過程 ,隨著問題的解決 ,思維能力便會得到進一步提升 ,也促使著學生把知識轉化為能力，同時也可以借助習題培養(yǎng)學生的科學方法和科學精神，透過習題發(fā)現(xiàn)科學教學的本質，從習題中去探尋新課程的理念，從而更為有效地促進初中科學的教與學.這也就需要在平時的教學過程中尤為重視對習題的選擇和設計，以下是筆者在教學實踐過程中對于“一題巧用”的思考和實踐.

一、一題多聯(lián)，實現(xiàn)通過“聯(lián)結”建構知識體系

科學課程標準強調“整合”特點，整合的特點是力圖超越學科的界限，保留帶有結構性的基本內容，注重不同學科領域知識、技能之間的融通與連接，盡可能的做到知識的發(fā)散和遷移.而在習題的設計上，也可朝著該方向去思考和設計，圍繞某一問題或情景串聯(lián)更多的科學知識，縱橫交錯的發(fā)展學生的思維水平，實現(xiàn)學科間，知識間綜合融合，使片面的、零碎的知識，重新整合和聯(lián)結，從而使認識趨于完整、結果趨于完善，形成條理化、結構化的知識體系，讓知識增強連貫性、系統(tǒng)性，真正實現(xiàn)從“知識立意”到“能力立意”的跨越.

習題1讓學生區(qū)分哪杯是清水哪杯是濃食鹽水？這是一個開放性的問題，解決該問題可以讓學生聯(lián)系起很多已學的知識，同時加強已學知識應用解決實際問題的能力，學生的想法也非常豐富：①制作簡易密度計(浮力知識應用)；②用壓強計測(橡皮膜同一深度時，看U型管液面高度差，U型管液面高度差相同時看橡皮膜深度)；③蒸發(fā)水；④是否具有導電性；⑤稱取同體積測液體質量；⑥用硝酸銀溶液檢驗；⑦用蘿卜浸泡(植物細胞吸水和失水的應用)……，一個問題卻帶出了一連串的科學知識，讓學生也真正切實感受到學習科學的意義和價值，同時興趣也比較高漲，在相互啟發(fā)中，思維碰撞中，很好地訓練了發(fā)散性思維.當然，也可以通過同一個情景，設置不同的小問題將知識進行整合，綜合考察學生的知識面以及綜合運用知識的能力.

習題2一鐵塊沉于盛有清水的杯子底部，現(xiàn)不斷往杯內加入食鹽，此過程中沒有發(fā)生變化的是( ).

A.鐵塊排開液體的體積 B.液體的導電能力

C.鐵塊受到的浮力 D.液體的溶質質量分數(shù)

通過以上習題的“串并化”把外在或內在具有聯(lián)系的幾個問題進行合理重組在一起，構成題串，賦予了該習題新的內涵，不斷聯(lián)系相關知識，不斷聯(lián)想構建知識體系，并不斷使其“生長”，通過知識的融通和聯(lián)結讓思維更靈活也更全面.

二、一題多解，實現(xiàn)通過“多路徑”培養(yǎng)思維廣度

一題多解就是讓學生從不同途徑、不同角度、不同方向對問題進行剖析和思考，引導學生從多角度觀察、聯(lián)想，啟發(fā)學生找出更多的思維路徑，獲得最佳的解題方法，獲得最優(yōu)化的方案，對學習更顯得行之有效.同時，一題多解策略也是通向多題一解的有效路徑，通過引導學生多路徑的解決問題，讓學生感悟到萬變不離其中的“DNA”，而這一“DNA”也便是方法，從而使學生的思維從發(fā)散到會聚.而衡量理解的一個基本指標就是能把所學的知識遷移到新的環(huán)境和挑戰(zhàn)中，而不僅僅是知識的回憶和再現(xiàn).現(xiàn)代教學研究指出，方法是通向能力的橋梁，能力依賴于知識，更依賴于方法，俗話說的好：授人以魚不如授人以漁，既要教給學生知識，更要讓學生悟得其中的方法，有了方法學生才能觸類旁通.

習題3小科同學家有一種新型插座如圖1甲，能即時顯示用電器的工作電壓和所耗電費等，插座本身消耗電能由內部電池提供.如圖1乙為電火鍋的銘牌.周六晚餐吃火鍋時，小科同學將電火鍋單獨插在該插座上，這時插座屏幕顯示如圖1丙；用加熱檔加熱一段時間后，屏幕顯示如圖1丁(電費單價：0.5元/千瓦時；忽略溫度對電阻的影響；本次使用電火鍋時，假設其兩端電壓不變).請回答：

圖1

(1)晚餐時家中照明電路的實際電壓是____伏；

(2)請從兩個角度計算電火鍋加熱的實際電功率.

(2)解法一據(jù)圖可知：t=30min=0.5h.

W=0.25元/(0.5元/kW·h)=0.5 kW·h

P=W/t=0.5k·h/0.5h=1kW=1000W

解法二R=U額2/P額=(220V)2/1210W=40Ω

據(jù)圖可知：U實=200 VP實=U實2/R=(200V)2/40Ω=1000 W

本題通過兩種不同的思維路徑均可得到解決，通過這樣的訓練開闊了學生的思維，啟發(fā)了學生解決問題方法的多樣性，并可通過對比找到最為優(yōu)化的解決方法，同時也在過程中優(yōu)化了思維，在習題中還原了知識更回歸了生活.

科學素養(yǎng)不僅僅是科學知識量的簡單積累，更是對知識理解的內化和激活，其中最重要的在于科學方法的掌握.要善于化隱為顯，以顯性的知識為載體熏陶隱性的方法，將知識和科學方法有機融合，從而達成“過程和方法”的教學目標，提高學生的科學素養(yǎng).很顯然，唯一的方法或所謂的標準只會禁錮學生的思維，方法越多，對顯性知識技能的訓練就越到位，從普遍通法到最優(yōu)解法，將“形異質同”的問題進行濃縮和提煉，努力做到解決一道題，便能解決一類題，曉其變法，通其精髓，真正實現(xiàn)所倡導的“發(fā)散”思維達成過程和方法.

三、一題多變，實現(xiàn)通過“變式”促進知識內化

心理學家認為，孤立的知識容易遺忘，而系統(tǒng)化的知識有利于理解和掌握，也易于遷移和靈活運用.應把新知識巧妙地融入原有的知識體系中，促進學生知識“遷移”.

習題4如圖2所示：為一實驗室托盤天平指針的位置.

圖2 圖3

(1)若在天平調平的過程中，應如何處理？

(2)若在稱量物體質量過程中，應如何處理？

(3)若在稱量一定質量的食鹽時，應如何處理？

(4)用托盤天平稱取一小石塊質量，若右盤上放有100g的砝碼1個，50g砝碼2個，20g砝碼1個，游碼位置如圖3所示，天平指針恰在分度盤中間，則質量為____g.若在天平調平時，游碼忘歸零，而是在標尺“1g”處，則小石塊的質量為____g.若將小石塊錯放在了右盤，砝碼放在了左盤，則小石塊的實際質量是____g.

通過設計這樣的習題便使得學生的思維在不斷變化中得到訓練和提升，不斷固化深化所學知識.學習過程中，往往容易因思想僵化而形成思維定勢，導致解題模式化，如要學生獲得穩(wěn)定的解題思路和方法，則需通過變換問題背景、已知條件、指向的問題等多種路徑，來促進學生對解題思路和方法的理解，引導他們對問題進行多維度、多層次、多方向的考量.所以，教師要善于挖掘“新”問題，嘗試適當?shù)淖兪接柧殻饶芎粚崒W生的知識基礎，又能培養(yǎng)學生的發(fā)散思維、應變能力.

在變式中既能看到原型，又能感受到高于原型，改變因單一刺激而造成的思維定勢，喚起學生的新鮮感、更深刻、更靈活、更貼近科學本質，達到既加強對知識的理解，又促進知識內化的目的.當然，不能簡單地把知識點集合起來，而應把基礎知識置于動態(tài)的氛圍中，通過變式等手段，逐漸內化為學生知識結構中的一個組成部分，并能根據(jù)問題實際加以靈活應用.

四、一題多階，實現(xiàn)通過“問題鏈”搭建學習支架

“問題鏈”是將科學概念及規(guī)律依據(jù)知識、能力、思維層次與結構拆分成相關的多個“問題”，依據(jù)問題之間梯度上或邏輯上的某種聯(lián)系，在教學中依次呈現(xiàn)，從而引導學生帶著“問題”(任務)進行積極自主的學習由表及里，由淺入深地進行自我構建.而前一個問題作為后一個問題的鋪墊，后一個問題是前一個問題的繼續(xù)或深化，這樣每一個問題都成為學生思維的階梯，一串問題便形成了一個具有一定梯度和邏輯結構的“問題鏈”.

例如在讓學生認識并處理氫氧化鈉變質這一核心問題時，筆者便順著學生學習的路徑和學習可能的朝向設計了以下相應的問題鏈.

習題5問題一：氫氧化鈉為什么會變質？

問題二：如何檢驗氫氧化鈉是否變質？

問題三：如何除去氫氧化鈉里的雜質？

問題四：如何判斷氫氧化鈉的變質程度？

整個問題的設計過程中，環(huán)環(huán)相扣，前一個問題成為了后一個問題的基礎，后一個問題成為了前一個問題的繼續(xù)和深化，從而在整個教學過程中給了學生一副“腳手架”，一個“指南針”，既有臺階可上，又有方向可導，順應了學生認知規(guī)律，讓其拾級而上.

“問題鏈”設計的過程中，應將“大問題”到“小問題”，層層遞進，層層深入，問題可以從源頭入手，逆向思考設計出來.設計問題鏈時，教師要稚化思維，對學生的所思所想把握得越準，設計出的問題越適合當前學生.與此同時，問題不是零碎、離散的，還應以思維為主線或知識為主線(認知規(guī)律)進行設計和思考.通過用“問題鏈”搭建腳手架，讓學生不斷拾級而上，讓思維慢慢逐步向前發(fā)展，讓知識的形成過程和學生的認知發(fā)展充分有效的結合起來.

縱上所述，筆者認為習題不僅僅是為了鞏固和熟練已學知識和內容，而應使學生的知識結構得以拓展、延伸和整合，這便需要在習題上下功夫，做文章，更應將“習題”作為學生思維新的生長點，不斷將思維引向深入，將認知進行深化，并促使情感、態(tài)度價值觀的再升華.