在師生對話中培養學生的高階思維能力

許貞梅

[摘 ? 要]高階思維中的分析、評價及創新是思維的高層次目標，是對問題進行拓展，可以創造性地解決問題。文章以壓強與浮力知識為例，探討學生高階思維的形成。

[關鍵詞]師生對話;高階思維;疑惑

[中圖分類號] ? ?G633.7 ? ? ? ?[文獻標識碼] ? ?A ? ? ? ?[文章編號] ? ?1674-6058（2020）32-0054-02

美國教育心理學家布魯姆根據思維的復雜程度將思維過程分為以下幾部分：知道、理解、應用、分析、評價及創新，其中知道、理解、應用是思維的低層次目標，是完成學習任務中的知識與技能下的基本思維，是解決書本中知識的基本技能，而分析、評價及創新則是思維的高層次目標，是對問題進行拓展，甚至創造性地解決問題，[1]是提升學生核心素養的重要組成部分之一，需要在平時教育教學及知識歸納中不斷培養。

壓強與浮力是力學學習的重難點部分，是學習物理的重點部分，更是學生高階思維形成的關鍵部分，其中存在一些有待解決的疑難問題，如壓力與重力的異同比較、增大與減小壓強的方法、液體內部壓強特點、大氣壓強知識、浮力及物體的浮沉條件等。解決好以上疑難點，將會使學生壓強與浮力的學習更上一層。下面以師生問答為例進行簡單分析。

【學生1】壓力有時與重力有關，有時又與重力毫無關系，請問壓力與重力之間存在什么異同點？

【教師答疑】表1從產生原因、方向、作用點、施力物體、聯系、注意點等多方面，對壓力與重力的異同進行比較，這里關鍵是理解當物體放在水平地面上時，物體對地面壓力的大小等于物體受到重力的大小。

【學生2】如圖1，一只小貓被困在屋頂，要想成功營救它，就必須經過一塊玻璃屋頂，且空間有限，你只能直立從玻璃上走過，玻璃上標明的能承受的最大壓強為15 000 Pa。

請你運用學過的知識營救這只可愛的小貓。

【教師答疑】要營救屋頂被困的小貓，關鍵是一個成年人直立從玻璃上走過時，對玻璃的壓強是否超過其能承受的最大值，假設成年人的重力[G=600 N]，每只腳接觸地面的面積約[S=170 cm2]， 直立行走是單腳著地的，則人對玻璃的壓強為[p=FS=600 N0.017 m2=3.5×104Pa>1.5×104Pa]，顯然人不能直接在玻璃上行走，因此，需要減小對玻璃的壓強，可以增大人與玻璃接觸面的受力面積，即在玻璃屋頂上鋪上一塊較長的輕質木板，則輕質木板的面積最小值應為S1，以玻璃承受的最大壓強 [pmax=1.5×104Pa]為例，則[S=Fpmax=600 N1.5×104Pa=0.04 m2]。

總結：在玻璃屋頂上鋪上一塊面積為0.04 m2的輕質木板，人可以從木板上走過去營救小貓。

【學生3】演示實驗：拿一個氣球，向里面灌水，結果灌滿氣球后，氣球稍稍鼓起。然后在氣球上接一根1m長的細管（廢輸液管即可），繼續灌水，結果氣球爆破。為什么一根細管有這么大的效果呢？

【教師答疑】液體內部向各個方向都有壓強，液體壓強大小與液體密度和深度有關，在同種液體中，液體內部壓強隨深度增加而增大，本題中1m長的細管可以產生壓強為104Pa，這么大的壓強足以使一個氣球爆破，這就如同潛水員在深淺不同的水域，需要使用不同的潛水服一樣[2]。

【學生4】將玻璃杯裝滿水，用硬紙片蓋住玻璃杯口，用手按住，并倒置過來，放手后硬紙片沒有掉下來，再慢慢地把杯口向各個方向轉動一周，硬紙片仍沒有掉下來，這是為什么？

【教師答疑】氣體由于受重力作用且具有流動性，氣體內部存在壓強，所以硬紙片沒有掉下來;氣體內部向各個方向都存在壓強，所以杯口向各個方向轉動一周后硬紙片也掉下來，這些都是大氣壓強作用的結果。最著名的證明大氣壓強存在的實驗有馬德堡半球實驗，生活中還有鋼筆吸墨水、瓶口吞雞蛋、吸管吸飲料、瓷磚上的吸盤等利用大氣壓強的事例。

【學生5】如圖2所示，如果塑料瓶中有一個乒乓球，你有沒有辦法手不碰塑料瓶就可以拿到乒乓球？

【教師答疑】取出乒乓球，可利用浮力及物體的浮沉條件，浸在液體（或氣體）中的物體會受到向上的浮力，如果浮力大于重力，物體就會上浮。本題中塑料瓶中有一個乒乓球，可以往塑料瓶中灌水。隨著往塑料瓶中灌的水越來越多，乒乓球會逐漸往上浮起來，最終隨著瓶中水面上升到瓶口，乒乓球也漂浮到瓶口。生活中的密度計、輪船、潛水艇、氣球、飛艇等都是浮力知識的應用[3]。

【學生6】如圖3是大魚與小魚在水底下的辯論，請問是大魚說的正確，還是小魚說的正確？為什么？

【教師答疑】物體所受的浮力大小與物體排開液體的體積和液體的密度有關，物體排開液體的體積越大，液體密度越大，則物體受到的浮力越大。物體浸沒在液體中時，所受浮力的大小與其在液體中浸沒的深度無關。本題中小魚雖然處在深處，但是排開水的體積小，受到的浮力小，大魚雖然處在淺處，但是排開水的體積大，因此受到的浮力較大。

如果魚要上浮，需要脹大自己的魚鰾，這樣排開水的體積變大，浮力大于重力時就會上浮，反之，當魚想下沉時，會排出魚鰾中的氣體，這樣排開水的體積變小，浮力小于重力時會下沉，當浮力等于重力時會懸浮，因此，魚是靠魚鰾來實現上浮和下沉的。

[ ? 參 ? 考 ? 文 ? 獻 ? ]

[1] ?王帥.國外高階思維及其教學方式[J].上海教育科研，2011（9）：31-34.

[2] ?李仰.一題到一類，關于壓強及浮力難題教學的突破[J].中學物理教學參考，2019（5）：12-15.

[3] ?王建啟.從教師角度談“浮力產生的原因”的教學[J].理科考試研究，2017（14）：41-43.

（責任編輯 南 賓）