基于發(fā)散性思維培養(yǎng)的初中科學(xué)試題分析

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(shí)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(shí)的理解。教師應(yīng)該在試題分析過程中有意識(shí)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(shí)，還能引導(dǎo)學(xué)生把知識(shí)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(shí)

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(jí)上第三章第3節(jié)《認(rèn)識(shí)簡單機(jī)械》中有關(guān)滑輪的知識(shí)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(shí)，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(shí)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(shí)。

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(shí)，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。