凸显科学思维能力

钱海丹

摘 要： 本文通过对2014年杭州市中考科学试题的分析研究，发现试题总体注重对学生思维能力的考查，特别是在生活实例中如何选择、运用思维策略的能力。试题中运用频繁的思维方法有整体思维、转化思维和探究思维。在科学教学中需注重科学思维能力的培养，使学生掌握基本的思维方法。

关键词： 中考试题 整体思维 转化思维 探究思维

《初中科学课程标准》（以下简称《课程标准》），确定了初中科学课程的性质是以对科学本质的认识为基础、以提高学生科学素养为宗旨的综合课程。在课程目标上，它强调理解科学探究，养成科学的思维习惯，以解决实际问题[1]。初中科学教学来源于生活，又以生活为目的。2014年杭州市中考科学试题，除结合生活实际考查基础知识和技能外，更重视对过程与方法、体验与探究的考查，展现科学思维品质，符合《课程标准》与《中考命题细则》的要求。

一、整体思维，宏观把握

整体思维是一种很重要的科学思维方法，该思维方法的关键是抛开复杂的关系，不着眼于局部，从整体上把握对象之间的内在联系。面对问题，将其作为一个整体处理，整体分析，迅速设计出解决思路，从而快速地解决问题。运用整体思维方法能够化繁为简，化难为易，是学生思维全面性和灵活性的体现。

例如，2014杭州市中考试题第6题：短跑运动员在某次百米赛跑中测得5秒末的速度是9.0m/s，10秒末到达终点的速度为10.2m/s，则下列说法正确的是（？摇）

A.前5秒内运动员的平均速度为4.5m/s

B.后5秒内运动员的平均速度为9.6m/s

C.本次百米赛跑中运动员的平均速度为10.0m/s

D.本次百米赛跑中运动员的平均速度为9.1m/s

解析：这一题在考查“速度”、“瞬时速度”和“平均速度”的概念的同时，考查学生从整体上把握信息的能力。若学生纠缠于“5秒未的速度”、“10秒末到达终点的速度”这些信息，则往往会使问题复杂化，陷入计算困境，容易选错。运用整体思维，从运动员的整个运动过程分析，会发现本题的重点信息是“百米赛跑”和“10秒末到达终点”，由“百米”和“10秒”可直接求得运动员在百米赛跑中的平均速度是10m/s。

除了上述物理问题外，整体思维也用于解决化学问题，具体体现在用守恒法解题。化学反应是原子或离子之间的重新组合，反应前后组成物质的原子个数、物质的质量始终保持不变即守恒。解题时，从整体出发，认识到化学反应的实质，直接抓住物质变化过程中的特有的守恒关系，能够快速准确地解答问题。例如：第30题第一小题Cu2S在空气中灼烧的化学方程式配平，根据反应前后原子个数守恒。第37题，……将30克邻叔丁基苯酚完全燃烧，生成88克CO2和25.2克H2O（无其他产物）。已知邻叔丁基苯酚的相对分子质量为150，第一小题求30克邻叔丁基苯酚中含碳元素多少克，氢元素多少克，根据反应前后各元素质量守恒，直接求出CO2中的碳元素质量和H2O中的氢元素质量。总之，学生在解答这类问题的过程中，要把握全局、整体思维，充分调用已有知识，透过问题表象，抓住对象的科学本质，而不是僵化在题目所设的情景之中。

二、转化思维，灵活运用

在解决一些陌生的复杂的实际问题时，可以通过转化思维的方法，将实际问题转化为理想模型、将正向思维转化为逆向思维、将一般条件极端化、将文字叙述转化为图像、将隐含条件转化为明朗实用等。运用转化思维方法使得问题熟悉化、简单化、直观化，在解决问题的同时，可以有效训练学生思维的敏捷性、灵活性、深刻性和创造性，提高思维品质。

例如，第35题：汽车超载是当前发生交通事故的重要根源。为了加强监控，各地均设置超载监测站。如图1所示，已知某汽车的自重为2吨，其载重量为10吨。现让该汽车前轮开上地磅秤，其读数为5吨，后轮开上地磅秤读数为6吨，且前后轮与地面的接触面积相等。问：（1）该汽车的前后轮对地面的压强是否相同？为什么？（2）该汽车是否超载，通过分析计算说明理由。

图1

解析：“电子地磅秤”对学生来说是一个全新的情景，完全陌生的问题，若思维能力不足，则往往无从下手。本题要求学生在知识性基础上，灵活运用转化思维，将该问题转化为熟悉的“杠杆模型”。“杠杆”这一物理模型，是由具有共同特征的一些工具，运用整体思维，忽略次要因素进而抽象出来的，以便于研究问题。其特征是：硬棒，在力的作用下能够绕着固定点转动。“电子地磅秤”称量时符合该特征，分别以前车轮和后车轮为支点，建立“杠杆模型”，根据杠杆的平衡条件，运用极端化转化思维，得出汽车对地面的总压力与最大载重时重力的大小关系，判断汽车是否超载。

本题考查转化思维的灵活性还体现在，对“电子地磅秤”称量的问题也可以从整体思维出发，将一般性的“称量”物理过程转化为状态条件“静止状态”“受力平衡”。受力分析，汽车对地面的总压力为“前轮”压力和“后轮”压力之和，再根据汽车对地面的总压力与最大载重时重力的大小关系，判断汽车是否超载。除此之外，像第19题：分别用“两同学在绳两端反向拉”和“一段套在柱子上，两同学在绳一端同向拉”两种不同的方法，将弹性绳的两端拉环分别套在相隔一段距离的两根柱子张，用来晒衣服，考查“条件”转化思维。第22题，由北京本地PM2.5来源分布图，判断对减少PM2.5效果最不显著的措施，考查“图像”转化思维。第34题：推导证明发光点S和在竖直平面镜中所成的像S′到平面镜的距离相等，考查“数学”转化思维。转化思维，考查的转化类型、题型都是多样化的，一般与其他思维方法综合解题。

三、探究思维，全面渗透

《课程标准》明确指出，初中科学课程必须体现科学探究精神。科学探究是创造性思维活动、实验活动和逻辑推理交互作用的过程[1]。基于此课程理念，科学中考试题越来越注重考查学生的探究思维品质。探究性思维是根据一定的目的，运用已有的知觉材料，在头脑中进行的前后一贯的、有条有理的、有根有据的思维活动，它包含各种具体的思维方法，如比较、分类、判断、归纳、演绎、想象和分析、综合等。学生只有深入理解科学探究，具备科学探究的能力，养成科学探究的习惯，形成科学探究的思维，在遇到实际问题时，才不会茫然不知所措。

例如第25题：小明在生活中观察到：点燃的小木棒燃烧端朝上，往往没燃尽就熄灭，而燃烧端朝下，往往不熄灭。从燃烧的条件看，你认为燃烧端朝上的小木棒，没燃尽就熄灭的最主要原因是？摇？摇？摇？摇，若小木棒事先涂油，燃烧端朝上也不易熄灭，请说明理由。

解析：本题考查的知识点是“可燃物燃烧的条件”及“木头与油的着火点哪个低”。要求学生针对“可燃物燃烧的条件”，准确地判断出木条熄灭的原因，到底是因为没有达到着火点还是因为氧气不足，这里需要进行探究。通过分析，熄灭的木条和燃着的木条所处的空气环境是相同的，氧气含量相同，排除氧气的原因后，就能确定是没有达到着火点使木条熄灭。涂上油后，油的着火点低，燃烧产生热量，使小木棒较易达到着火点。

对探究思维的考查，最典型的题型是实验探究题。如本卷的第29题，探究“环境温度对菜豆种子萌发的影响”实验，考查学生科学探究实验的实验设计能力、变量分析能力、基于实验结论的推测能力。第31题，探究“一定质量的某种金属和同体积盐酸反应快慢的影响因素”实验，考查学生对实验数据的分析、处理，以及观察到的现象的原因分析。对探究思维的考查并不是独立的，而是几乎渗透在每一道题目中。解题时，只有灵活选择各种适合的思维方法，才能快速准确地解决问题。

四、教学启示

有人说“教育就是忘记了在学校所学的一切之后剩下的东西”。科学教育的意义之一就是培养不会忘却的思维能力，思维教育极其重要。因此，要将思维教育寓于知识教育之中，将思维教育贯穿于教学全过程，通过教与学活动使学生掌握正确的、科学的思维方法，全面发展学生的思维能力，提高思维品质。开展思维教育的途径有：改进教学方法；把与课程内容相对应的思维形式和思维方法教给学生；引导学生学好有关课程，发展辩证思维能力；使学生保持欲动的思维状态；重视创造性思维的训练等[2]。在初中科学课堂教学中，到底什么样的具体途径和方法能够提高思维教育的有效性，值得我们不断深入探索研究。

参考文献：

[1]初中科学课程标准（2011年版）[M].北京：北京师范大学出版社，2012：2-6.

[2]思维词典[M].杭州市：浙江教育出版社，1996：427.