“一题巧用”促进科学思维的发展

赵 亮

(浙江省嘉兴嘉善县天凝中学 314109)

在科学教学过程中,总免不了做习题这一环节，但很多科学教师对于习题的理解仅停留于巩固熟练已学知识上，而忽视了习题对学生思维的促进作用.从而导致对习题缺乏精选，缺乏思考，缺乏设计，普遍存在布置习题的随意性现象，甚至有些教师存在泛滥式的让学生做习题的情况，最终的效果则不言而喻.确实，一道好的习题可以拓展学生的科学思维，因为解决问题的过程就是思维训练的过程 ,随着问题的解决 ,思维能力便会得到进一步提升 ,也促使着学生把知识转化为能力，同时也可以借助习题培养学生的科学方法和科学精神，透过习题发现科学教学的本质，从习题中去探寻新课程的理念，从而更为有效地促进初中科学的教与学.这也就需要在平时的教学过程中尤为重视对习题的选择和设计，以下是笔者在教学实践过程中对于“一题巧用”的思考和实践.

一、一题多联，实现通过“联结”建构知识体系

科学课程标准强调“整合”特点，整合的特点是力图超越学科的界限，保留带有结构性的基本内容，注重不同学科领域知识、技能之间的融通与连接，尽可能的做到知识的发散和迁移.而在习题的设计上，也可朝着该方向去思考和设计，围绕某一问题或情景串联更多的科学知识，纵横交错的发展学生的思维水平，实现学科间，知识间综合融合，使片面的、零碎的知识，重新整合和联结，从而使认识趋于完整、结果趋于完善，形成条理化、结构化的知识体系，让知识增强连贯性、系统性，真正实现从“知识立意”到“能力立意”的跨越.

习题1让学生区分哪杯是清水哪杯是浓食盐水？这是一个开放性的问题，解决该问题可以让学生联系起很多已学的知识，同时加强已学知识应用解决实际问题的能力，学生的想法也非常丰富：①制作简易密度计(浮力知识应用)；②用压强计测(橡皮膜同一深度时，看U型管液面高度差，U型管液面高度差相同时看橡皮膜深度)；③蒸发水；④是否具有导电性；⑤称取同体积测液体质量；⑥用硝酸银溶液检验；⑦用萝卜浸泡(植物细胞吸水和失水的应用)……，一个问题却带出了一连串的科学知识，让学生也真正切实感受到学习科学的意义和价值，同时兴趣也比较高涨，在相互启发中，思维碰撞中，很好地训练了发散性思维.当然，也可以通过同一个情景，设置不同的小问题将知识进行整合，综合考察学生的知识面以及综合运用知识的能力.

习题2一铁块沉于盛有清水的杯子底部，现不断往杯内加入食盐，此过程中没有发生变化的是( ).

A.铁块排开液体的体积 B.液体的导电能力

C.铁块受到的浮力 D.液体的溶质质量分数

通过以上习题的“串并化”把外在或内在具有联系的几个问题进行合理重组在一起，构成题串，赋予了该习题新的内涵，不断联系相关知识，不断联想构建知识体系，并不断使其“生长”，通过知识的融通和联结让思维更灵活也更全面.

二、一题多解，实现通过“多路径”培养思维广度

一题多解就是让学生从不同途径、不同角度、不同方向对问题进行剖析和思考，引导学生从多角度观察、联想，启发学生找出更多的思维路径，获得最佳的解题方法，获得最优化的方案，对学习更显得行之有效.同时，一题多解策略也是通向多题一解的有效路径，通过引导学生多路径的解决问题，让学生感悟到万变不离其中的“DNA”，而这一“DNA”也便是方法，从而使学生的思维从发散到会聚.而衡量理解的一个基本指标就是能把所学的知识迁移到新的环境和挑战中，而不仅仅是知识的回忆和再现.现代教学研究指出，方法是通向能力的桥梁，能力依赖于知识，更依赖于方法，俗话说的好：授人以鱼不如授人以渔，既要教给学生知识，更要让学生悟得其中的方法，有了方法学生才能触类旁通.

习题3小科同学家有一种新型插座如图1甲，能即时显示用电器的工作电压和所耗电费等，插座本身消耗电能由内部电池提供.如图1乙为电火锅的铭牌.周六晚餐吃火锅时，小科同学将电火锅单独插在该插座上，这时插座屏幕显示如图1丙；用加热档加热一段时间后，屏幕显示如图1丁(电费单价：0.5元/千瓦时；忽略温度对电阻的影响；本次使用电火锅时，假设其两端电压不变).请回答：

图1

(1)晚餐时家中照明电路的实际电压是____伏；

(2)请从两个角度计算电火锅加热的实际电功率.

(2)解法一据图可知：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额2/P额=(220V)2/1210W=40Ω

据图可知：U实=200 VP实=U实2/R=(200V)2/40Ω=1000 W

本题通过两种不同的思维路径均可得到解决，通过这样的训练开阔了学生的思维，启发了学生解决问题方法的多样性，并可通过对比找到最为优化的解决方法，同时也在过程中优化了思维，在习题中还原了知识更回归了生活.

科学素养不仅仅是科学知识量的简单积累，更是对知识理解的内化和激活，其中最重要的在于科学方法的掌握.要善于化隐为显，以显性的知识为载体熏陶隐性的方法，将知识和科学方法有机融合，从而达成“过程和方法”的教学目标，提高学生的科学素养.很显然，唯一的方法或所谓的标准只会禁锢学生的思维，方法越多，对显性知识技能的训练就越到位，从普遍通法到最优解法，将“形异质同”的问题进行浓缩和提炼，努力做到解决一道题，便能解决一类题，晓其变法，通其精髓，真正实现所倡导的“发散”思维达成过程和方法.

三、一题多变，实现通过“变式”促进知识内化

心理学家认为，孤立的知识容易遗忘，而系统化的知识有利于理解和掌握，也易于迁移和灵活运用.应把新知识巧妙地融入原有的知识体系中，促进学生知识“迁移”.

习题4如图2所示：为一实验室托盘天平指针的位置.

图2 图3

(1)若在天平调平的过程中，应如何处理？

(2)若在称量物体质量过程中，应如何处理？

(3)若在称量一定质量的食盐时，应如何处理？

(4)用托盘天平称取一小石块质量，若右盘上放有100g的砝码1个，50g砝码2个，20g砝码1个，游码位置如图3所示，天平指针恰在分度盘中间，则质量为____g.若在天平调平时，游码忘归零，而是在标尺“1g”处，则小石块的质量为____g.若将小石块错放在了右盘，砝码放在了左盘，则小石块的实际质量是____g.

通过设计这样的习题便使得学生的思维在不断变化中得到训练和提升，不断固化深化所学知识.学习过程中，往往容易因思想僵化而形成思维定势，导致解题模式化，如要学生获得稳定的解题思路和方法，则需通过变换问题背景、已知条件、指向的问题等多种路径，来促进学生对解题思路和方法的理解，引导他们对问题进行多维度、多层次、多方向的考量.所以，教师要善于挖掘“新”问题，尝试适当的变式训练，既能夯实学生的知识基础，又能培养学生的发散思维、应变能力.

在变式中既能看到原型，又能感受到高于原型，改变因单一刺激而造成的思维定势，唤起学生的新鲜感、更深刻、更灵活、更贴近科学本质，达到既加强对知识的理解，又促进知识内化的目的.当然，不能简单地把知识点集合起来，而应把基础知识置于动态的氛围中，通过变式等手段，逐渐内化为学生知识结构中的一个组成部分，并能根据问题实际加以灵活应用.

四、一题多阶，实现通过“问题链”搭建学习支架

“问题链”是将科学概念及规律依据知识、能力、思维层次与结构拆分成相关的多个“问题”，依据问题之间梯度上或逻辑上的某种联系，在教学中依次呈现，从而引导学生带着“问题”(任务)进行积极自主的学习由表及里，由浅入深地进行自我构建.而前一个问题作为后一个问题的铺垫，后一个问题是前一个问题的继续或深化，这样每一个问题都成为学生思维的阶梯，一串问题便形成了一个具有一定梯度和逻辑结构的“问题链”.

例如在让学生认识并处理氢氧化钠变质这一核心问题时，笔者便顺着学生学习的路径和学习可能的朝向设计了以下相应的问题链.

习题5问题一：氢氧化钠为什么会变质？

问题二：如何检验氢氧化钠是否变质？

问题三：如何除去氢氧化钠里的杂质？

问题四：如何判断氢氧化钠的变质程度？

整个问题的设计过程中，环环相扣，前一个问题成为了后一个问题的基础，后一个问题成为了前一个问题的继续和深化，从而在整个教学过程中给了学生一副“脚手架”，一个“指南针”，既有台阶可上，又有方向可导，顺应了学生认知规律，让其拾级而上.

“问题链”设计的过程中，应将“大问题”到“小问题”，层层递进，层层深入，问题可以从源头入手，逆向思考设计出来.设计问题链时，教师要稚化思维，对学生的所思所想把握得越准，设计出的问题越适合当前学生.与此同时，问题不是零碎、离散的，还应以思维为主线或知识为主线(认知规律)进行设计和思考.通过用“问题链”搭建脚手架，让学生不断拾级而上，让思维慢慢逐步向前发展，让知识的形成过程和学生的认知发展充分有效的结合起来.

纵上所述，笔者认为习题不仅仅是为了巩固和熟练已学知识和内容，而应使学生的知识结构得以拓展、延伸和整合，这便需要在习题上下功夫，做文章，更应将“习题”作为学生思维新的生长点，不断将思维引向深入，将认知进行深化，并促使情感、态度价值观的再升华.