问题解决：初中生思维能力培养的实践研究.docx

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1、问题解决：初中生思维能力培养的实践研究摘要：科学教学的最终指向是提高学生的科学素养，而问题解决能力的培养是提升科学素养的重要一环。如何在平时的科学教学中培养学生的问题解决能力是教师需要思考的问题。本文以笔者近几年自己尝试的课为例详细阐述了基于问题解决来提升学生问题解决能力的科学课堂教学案例。关键词：问题；教学；实验；学习；能力理解是每位教师每堂课都要追求的教学目标，为理解而教，是所有教育工作者的共同追求。笔者认为通过直接传授的方式可以使学生知道某个知识，但无法理解这个知识。知道这个知识后，学生能记住这个知识，并通过回忆再现这个知识，但始终无法建构起对这个知识意义上的理解，要做到这一点，必须依靠

2、学生自身的体悟。基于问题解决的科学教学是引导学生在问题解决中建构起自我知识的体系，有了这个体系，学生就具备了自主学习的能力。问题解决是指由一定的情境引起的，按照一定的目标，应用各种认知活动、技能等，经过一系列的思维操作，使问题得以解决的过程。科学课堂教学中，教师可以借助实验情境，呈现客观事实，使学生认同知识；采用有效类比，帮助学生理解知识；构建思维模型，引导学生运用知识。一、借助实验情境呈现客观事实解决认知冲突实验是科学教学的重要手段，具有纯化、简化客观事物的功能，它能帮助学生形成新的认识。学生在进教室前，并非一无所知，他们的大脑里已经储备了一些经验和认识，这就说所谓的前概念。教师可以借助实验

3、情境，呈现客观事实，帮助学生化解认知冲突，建构起新的知识体系。如浙教版七年级上第四章第三节密度一课：在提出密度公式后，教师提问学生：物质的密度与质量大小是否有关。大部分学生认为有关，因为他们具有“质量越大，密度越大”这样的前概念。此时，教师引导学生：在相同的环境条件下，一桶水的质量大于一滴水，但其密度都是1克每立方厘米。这样的引导旨在让学生明确物质的密度与质量无关。教师用同样的方法引导学生认同物质的密度与体积无关。但是，这样的教学并没有从根本上解决学生的认知冲突，教学效果不尽人意。为了解决这个问题，教师采用实验情境，呈现客观事实来帮助学生解决认知冲突。教师引导学生用台秤称出体积为1立方厘米、2

4、立方厘米、3立方厘米的实心铁块质量，记录在下面的表格中。体积/立方厘米123质量/克密度/克每立方厘米教师演示实验，学生观看教师实验并将数据记录在表格中。体积/立方厘米123质量/克7.915.823.7密度/克每立方厘米7.97.97.9布置任务：将上述数据描到下列坐标图中并连成图象:上述教学中，教师并没有直接去否定学生，而是让学生自己去实验中发现。通过实际的测量、数据处理，学生自然能发现自己原有的认识是错误的。这样的概念认知是学生体悟出来的，他们能真正理解：密度是物质的一种特性，与质量、体积无关。在“大气压”教学中，学生有“饮料是被嘴吸上来的”这样的前概念。为了帮助学生构建正确的科学概念，

5、教师可以通过以下实验解决：实验1:如图1:在一支装满饮料的试管中塞上塞子，塞子上插一根导管，让一个学生来吸饮料，学生会发现怎么吸也吸不上来。这个实验可以让学生清楚地认识到，饮料不是靠吸上来的。实验2:如图2：关闭止水夹，用注射器向广口瓶中抽取一定量空气，此时未发现有水进入广口瓶，打开止水夹，烧杯内的水进入瓶中。通过这两个实验，学生能清楚地知道饮料不是吸上来的，吸的作用只是为了形成气压差，饮料是在大气压的作用下被压入瓶中的。教师可通过有效的实验情境帮助学生建构正确的科学概念，在有效的实验情境中，逐步纠正学生错误的前概念，完善学生已有的概念，从而建构起新的科学概念。知识不是教师教的，而是学生自己建

6、构所得的。教师的作用是帮助学生自主建构知识体系，提供破解疑难问题的“思维支架”。二、采用有效类比搭建“理解支架”提升学习能力人的学习从整体上看是循序渐进的，当面临教学难点时，教师可采用有效的类比帮助学生理解知识，形成迁移。类比是一种重要的科学方法，也是教师为学生搭建的“理解支架”，在这个支架的帮助下，学生通过自主思考，就能理解一些较难的概念和原理。在浙教版八年级科学上中的“空气与氧气”一课中，有两个教学难点：一是如何理解测氧气体积分数的实验原理，二是如何利用气压差分析实验产生的误差。为了突破这两个教学难点，教师可以采用以下实验进行耳有效类比：Ur=I=如图3,关闭止水夹，用注射器抽取广口瓶中2

7、0ml空气，然后打开止水夹，烧杯内的水进入瓶中。用量筒测出进入水的体积也是20ml,从而得出“水的体积和抽出空气体积相等L_J图3的结论。师：同学们，水为什么会进入瓶中？生：当瓶中气体被抽掉后，瓶内气压减小，而瓶外气压不变，在大气压的作用下，水被压入瓶中。师：抽出的空气与进入的水为什么体积相等？生：进入的水占了被抽空气的空间，所以两者体积相等。师：对，我们可以通过进入水的体积得知被抽空气的体积，这种方法在科学上叫等效替代法。那么如果老师要测出瓶内氧气的体积，能用等效替代法吗？生：不能，因为没有抽取氧气的工具。师：对的，那我们能不能想想其他办法呢？生：我们可以把氧气烧掉，因为燃烧可以消耗氧气，。

8、教师把测氧气体积分数的实验装置拿出来，介绍装置并演示实验。这个实验是氧气体积分数测定的一个类比实验，对于帮助学生理解氧气体积分数测定的实验原理非常有利，学生在教师的引导下，通过自主思考得出用消耗法来测氧气体积分数。与此同时，教师引导学生把上述分析进行归纳总结，整理如下：哪些因素会导致氧气消耗太少，我们可以进行如下猜想：红磷未把氧气燃烧完，装置漏气。有效的类比是破解教学难点的重要手段，可以很好地促进学生理解知识。而有效类比的创设需要教师不断研究教材，并结合学情来制定。在这样的教学中，师生都能得到了长足的发展，真正做到“教学相长”。三、构建思维模型解决疑难问题增强知识运用能力对一些复杂问题分析时往

9、往存在这样的现象：教师卖力地分析题目，但是学生还是一头雾水，最后只能妥协，进入机械模仿状态。为此，笔者引导学生通过构建思维模型，解决问题，然后通过变式训练进行强化，增强学生的知识运用能力。习题：如图是上肢力量健身器示意图。杠杆AB可绕。点在竖直平面内转动，AB=3B0,配重的重力为120牛。重力为500牛的健身者通过细绳在B点施加竖直向下的拉力为Fl时，杠杆在水平位置平衡，配重对地面的压力为85牛。在B点施加竖直向下的拉力为F2时，杠杆仍在水平位置平衡，配重对地面的压力为60牛。已知F1：F2=2:3,杠杆AB和细绳的质量及所有摩擦均忽略不计。下列说法正确的是（八）A.配重对地面的压力为50牛

10、时，健身者在B点施加竖直向下的拉力为160牛B.配重对地面的压力为90牛时，健身者在B点施加竖直向下的拉力为120牛C.健身者在B点施加400牛竖直向下的拉力时，配重对地面的压力为35牛D.配重刚好被匀速拉起时，健身者在B点施加竖直向下的拉力为540牛此题综合考查了杠杆平衡条件的应用，动滑轮及其工作特点、压力及重力与压力的区别等。为了解决这个问题，教师可以将题目分解成三个基本模型，并逐个进行受力分析：模型2模型1模型1: %+E支=G模型3模型2:2尸拉+G轮=T（根据F1:F2=2:3可得G轮=30N）模型3:FaOA=FbOB（其中尸/T,FB=FQ以A选项为例，配重对地面的压力为50牛，

11、得F支=50牛，代入模型1求得与文工70牛，代入模型2求得T=170牛，代入模型3求得及二340牛，故A选项错误。其余选项的分析同上，有了这个模型后，题目将变得简单，也有助于学生的理解。变式：如图是上肢力量健身器示意图。杠杆AB可绕。点在竖直平面内转动，AB三3B0,配重的重力为120牛。重力为500牛的健身者通过细绳在B点施加竖直向下的拉力为Fl时，杠杆在水平位置平衡，配重对地面的压力为85牛。在B点施加竖直向下的拉力为F2时，杠杆仍在水平位置平衡，配重对地面的压力为60牛。已知F1：F2=2:3,杠杆AB和细绳的质量及所有摩擦均忽略不计。(1) .动滑轮的质量是O(2) .若配重对地面的压

12、力为50牛，则健身者在B点施加竖直向下的拉力为多少牛。(3) .若健身者在B点施加400牛竖直向下的拉力时，则配重对地面的压力为多少牛。(4) .该健身者能否使配重刚好被匀速拉起，试通过计算说明。习题：将质量均为10克的Mg、Fe、Zn三种金属分别放入质量和溶质质量分数均相同的三份稀硫酸中，反应完成后，生成氢气的质量关系不可能的是()氢气的质量氯气的质量A . MgFeZn B . MS Fe Zn C . Mg Fe Zn DMg Fe Zn氢气的族1属于中考压轴题。此题综合考查了金属与酸反应规律的应用，应用性较强,解决这个问题最重要的是理解每幅图的意义，教师可以以每个选项为单位将题目分解成

13、三个基本模型。氨气的质量模型1模型2模型3模型1：金属过量，酸不足。产生氨气质量由酸决定。由于参加反应的酸质量和质量分数相同，因此，产生氢气质量相等。此图也被称作“等质氢图”。模型2：金属不足，酸过量。产生氨气质量由金属决定。相同质量的三种金属，镁与酸反应产生氢气质量最多，锌最少。模型3:在模型1的启发下，此模型的意义是镁、铁过量，锌不足，因此，镁、铁与酸反应产生氢气质量一样，且大于锌。变式：将质量均为10克的Mg、Fe、Zn三种金属分别放入质量和溶质质量分数均相同的三份稀硫酸中：(1)若稀硫酸质量较少均反应完，金属均剩余，则能正确反应生成氢气情况的为。(选填A”、B”或C”下同)(2)若稀硫

14、酸质量较多，金属均反应完，则能正确反应生成氢气情况的为Fe景气的质1Zn氢气的用量FeZn氯气的质量C.变式转换不但能帮助教师检测学生的知识运用能力是否得到了提高，还能揭示问题的深层意义，帮助学生透过问题之间表面的差异，认识不同问题之间内在的共同性，使适合某问题的解决方法迁移到另一个问题中去。教学有法，教无定法。不管教师采用哪种教学方法，最终的目的是提升学生的科学素养。而提高学生的问题解决能力是提升学生科学素养的重要一环，课堂教学中教师根据学生的学情采用多种方法来帮助学生在问题解决中提升科学素养。参考文献：1郑青岳.指向理解的科学教学M.浙江:浙江教育出版社,2020.2陆良荣.渗透物理学史教育发展学生科学思维J.中学物理教学参考3.