如何实现高中生高阶思维能力的培养六

来源 :中学生数理化·自主招生 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kelvinok
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  高阶思维是指发生在较高认知水平层次上的心智活动或较高层次的认知能力,超越简单记忆和信息检索,更关注学生自我调节学习能力、问题解决能力、创造性思维能力、批判性思维能力等多种能力的浸润发展和培养。
  《国家中长期教育改革和发展纲要》明确指出“高中阶段教育是学生个性教育形成、自主发展的关键时期,对提高国民素质和培养创新人才具有特殊意义”。在高中物理知识复习阶段,最能训练学生高阶思维能力的方式是将一道典型题用到极致,做好拓展延伸、类比归类。这样以点涉面、盘活全局,以求融会贯通,通了一道题相当于串联起一类形异质同的试题,形成了一条题型链,很多题型链就编织成了题型网,而且不同的题型链之间还有相关知识点的衔接,从而建构起来的题型网就可以不断衍生拓展,知识点的覆盖会越来越全,不但可以使学生夯实所学的主干知识,还可以培养学生的发散、创新、思辨、纠错等思维能力,训练学生科学思维等物理核心素养,收到“通过一题,带活一类”的效果。
  下面以一道连接体问题为例,谈谈如何实现相关基础题的串联以形成题型链,从而有效实施对高中学生高阶思维能力的培养。
  一、经典例题重现
  例题 如图1所示,A、B两物块间用细线相连,位于光滑水平面上,A、B两物块的质量分别为m和M,A、B两物块在水平拉力F的作用下一起向右加速运动,试求:在两物块运动过程中细线中的张力T。
  二、破题策略
  此题模型立意鲜明(连接体问题),注重基础方法,考查学生运用所学知识解决问题的能力。抓住题眼“A、B两物块在水平拉力F的作用下一起向右加速运动”,先运用整体法对系统研究,得到两物块一起运动的加速度,细线中的张力T属于系统内力,再利用隔离法对受力更少的A物块进行研究,根据受力情况列式求解。
  说明:学生在上述拓展问题的求解过程中,经历发现、猜想、验证、解决问题的完整过程。通过以上拓展题的研究,初步发现“该类连接体问题虽然条件不同,但结论貌似是统一的,即细线中的张力T与动摩擦因数μ和斜面的倾角θ无关”。
  再看下面这道题目:如图2所示,弹簧测力计外壳质量为m0,弹簧及挂钩的质量忽略不计,挂钩吊着一质量为m的重物。现用一方向竖直向上的外力F拉着弹簧测力计,使其向上做匀加速直线运动,则弹簧测力计的读数为( )。
  分析:学生经历了上述的丰富思维过程后,已经实现由最初在较低认知水平层次上的心智活动向较高层次的认知能力的浸润发展和培养。再看这道与例题看似完全不相干的问题,很多学生都能迅速得出结论,实际上,这道题本质上就是上述模型中斜面光滑且倾角为直角的特例。
  小结:经过例题的拓展延伸,既巩固了知识,突破了重点,还有利于培养学生高阶思维的广阔性、变通性、创新性,实现了一类相关基础题的串联并形成题型链。
  四、类比归类
  例1 质量不等的两物块A和B的质量分别为mA和mB,位于光滑水平面上。如图3所示,当水平恒力F作用于左端A物块上,两物块一起加速运动时,A、B两物块间的作用力大小为Ni;当水平恒力F作用于右端B物块上,两物块一起加速运动时,A、B两物块间的作用力大小为N2。则( )。
  A.两次物块运动的加速度大小相等
  B.N1 N2
  C.N1 N2 =F
  D.N1:N2 =mB:mA
  分析:本题仍然是连接体问题,考查知识迁移能力等高阶思维能力,与经典例题对比,可以将本题中A、B两物块间的作用力N类比于经典例题中细线中的张力T,问题迎刃而解。
  例2如图4所示,在光滑水平面上有甲、乙两木块,质量分别为m1和m2,中间用一原长为L、劲度系数为k的轻质弹簧连接,现用一水平力F向左推木块乙,当两木块一起匀加速运动时,两木块之间的距离是( )。
  例3 如图5所示,质量分别为m和2m的两小球置于动摩擦因数为μ的粗糙水平面上,且固定在一轻质弹簧的两端,已知弹簧的原长为L,劲度系数为k。现沿弹簧轴线方向,在质量为2m的小球上作用一水平拉力F,使两小球一起做匀加速运动,则此时两小球间的距离为( )。
  分析:例2和例3均是连接体问题,可以将两例中弹簧的弹力类比经典例题中细线中的张力,问题迎刃而解。但要特别注意例2中弹簧形变是压缩状态,而例3中弹簧形变是伸长状态。两例放在一起,可以使得学生的思维产生火花,更上一個台阶。
  总结:借助问题模型,勤揣摩、多思考、善拓展创新,做好外延,抓住悬疑,步步为营,做到“一点带动一片,盘活全面”,才能更深入地培养学生的高阶思维能力。正如陈景润所说“爬山有很多路径,我们要寻找所有的路径,并找出最捷的那条路来”。所谓“万变不离其宗”,大抵如此。
  作者单位:江苏省苏州工业园区星海实验中学
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