學(xué)生解決科學(xué)問題的步驟、出錯(cuò)原因及對(duì)策探究

閻　麗

一、問題的提出

不論教育的改革的步伐有多大，都不可能離開對(duì)問題的解決．讓學(xué)生學(xué)會(huì)怎樣解決問題，是減輕學(xué)生學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)、提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率的一種行之有效的方法，它能更好的發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，使學(xué)生真正的學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，使用所學(xué)的知識(shí)、方法和技能，解決學(xué)習(xí)和考試中所遇到的問題．要在學(xué)習(xí)和生活中立于不敗之地．就必須學(xué)會(huì)怎樣分析遇到的問題，學(xué)會(huì)怎樣解決問題．

二、解決科學(xué)問題的一般步驟

《科學(xué)》是一門集物理、化學(xué)、生物、地理等為一體．把觀察、實(shí)驗(yàn)、思維相結(jié)合的綜合學(xué)科，所牽涉的面廣、知識(shí)點(diǎn)多．學(xué)生學(xué)習(xí)和生活中都離不開科學(xué)問題的解決．如何在教學(xué)中提高學(xué)生解決問題的能力，對(duì)科學(xué)教師來說，是值得探討的問題．在我的實(shí)踐教學(xué)中發(fā)現(xiàn)．學(xué)生在解題過程中運(yùn)用“自問式”的解題策略是一種行之有效的方法．

1．審題

在審題的過程中，要求學(xué)生通過讀、思、記的活動(dòng)．從題中獲得信息全面系統(tǒng)地把握有關(guān)信息，并對(duì)問題的整體建構(gòu)起比較清晰的表象．

在審題過程中，學(xué)生要從題中很快地獲得信息，這就要求學(xué)生知道題目的核心問題是什么；能清楚了解并建立這個(gè)問題與所學(xué)的哪些知識(shí)相關(guān)聯(lián)；是否弄清楚題干和問題之間的關(guān)系．搞清解決問題的信息，然后通過文字、圖形、圖表等形式，將問題形象化、具體化．

2．探求解法和解題過程

對(duì)問題的解決過程是信息加工的過程，這里信息來自兩個(gè)方面：一是來自問題本身(審題)，二是來自解題者的認(rèn)知結(jié)構(gòu)(科學(xué)概念、科學(xué)規(guī)律、科學(xué)原則、科學(xué)方法、解決技巧等)，將問題的情景與已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)相互作用，并同化．

因此，學(xué)生應(yīng)該有一個(gè)自問的過程：是否充分運(yùn)用已知信息?解題的思路是否合理?解題的步驟是否清晰，每一步的依據(jù)是什么?是否有更簡(jiǎn)捷的解題方法?每一個(gè)信息我是否充分利用了?有些信息沒有被利用，其原因是什么?題中的一些隱含信息是否被我忽略?對(duì)形成的思路進(jìn)行分析，對(duì)信息和結(jié)論進(jìn)行聯(lián)想．對(duì)某一個(gè)信息聯(lián)想是否還可以得到其他的結(jié)論?等等．

3．解題后的反思

解題后反思以下問題：我的解題過程是否使人感到有充足的理由?這個(gè)問題我從中獲得哪些知識(shí)?與哪些知識(shí)相聯(lián)系?我在解題過程中是否陷入命題者設(shè)計(jì)的情境“圈套”中?以前常犯的錯(cuò)誤在這題中有無出現(xiàn)?單位一致嗎?用不同的方法檢驗(yàn)后．結(jié)果正確嗎?等等．

4．領(lǐng)悟

通過解決這個(gè)題目，我從中領(lǐng)悟到什么?對(duì)于同一個(gè)題目不同的變化類型，可能有哪些不同的思考?以前是否做過類似的題目?我有沒有…現(xiàn)思維定勢(shì)?還有沒有別的更好的解題思路嗎?

下面舉例說明“自問式”解題策略在解題過程中的運(yùn)用．

【題目】有一壓力鍋，限壓閥的質(zhì)量為70g．排氣孔的橫截面積為10mm²，鍋體直徑為18cm，這個(gè)高壓鍋工作時(shí)，其內(nèi)部水蒸氣的最大壓強(qiáng)為多大?鍋蓋所能承受的壓力至少為多大才能保證安全?壓力鍋使用不當(dāng)會(huì)發(fā)生爆炸，你在使用壓力鍋時(shí)應(yīng)注意什么才會(huì)避免爆炸事故的發(fā)生?(設(shè)大氣壓p。=10⁵Pa，g=10N／kg)

審題：

(1)題目的核心問題的什么?題目要求什么?

(2)該題涉及的知識(shí)點(diǎn)是什么?

(3)題干和設(shè)問之間有什么關(guān)系?

解題：

(4)根據(jù)題意，如果限壓閥不放在小孔上時(shí)，壓力鍋內(nèi)外的壓強(qiáng)關(guān)系如何?

(5)限壓閥壓在小孔上時(shí)，小孔會(huì)馬上排出蒸氣嗎?為什么?

(6)加熱一段時(shí)間后，小孔才會(huì)排出蒸氣，這時(shí)，壓力鍋內(nèi)外的壓強(qiáng)哪個(gè)大?大多少?

(7)如果小孔堵塞．鍋內(nèi)蒸氣跑不出來，鍋內(nèi)壓強(qiáng)怎樣變化?

(8)當(dāng)鍋內(nèi)外壓強(qiáng)相等時(shí)，鍋蓋受到的壓力多大?當(dāng)鍋內(nèi)壓強(qiáng)大于鍋外壓強(qiáng)時(shí)，鍋蓋受到的壓力怎樣計(jì)算?

(9)根據(jù)以上分析，你在使用壓力鍋時(shí)應(yīng)注意什么?

反思：

(10)剛才解題時(shí)，自己是否很好地理解了題意?

(11)對(duì)自己的分析過程有把握嗎?

(12)如果解題錯(cuò)了，能否找出錯(cuò)在哪里?

領(lǐng)悟：

從解這道題中我領(lǐng)悟到了什么?對(duì)于不同的題目，可能會(huì)有不同的思考，有時(shí)還需考慮是否利用了隱含條件?以前是否做過類似的習(xí)題?解題方法是否出現(xiàn)了思維定勢(shì)嗎?

以上“自問式”的解題過程，有利于學(xué)生對(duì)自己解題過程的把握，使學(xué)生在整個(gè)解題過程中有的放矢，同時(shí)教師可以通過這種方式發(fā)現(xiàn)學(xué)生解題的錯(cuò)誤和問題所在．

三、學(xué)生解題出錯(cuò)的原因

我把學(xué)生解題出錯(cuò)的原因分為三類：可以解決的問題出錯(cuò)、模糊的問題出錯(cuò)、無法解決的問題出錯(cuò)．對(duì)每一次考試要求學(xué)生對(duì)自己考試中的錯(cuò)題分析，分析內(nèi)容主要包括：錯(cuò)題中有哪些問題你是會(huì)做的，這些問題你出錯(cuò)的原因是什么?在解題過程中你是怎么思考的，現(xiàn)在你又是怎么理解的?對(duì)哪些問題你在解決過程中非常模糊，舉棋不定，解題時(shí)你是怎樣理解，現(xiàn)在又是怎樣理解的?到底是哪部分的知識(shí)我還不清楚，可能是什么原因引起的?對(duì)于不會(huì)解決的問題．牽涉到哪些知識(shí)點(diǎn)的問題?等等．

學(xué)生能解決、會(huì)解決的問題出錯(cuò)．這是比較常見的一種錯(cuò)誤方式，也是最不因該出錯(cuò)的問題，出現(xiàn)這種錯(cuò)誤的主要原因：可能是在審題階段沒能從中獲得真正的信息；在考慮問題時(shí)忽略了一些有用的信息，或被問題中的虛假信息迷惑；對(duì)似曾相識(shí)的問題常掉以輕心，殊不知問題發(fā)生變化；有的學(xué)生在審題時(shí)無形中給問題附加了信息，或把問題中可忽略不計(jì)的影響因素?cái)U(kuò)大化，從而導(dǎo)致解題出錯(cuò)；有的學(xué)生因在結(jié)合圖表分析時(shí)考慮不全面而出錯(cuò)．

在解題階段，學(xué)生常常在單位換算、書寫格式上出錯(cuò)；計(jì)算、作圖時(shí)不細(xì)心，太大意，解題步驟隨意等，這些都是學(xué)生在解題過程中經(jīng)常犯的致命性的錯(cuò)誤．

有的問題學(xué)生解決起來十分的模糊，不能肯定解答過程是否正確，不去分析尋找最佳的解題方案，而是草率下筆而導(dǎo)致出錯(cuò)．

有的學(xué)生因?yàn)樾睦硭刭|(zhì)較差或有較強(qiáng)的心理壓力，在問題的解決過程中，突然出現(xiàn)思維真空，什么知識(shí)也想不起來，更有甚者連抄都抄錯(cuò)．

在反思階段的檢查中，學(xué)。生不敢或不想進(jìn)行檢查，有的學(xué)生在檢查過程中根本檢查不出自己的錯(cuò)誤；還有的學(xué)生認(rèn)為自己在檢查時(shí)，常常會(huì)把原來正確的回答改成錯(cuò)誤的回答．還不如干脆不檢查．學(xué)生出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因，可能是對(duì)與該問題相關(guān)的知識(shí)比較模糊，對(duì)這部分的知識(shí)沒有真正掌握，答題時(shí)舉棋不定；再加上在檢查的過程中仍然按原來的思路分析問題，或檢查時(shí)思維不嚴(yán)密，導(dǎo)致檢查時(shí)出錯(cuò)或根本檢查不出錯(cuò)誤．

我相信以下是每一個(gè)教師都常常碰到的問題．學(xué)生在解曾經(jīng)做過(但做錯(cuò))的并且教師還在課堂上分析過的問題出錯(cuò)．究其原因是，教師對(duì)問題的分析是

教師自己解決問題的方法和思路，絕大多數(shù)的學(xué)生不能把教師的解題思路內(nèi)化為自己的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，即所謂的“聽懂不一定會(huì)做”．當(dāng)然有的學(xué)生聽得一知半解或根本不能理解老師的解題思路．

當(dāng)然學(xué)生解題出錯(cuò)的原因是五花八門的，關(guān)鍵是教師怎樣找到幫助學(xué)生解決這些問題的辦法．

四、解決學(xué)生解題出錯(cuò)問題的對(duì)策

1．幫助學(xué)生構(gòu)建合理的認(rèn)知結(jié)構(gòu)

學(xué)生解題出錯(cuò)，主要是認(rèn)知結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題．這里指的認(rèn)知結(jié)構(gòu)不是簡(jiǎn)單知識(shí)的堆積過程，而是通過人腦對(duì)知識(shí)、方法、經(jīng)驗(yàn)等的加工、組織、簡(jiǎn)化、聯(lián)系、記憶、應(yīng)用等過程形成和發(fā)展起來的系統(tǒng)化的知識(shí)結(jié)構(gòu)，是人腦形成簡(jiǎn)明有序的信息加工和儲(chǔ)存的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)．

認(rèn)知結(jié)構(gòu)在解決科學(xué)問題的全過程中，始終起著極為重要的作用．如果學(xué)生對(duì)知識(shí)沒有進(jìn)行結(jié)構(gòu)化，在解題過程中就會(huì)出現(xiàn)“教師講了許多方法，就不知用哪種方法來解決問題”；“聽得懂，但自己動(dòng)手卻又無法解決”；“拿到問題不知從何人手”等等一系列的問題．因此，要幫助學(xué)生形成合理的認(rèn)知結(jié)構(gòu)是培養(yǎng)學(xué)生解決科學(xué)問題的能力的基礎(chǔ)．在平時(shí)的教學(xué)中，多數(shù)教師只幫助學(xué)生建構(gòu)概念和規(guī)律，很少幫助學(xué)生建構(gòu)解決問題的方法．針對(duì)這種情況在教學(xué)中應(yīng)該通過“一題多解”、“一題多變”、“多題歸一”幫助學(xué)生建構(gòu)解決問題的方法，也可以通過對(duì)“已經(jīng)解決得好的問題”及“教師講解的方法、思路”等進(jìn)行歸納，來建構(gòu)解決問題的方法．

2．訓(xùn)練學(xué)生解決科學(xué)問題的思維策略，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力

學(xué)生在解題過程中，不知道怎樣用文字、圖像、表格等來分析問題，即學(xué)生不知如何把問題形象化、具體化．

例如有這樣一道題：不用其他試劑，鑒別KCl、Ba(NO₃)₂、Na₂CO₃、Na₂SO₄、HCl五種無色的溶液．解該題時(shí)，如果學(xué)生能用表格形象的表征問題(如下表)，很快就能看出，取五種溶液中的任意一種，滴入其他四種溶液，通過觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象就可以鑒別出這五種溶液

在科學(xué)學(xué)科中有許多問題需要學(xué)生有形象表征能力才能解題，如受力分析、光路圖分析、電路圖分析、溶液題目的分析等．在解題過程中，通過讀、思、記等活動(dòng)，從整體到局部再到整體，對(duì)問題進(jìn)行考察，在頭腦中形成該問題整體的、形象的、動(dòng)態(tài)的、清晰的圖象，并與大腦中原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)發(fā)生相互作用，才能解決問題．

有的學(xué)生在檢查解題過程時(shí)無法檢出問題的所在，這主要是他們解題思維單一引起的，因?yàn)榻鉀Q科學(xué)問題．是一個(gè)抽象思維、形象思維、直覺思維共同作用的過程．順向思維與逆向思維相互結(jié)合，能徹底克服思維單一的不足．任何科學(xué)的問題都是由已知條件和未知量組成，解決科學(xué)問題就是要將已知條件和未知量結(jié)合起來．解決科學(xué)問題的一條思路是從未知量開始，把問題逐步分解，找出已知條件與未知量的關(guān)系(逆向思維)；另一條思路是從已知條件出發(fā)，根據(jù)題意，把問題分成幾個(gè)簡(jiǎn)單的問題來考慮，再找出與已知量的關(guān)系，把已經(jīng)找到的幾個(gè)簡(jiǎn)單問題的答案綜合起來．從而解出未知量(順向思維)．順向思維的缺點(diǎn)是思維的方向不明確，并容易走向錯(cuò)誤的方向，一旦進(jìn)入錯(cuò)誤方向就迷途難返；逆向思維的特點(diǎn)是方向明確，始終把未知量作為思維的出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行逆推，逆向思維的缺點(diǎn)是未知量與已知量的關(guān)系很難接通．因?yàn)樗袝r(shí)距離已知條件太遠(yuǎn)，其關(guān)系不容易被發(fā)現(xiàn)．因此，應(yīng)將順向思維和逆向思維結(jié)合起來進(jìn)行“雙向推理”，在進(jìn)行順向推理時(shí)，要充分利用已知條件，在進(jìn)行逆向推理時(shí)要確定“子目標(biāo)”．

例如有這樣一道題：在右面的方框內(nèi)填上哪種類型的鏡子?()

A．凸透鏡B．凹透鏡

C．平面鏡D．凹面鏡

一部分學(xué)生順向思維，認(rèn)為沒通過鏡子的兩條光線比通過鏡子后的兩條光線離得遠(yuǎn)，所以選A．如果教師指導(dǎo)學(xué)生逆向分析．根據(jù)光的可逆性，讓光線的方向反過來．平行光通過鏡子后變成了發(fā)散光，這樣學(xué)生就知道正確答案應(yīng)該選B．

由此可見，在解決科學(xué)問題時(shí)不能只從一個(gè)角度考慮問題，要變換思維的角度，克服思維定勢(shì)的消極影響．

思維定勢(shì)是人們?cè)谒季S中普遍存在的一種心理現(xiàn)象．它是指人們按照某種固定的思路和模式去考慮問題，表現(xiàn)為思維的傾向性和?？匦裕?/p>

在解題的過程中，思維定勢(shì)既具有積極的意義，又具有消極的影響．積極的思維定勢(shì)是指人們把自己頭腦中已有的思維模式恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用到新的問題中去，用于解決新的問題．消極的思維定勢(shì)是指人們把自己頭腦中已有的、習(xí)慣化了的思維方式不恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用到新的問題解決中，不善于變換思考問題的角度．消極的思維定勢(shì)是我們解題中的最主要障礙之一．

要克服思維定勢(shì)，考慮問題就要從多角度進(jìn)行．培養(yǎng)學(xué)生的比較能力，對(duì)相識(shí)的問題要特別謹(jǐn)慎，在解題過程中盡量追求“一題多解”的發(fā)散思維．注意命題者所沒的思維和信息的“陷阱”．教師分析一切問題應(yīng)從學(xué)生的概念認(rèn)知結(jié)構(gòu)、規(guī)律認(rèn)知結(jié)構(gòu)出發(fā)，盡力消除學(xué)生對(duì)問題的模糊認(rèn)知．讓學(xué)生吃透知識(shí)，吃準(zhǔn)知識(shí)．實(shí)踐證明，培養(yǎng)學(xué)生良好的思維習(xí)慣，是決定解題成敗的關(guān)鍵．

3．分析學(xué)生解題出錯(cuò)的心理因素，訓(xùn)練學(xué)生的m理素質(zhì)

本校八年級(jí)共有900多名學(xué)生．發(fā)放了800份問卷，收回787份，其中有效問卷769份．統(tǒng)計(jì)結(jié)果如下：

我校初中學(xué)生各項(xiàng)量表高焦慮人數(shù)和百分率

適度的學(xué)習(xí)焦慮，這是一種比較正常的心理現(xiàn)象，它不僅不會(huì)影響學(xué)習(xí)，而且在一定程度上促進(jìn)學(xué)習(xí)，對(duì)問題的解決有一定的幫助，如果學(xué)生學(xué)習(xí)焦慮過強(qiáng)，就一定影響到學(xué)習(xí)及問題的解決．在考試中受緊張、不安、擔(dān)心、憂慮、恐懼等情緒的影響．會(huì)導(dǎo)致解題的思維受阻．或者思維不嚴(yán)密，或者有的學(xué)生由于怕難半途而廢．

教師要認(rèn)真分析學(xué)生解題出錯(cuò)的心理因素，平時(shí)要訓(xùn)練學(xué)生的心理素質(zhì)，調(diào)整好考試時(shí)的心態(tài)．對(duì)情緒緊張的學(xué)生，教師要教他們自我放松．解題時(shí)要求學(xué)生有嚴(yán)格的思維，盡量做到每一步都有根有據(jù)．只有這樣才能提高學(xué)生的自信心，提高學(xué)生的心理素質(zhì)．