中學(xué)科學(xué)解題教學(xué)中的思維導(dǎo)圖

王健

中學(xué)科學(xué)的學(xué)習(xí)內(nèi)容包括物理、化學(xué)、生物、地理，所涉的知識(shí)點(diǎn)多、面廣，但當(dāng)前學(xué)生的學(xué)習(xí)依舊處于一個(gè)比較低效的狀態(tài)，課堂以教師為主體，學(xué)生通常是被動(dòng)地獲取知識(shí)，被動(dòng)地完成教師布置的任務(wù)，很少會(huì)主動(dòng)探究、整理、消化。

在中學(xué)科學(xué)的學(xué)習(xí)過程中，對(duì)科學(xué)學(xué)習(xí)中的審題，只能模仿教師曾經(jīng)講解過的題目，一旦題目比較新穎，就無從下手;對(duì)科學(xué)課中的一些難題，大多數(shù)學(xué)生存在畏難情緒，盡管學(xué)生會(huì)去做，但會(huì)浪費(fèi)大量的時(shí)間與精力;對(duì)科學(xué)學(xué)習(xí)中的某個(gè)知識(shí)點(diǎn)的變式訓(xùn)練，學(xué)生不能舉一反三，大多只是舉三反一，浪費(fèi)了大量時(shí)間;對(duì)題目中涉及物理、化學(xué)和生物的綜合性題目，更是不知從何下手。

一、運(yùn)用思維導(dǎo)圖解題的策略

針對(duì)科學(xué)解題中存在的低效現(xiàn)象，教師可以嘗試用思維導(dǎo)圖這一學(xué)習(xí)工具來破解。思維導(dǎo)圖是一種將放射性思考具體化的工具，所說的放射性思考是人類大腦的自然思考方式，每一種進(jìn)入大腦的資料，不論感覺、記憶或是想法─包括文字、數(shù)字、號(hào)碼、線條、顏色等都可以成為一個(gè)思考中心，并由此向外發(fā)散出成千上萬的關(guān)節(jié)點(diǎn)，讓其與中心主題構(gòu)成連接，而且這每一個(gè)連接又可以成為另一個(gè)中心主題，再向外發(fā)散出成千上萬的關(guān)節(jié)點(diǎn)，呈現(xiàn)出放射性的立體結(jié)構(gòu)。這些關(guān)節(jié)的聯(lián)結(jié)就可以被視為是我們的記憶，即個(gè)人數(shù)

據(jù)庫(kù)。

1.呈現(xiàn)解題方法的挖掘過程，體會(huì)解題的“切入點(diǎn)”

審題是解題的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，也是解題的“切入點(diǎn)”，這就要求我們要弄清問題，明確題目的條件、要求和相互間的關(guān)系，充分挖掘題目中的隱含條件與所求之間的內(nèi)在聯(lián)系。借助思維導(dǎo)圖的強(qiáng)大圖文并重的功能，可以在審題教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生積極建構(gòu)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)圖形，對(duì)他們的思維能力進(jìn)行啟發(fā)、輔導(dǎo)和因材施教。即，可以從審題出發(fā)，找到關(guān)鍵詞，對(duì)題目的信息進(jìn)行發(fā)現(xiàn)、辨認(rèn)與轉(zhuǎn)譯，從而實(shí)現(xiàn)解題。

【例1】（2011·杭州）將一袋大米放在勻速向右運(yùn)動(dòng)的輸送帶上，開始米袋與輸送帶間有一段距離的相對(duì)滑動(dòng)，然后米袋隨輸送帶一起勻速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)輸送帶突然制動(dòng)時(shí)，米袋會(huì)繼續(xù)向前滑動(dòng)一段距離后停下?；卮鹣铝行☆}，請(qǐng)選填以下合適的字母標(biāo)號(hào)。

A.受到方向向右的摩擦力

B.受到方向向左的摩擦力

C.不受力

（1）米袋剛放上輸送帶的瞬間，米袋在水平方向上受力情況為 。

（2）當(dāng)米袋隨輸送帶一起勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，米袋在水平方向上受力情況為 。

（3）當(dāng)輸送帶突然制動(dòng)時(shí)，米袋在水平方向上受力情況為 。

這道題主要考查學(xué)生在應(yīng)用摩擦力概念時(shí)，是否會(huì)與其他概念發(fā)生沖突，產(chǎn)生錯(cuò)誤的結(jié)果。例如，米袋剛放上輸送帶的瞬間，在水平方向上會(huì)受到向左的摩擦力，則米袋相對(duì)于傳送帶向右滑動(dòng)，所以米袋的速度會(huì)大于傳送帶的速度，而這與實(shí)際情況相反。通過對(duì)上面摩擦力的分析，學(xué)生要知道如何分析是否存在摩擦力、物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向及摩擦力的方向（見圖1）。

思維導(dǎo)圖運(yùn)用一些關(guān)鍵詞─剛放上時(shí)、一起勻速運(yùn)動(dòng)、突然制動(dòng)，這迫使學(xué)生將注意力集中在問題的關(guān)鍵點(diǎn)上，同時(shí)讓他們的思緒可以任意馳騁，聯(lián)想方法也可以擴(kuò)展到極致，并抓住問題的本質(zhì)，機(jī)智靈活地解決問題，從而提高審題能力，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，達(dá)到事半功倍的效果。通過使用關(guān)鍵詞，強(qiáng)迫學(xué)生在解題時(shí)要思考題目的要點(diǎn)，即關(guān)注“切入點(diǎn)”，而關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)間的連線則會(huì)引導(dǎo)我們積極主動(dòng)地思考，把精力集中在關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)上，抓住解題的“切入點(diǎn)”。

2.展現(xiàn)思維的發(fā)散過程，體驗(yàn)解題的“突破口”

思維導(dǎo)圖是一種新的創(chuàng)意，可以展現(xiàn)思維的發(fā)散過程，通過分析條件與目標(biāo)的聯(lián)系，讓學(xué)生體驗(yàn)解題的“突破口”，明確問題的條件與目標(biāo)。若能成功地越過“突破口”，就能突破常規(guī)，常規(guī)邏輯被顛覆也就有了張力。一個(gè)好的思維導(dǎo)圖，能讓學(xué)生把每一種感覺、記憶、思維、可能的聯(lián)想用文字或圖形表達(dá)出來，也就會(huì)出現(xiàn)圍繞中心概念的多種表達(dá)，不斷地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，將他們的思維方法激發(fā)出來，快速地聯(lián)想與題目相關(guān)的且有內(nèi)在聯(lián)系的知識(shí)點(diǎn)，找到“突破口”，指明解題的方向。

【例2】把重力為4.9N、體積為5×10-4m3的物體浸沒在盛有水的容器中，溢出的水的重力為2N，則物體受到水的浮力大小為 N，物體將處于 狀態(tài)。

在教學(xué)中，學(xué)生往往認(rèn)為物體受到水的浮力大小是2N，物體處于沉底狀態(tài)。之所以出現(xiàn)這一情況，主要是因?yàn)闆]有找到“突破口”，學(xué)生頭腦中關(guān)于浮力大小的影響因素還處于一片混沌狀態(tài)。雖然已做過實(shí)驗(yàn)，但由于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容只是驗(yàn)證物體的浮力與物體排開液體重力的關(guān)系，對(duì)溢水杯必須要裝滿水沒有給予重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)，使得學(xué)生缺少對(duì)溢水杯裝滿水的深刻體驗(yàn)，因此，本題的“突破口”是溢水杯有沒有裝滿水，使尋找題目的“突破口”成為解題的關(guān)鍵。

此外，抓住解題的“突破口”，還需要相應(yīng)地尋找一些解題依據(jù)（如公式、原理、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象等），進(jìn)而展開解題思路，構(gòu)思解題步驟，實(shí)施科學(xué)解題。

3.體現(xiàn)題組的變化過程，感悟思想方法的“歸納點(diǎn)”

教師在對(duì)題目進(jìn)行變式訓(xùn)練時(shí)，要讓學(xué)生感悟到解題方法的“歸納點(diǎn)”，運(yùn)用思維導(dǎo)圖，能將一道靜態(tài)封閉的題目從不同角度、層次、方法、側(cè)面等出發(fā)變化為一個(gè)動(dòng)態(tài)開發(fā)的題目，通過層層啟發(fā)引導(dǎo)、歸納總結(jié)，讓他們可以舉一反三、觸類旁通、靈活應(yīng)用。

感悟“歸納點(diǎn)”不僅能讓學(xué)生的思維不斷地被激發(fā)出來，而且還會(huì)使他們嘗到學(xué)習(xí)的成就感和幸福感，既加深學(xué)生對(duì)科學(xué)課上所學(xué)知識(shí)的理解和掌握，又能提高他們的分析水平，可謂一舉兩得。利用思維導(dǎo)圖能設(shè)計(jì)出對(duì)同一知識(shí)點(diǎn)的變式，從而讓學(xué)生感悟解題過程對(duì)知識(shí)點(diǎn)的“歸納總結(jié)”。

【例3】將混有少量氧化銅粉末的鐵粉，放入盛有稀硫酸的燒杯中，充分反應(yīng)后有部分鐵剩余，過濾后溶液中含有的溶質(zhì) 。

A.有CuSO4和FeSO4

B.有H2SO4和FeSO4

C.只有FeSO4

D.只有H2SO4

在解答這類題目時(shí)，教師要在引導(dǎo)學(xué)生思考、分析的同時(shí)，讓他們對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行歸納，對(duì)金屬的活動(dòng)性順序以及酸的一些相關(guān)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行有序歸納，這對(duì)變式訓(xùn)練非常有幫助。而且，通過這道題目，教師可以讓學(xué)生思考：如果將混有少量氧化銅粉末的鐵粉放入盛有稀硫酸的燒杯中，充分反應(yīng)后有部分鐵剩余，過濾后，濾紙上留下的固體物質(zhì)是什么。還可以讓學(xué)生思考：如果向氧化銅和鐵粉的混合物中加入一定量的稀硫酸并微熱，當(dāng)反應(yīng)停止后，濾出不溶物，并向?yàn)V液中插入鐵片，觀察到鐵片上無任何變化，試問不溶物中的物質(zhì)有哪些，是否含銅或鐵。這是因?yàn)槲覀兏鶕?jù)酸的性質(zhì)會(huì)知道Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，CuO+H2SO4=CuSO4+H2O，因鐵有剩余，根據(jù)金屬的活動(dòng)性順序知道Fe+CuSO4= FeSO4+Cu，所以例3中過濾后的溶液中含有的溶質(zhì)只有FeSO4。

現(xiàn)代認(rèn)知心理學(xué)研究表明，學(xué)生只有通過變式練習(xí)，才能在碰到新的與教材不同或在完全不同的情境時(shí)，具有識(shí)別題目的能力，迅速做出正確的行為反應(yīng)，解決新問題，才不致產(chǎn)生錯(cuò)誤。同時(shí)，進(jìn)行變式訓(xùn)練后，學(xué)生可以很好體會(huì)到什么是觸類旁通和舉一反三，嘗到成功的喜悅，在一系列問題的解決中，培養(yǎng)自己思考問題的邏輯性、層次性以及解題的思維能力。

4.凸顯綜合性題目的內(nèi)在聯(lián)系，感受綜合問題的“整合點(diǎn)”

科學(xué)課的練習(xí)題目中往往會(huì)出現(xiàn)涉及物理、化學(xué)、生物等知識(shí)點(diǎn)的綜合性問題，利用思維導(dǎo)圖解決綜合性問題，并將題目中的知識(shí)點(diǎn)以網(wǎng)狀的形式整合出來，讓學(xué)生清晰地了解題目的“整合點(diǎn)”。這不僅有利于學(xué)生學(xué)會(huì)如何分析問題，如何思考問題，如何解決問題，而且有利于他們進(jìn)行題后反思。

【例4】將一塊塑料板放入50℃的硝酸鉀飽和溶液中，塑料板漂浮于液面上，將溶液降溫到20℃時(shí)，可觀察到的現(xiàn)象是 ;若要看到塑料板上浮，應(yīng)采用的方法是 。

這道題主要考查影響固體溶解度的外在因素─溫度，需要弄清固體的溶解度和溫度之間的關(guān)系。硝酸鉀的溶解度隨溫度升高而增大，降低溫度，就會(huì)析出晶體，溶液中的硝酸鉀含量就會(huì)減小，溶液的濃度就會(huì)降低，溶液的密度就會(huì)減小，從而導(dǎo)致塑料塊下沉。如要使其上浮，則必須使溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大，溶解度升高，方法可以是升溫或加入其他溶質(zhì)。即本道題需要將物理、化學(xué)的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行“整合”，思考影響浮力的因素、漂浮的相關(guān)特點(diǎn)、溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、溶液濃度與密度的關(guān)系等。因此，本題中若將溶液溫度降低到20℃時(shí)，可以看到燒杯底部有晶體析出，塑料塊下沉;若想讓塑料板上浮的話，可以升高溫度，加入其他溶質(zhì)如氯化鈉固體，或者是升高溫度后再加硝酸鉀固體等（見圖2）。

從這個(gè)思維導(dǎo)圖中，我們可以讓學(xué)生清晰地明白該題所用的知識(shí)點(diǎn)和學(xué)科間的整合內(nèi)容，還能讓他們掌握一定的解題思想、方法以及解題技巧，因此，可以說思維導(dǎo)圖是教師進(jìn)行解題時(shí)的有效工具，也是學(xué)生學(xué)習(xí)的好助手。

二、思維導(dǎo)圖在解題教學(xué)中的實(shí)施效果

通過運(yùn)用思維導(dǎo)圖的教學(xué)實(shí)踐，筆者發(fā)現(xiàn)70%的學(xué)生會(huì)利用思維導(dǎo)圖進(jìn)行解題，能夠獨(dú)立審題和思考，基本上消滅科學(xué)課堂上“聽得懂、做不來”的現(xiàn)象，讓他們獲得較為成功的體驗(yàn)，提高他們學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣和自信心以及較強(qiáng)的求知欲望。

第一，有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。運(yùn)用思維導(dǎo)圖進(jìn)行解題教學(xué)，可以鼓勵(lì)學(xué)生積極思維，隨時(shí)展開想象的翅膀，大膽地把自己分析到的、聯(lián)系到的有關(guān)條件和知識(shí)用思維導(dǎo)圖羅列出來，真正成為學(xué)習(xí)的主人，調(diào)動(dòng)其學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。

第二，幫助學(xué)生找到適合自己的方法，提高解題能力。思維導(dǎo)圖采用“關(guān)鍵詞”方法，可以使學(xué)生將注意力集中于問題的“切入點(diǎn)”“突破點(diǎn)”“歸納點(diǎn)”“整合點(diǎn)”，讓他們抓住問題的本質(zhì)，發(fā)掘已知條件之間的各種關(guān)聯(lián)，找到已知條件與目標(biāo)間的各種關(guān)系，機(jī)智靈活地采用不同方法來解決問題，提高解題能力。同時(shí)，能讓學(xué)生找到適合自己的學(xué)習(xí)方法，逐步養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，提高自主能力，舉一反三，達(dá)到事半功倍的效果。

第三，課堂容量大，操作簡(jiǎn)單，可以使學(xué)生思維擴(kuò)容。教學(xué)的本質(zhì)是解決學(xué)生知與不知的矛盾，使他們從未知到已知，從片知到全知，由知少到知多，從錯(cuò)知到正知，幫助他們從現(xiàn)有水平達(dá)到可能的發(fā)展水平。在畫思維導(dǎo)圖的過程中，學(xué)生不再是被動(dòng)地接受知識(shí)，也會(huì)努力地進(jìn)行思考，輸出自己發(fā)現(xiàn)的條件，然后與同學(xué)、教師交流，不斷地學(xué)會(huì)分析問題的方法。思維導(dǎo)圖以簡(jiǎn)潔明了的圖形表現(xiàn)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，形象地呈現(xiàn)出各條件之間、條件與問題之間的聯(lián)系，操作簡(jiǎn)單，能有效地促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行有意義的學(xué)習(xí)。

思維導(dǎo)圖是一種學(xué)習(xí)和思維的有效工具，能幫助學(xué)生將頭腦中的想法外化于紙上，并用線條將其連接起來，形成系統(tǒng)的知識(shí)模塊，培養(yǎng)其發(fā)散性思維和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，有利于師生互動(dòng)和生生互動(dòng)，提高課堂的實(shí)效。尤其是在進(jìn)行審題分析時(shí)，能夠有效地發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵詞;在解決難題時(shí)，能實(shí)現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)的梳理與整合;在進(jìn)行變式訓(xùn)練時(shí)，能夠舉一反三，融會(huì)貫通;在處理綜合性題目時(shí)，能達(dá)成知識(shí)點(diǎn)由點(diǎn)狀向網(wǎng)狀拓展。

（作者單位：浙江省杭州啟正中學(xué)）

（責(zé)任編輯：孫建輝）