在師生對(duì)話中培養(yǎng)學(xué)生的高階思維能力

許貞梅

[摘 ? 要]高階思維中的分析、評(píng)價(jià)及創(chuàng)新是思維的高層次目標(biāo)，是對(duì)問題進(jìn)行拓展，可以創(chuàng)造性地解決問題。文章以壓強(qiáng)與浮力知識(shí)為例，探討學(xué)生高階思維的形成。

[關(guān)鍵詞]師生對(duì)話;高階思維;疑惑

[中圖分類號(hào)] ? ?G633.7 ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] ? ?A ? ? ? ?[文章編號(hào)] ? ?1674-6058（2020）32-0054-02

美國(guó)教育心理學(xué)家布魯姆根據(jù)思維的復(fù)雜程度將思維過程分為以下幾部分：知道、理解、應(yīng)用、分析、評(píng)價(jià)及創(chuàng)新，其中知道、理解、應(yīng)用是思維的低層次目標(biāo)，是完成學(xué)習(xí)任務(wù)中的知識(shí)與技能下的基本思維，是解決書本中知識(shí)的基本技能，而分析、評(píng)價(jià)及創(chuàng)新則是思維的高層次目標(biāo)，是對(duì)問題進(jìn)行拓展，甚至創(chuàng)造性地解決問題，[1]是提升學(xué)生核心素養(yǎng)的重要組成部分之一，需要在平時(shí)教育教學(xué)及知識(shí)歸納中不斷培養(yǎng)。

壓強(qiáng)與浮力是力學(xué)學(xué)習(xí)的重難點(diǎn)部分，是學(xué)習(xí)物理的重點(diǎn)部分，更是學(xué)生高階思維形成的關(guān)鍵部分，其中存在一些有待解決的疑難問題，如壓力與重力的異同比較、增大與減小壓強(qiáng)的方法、液體內(nèi)部壓強(qiáng)特點(diǎn)、大氣壓強(qiáng)知識(shí)、浮力及物體的浮沉條件等。解決好以上疑難點(diǎn)，將會(huì)使學(xué)生壓強(qiáng)與浮力的學(xué)習(xí)更上一層。下面以師生問答為例進(jìn)行簡(jiǎn)單分析。

【學(xué)生1】壓力有時(shí)與重力有關(guān)，有時(shí)又與重力毫無(wú)關(guān)系，請(qǐng)問壓力與重力之間存在什么異同點(diǎn)？

【教師答疑】表1從產(chǎn)生原因、方向、作用點(diǎn)、施力物體、聯(lián)系、注意點(diǎn)等多方面，對(duì)壓力與重力的異同進(jìn)行比較，這里關(guān)鍵是理解當(dāng)物體放在水平地面上時(shí)，物體對(duì)地面壓力的大小等于物體受到重力的大小。

【學(xué)生2】如圖1，一只小貓被困在屋頂，要想成功營(yíng)救它，就必須經(jīng)過一塊玻璃屋頂，且空間有限，你只能直立從玻璃上走過，玻璃上標(biāo)明的能承受的最大壓強(qiáng)為15 000 Pa。

請(qǐng)你運(yùn)用學(xué)過的知識(shí)營(yíng)救這只可愛的小貓。

【教師答疑】要營(yíng)救屋頂被困的小貓，關(guān)鍵是一個(gè)成年人直立從玻璃上走過時(shí)，對(duì)玻璃的壓強(qiáng)是否超過其能承受的最大值，假設(shè)成年人的重力[G=600 N]，每只腳接觸地面的面積約[S=170 cm2]， 直立行走是單腳著地的，則人對(duì)玻璃的壓強(qiáng)為[p=FS=600 N0.017 m2=3.5×104Pa>1.5×104Pa]，顯然人不能直接在玻璃上行走，因此，需要減小對(duì)玻璃的壓強(qiáng)，可以增大人與玻璃接觸面的受力面積，即在玻璃屋頂上鋪上一塊較長(zhǎng)的輕質(zhì)木板，則輕質(zhì)木板的面積最小值應(yīng)為S1，以玻璃承受的最大壓強(qiáng) [pmax=1.5×104Pa]為例，則[S=Fpmax=600 N1.5×104Pa=0.04 m2]。

總結(jié)：在玻璃屋頂上鋪上一塊面積為0.04 m2的輕質(zhì)木板，人可以從木板上走過去營(yíng)救小貓。

【學(xué)生3】演示實(shí)驗(yàn)：拿一個(gè)氣球，向里面灌水，結(jié)果灌滿氣球后，氣球稍稍鼓起。然后在氣球上接一根1m長(zhǎng)的細(xì)管（廢輸液管即可），繼續(xù)灌水，結(jié)果氣球爆破。為什么一根細(xì)管有這么大的效果呢？

【教師答疑】液體內(nèi)部向各個(gè)方向都有壓強(qiáng)，液體壓強(qiáng)大小與液體密度和深度有關(guān)，在同種液體中，液體內(nèi)部壓強(qiáng)隨深度增加而增大，本題中1m長(zhǎng)的細(xì)管可以產(chǎn)生壓強(qiáng)為104Pa，這么大的壓強(qiáng)足以使一個(gè)氣球爆破，這就如同潛水員在深淺不同的水域，需要使用不同的潛水服一樣[2]。

【學(xué)生4】將玻璃杯裝滿水，用硬紙片蓋住玻璃杯口，用手按住，并倒置過來(lái)，放手后硬紙片沒有掉下來(lái)，再慢慢地把杯口向各個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)一周，硬紙片仍沒有掉下來(lái)，這是為什么？

【教師答疑】氣體由于受重力作用且具有流動(dòng)性，氣體內(nèi)部存在壓強(qiáng)，所以硬紙片沒有掉下來(lái);氣體內(nèi)部向各個(gè)方向都存在壓強(qiáng)，所以杯口向各個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)一周后硬紙片也掉下來(lái)，這些都是大氣壓強(qiáng)作用的結(jié)果。最著名的證明大氣壓強(qiáng)存在的實(shí)驗(yàn)有馬德堡半球?qū)嶒?yàn)，生活中還有鋼筆吸墨水、瓶口吞雞蛋、吸管吸飲料、瓷磚上的吸盤等利用大氣壓強(qiáng)的事例。

【學(xué)生5】如圖2所示，如果塑料瓶中有一個(gè)乒乓球，你有沒有辦法手不碰塑料瓶就可以拿到乒乓球？

【教師答疑】取出乒乓球，可利用浮力及物體的浮沉條件，浸在液體（或氣體）中的物體會(huì)受到向上的浮力，如果浮力大于重力，物體就會(huì)上浮。本題中塑料瓶中有一個(gè)乒乓球，可以往塑料瓶中灌水。隨著往塑料瓶中灌的水越來(lái)越多，乒乓球會(huì)逐漸往上浮起來(lái)，最終隨著瓶中水面上升到瓶口，乒乓球也漂浮到瓶口。生活中的密度計(jì)、輪船、潛水艇、氣球、飛艇等都是浮力知識(shí)的應(yīng)用[3]。

【學(xué)生6】如圖3是大魚與小魚在水底下的辯論，請(qǐng)問是大魚說的正確，還是小魚說的正確？為什么？

【教師答疑】物體所受的浮力大小與物體排開液體的體積和液體的密度有關(guān)，物體排開液體的體積越大，液體密度越大，則物體受到的浮力越大。物體浸沒在液體中時(shí)，所受浮力的大小與其在液體中浸沒的深度無(wú)關(guān)。本題中小魚雖然處在深處，但是排開水的體積小，受到的浮力小，大魚雖然處在淺處，但是排開水的體積大，因此受到的浮力較大。

如果魚要上浮，需要脹大自己的魚鰾，這樣排開水的體積變大，浮力大于重力時(shí)就會(huì)上浮，反之，當(dāng)魚想下沉?xí)r，會(huì)排出魚鰾中的氣體，這樣排開水的體積變小，浮力小于重力時(shí)會(huì)下沉，當(dāng)浮力等于重力時(shí)會(huì)懸浮，因此，魚是靠魚鰾來(lái)實(shí)現(xiàn)上浮和下沉的。

[ ? 參 ? 考 ? 文 ? 獻(xiàn) ? ]

[1] ?王帥.國(guó)外高階思維及其教學(xué)方式[J].上海教育科研，2011（9）：31-34.

[2] ?李仰.一題到一類，關(guān)于壓強(qiáng)及浮力難題教學(xué)的突破[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2019（5）：12-15.

[3] ?王建啟.從教師角度談“浮力產(chǎn)生的原因”的教學(xué)[J].理科考試研究，2017（14）：41-43.

（責(zé)任編輯 南 賓）