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运用发散思维训练 促进学生学科核心素养发展

 GXF360 2019-12-07

在科技飞速发展的时代,社会需要越来越多的创新型人才。具有高阶思维能力者,他们才有能力将新信息与已知信息联系起来,创造性地解决问题[1]。而与创造性思维关系密切的是发散思维,因为两者具有许多相同特点,并且创造性思维的本质和特征最集中体现在发散思维上。

2017年颁布的课程标准明确提出高中物理课程要注重培养学生物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任等方面的育人价值。所以物理课程不仅要注重科学知识的传授、技能的训练,更要注重对学生创新意识、创新思维和创新能力的培养。

发散思维与物理学科核心素养

发散思维是指从一个目标出发,沿各种不同的途径去思考、探求多种答案的思维。创造性思维以发散思维为核心,因此,也有人以发散思维的特点来代表创造性思维的特点。心理学家吉尔福特指出:“人的创造力主要依靠发散性思维,它是创造思维的主要部分。”想象是人脑创新活动的源泉,联想使源泉汇合,而发散思维就为这个源泉的流淌提供了广阔的通道。

1.组合发散思维与辐射发散思维

组合发散思维是以某一事物为发散点,尽可能多地把它与别的事物进行组合成为新事物,它的特点是突出联系性和逻辑性[2]。如发挥想象思维把水流与电流联系在一起,就能够把电流更形象地理解,两点之间的电势差类似于在引力场中两点之间重力所做功mgh中的gh,电流从高电势向低电势流动类似于水从高往下流动,电力做功类似于重力做功等。

(2)提升企业规模。通过对企业规模、企业财务状况、企业存续时间、管理层的环境意识等一系列重污染企业环境行为影响因素的分析发现,企业规模越大、企业财务状况越良好、企业存续时间越长、管理层的环境意识越高的重污染企业往往更趋向于追求经济效益与环境保护的协调一致。由此看来,政府可以从控制企业规模及提升管理层素质等方向改进环境管理政策,例如,严厉查处重度污染的“小作坊”和违规排放的小型重污染企业,对大型重污染企业的管理层进行环保意识培训等,从而降低政府对重污染企业的管控难度。

辐射发散思维是从一个事物的核心出发,尽可能多地联系与它相关的内容,并且向各个方向和层次进行发散。如弹簧可以测重力、摩擦力、弹力、浮力的大小等,从而假设、推理和验证弹簧形变量与力的大小成正比关系,接着也可以探究其他物体的弹性形变量与力的大小的关系。又如每日称自己的质量便是参考系思想的综合应用,是与世界计量单位千克器对比而得出的精确质量等。

2.因果发散思维与关系发散思维

因果发散思维是指事物之间普遍存在着联系,看似不相干的事物,往往存在着质的联系,并且很多关系不是很清晰,它的特点便是以原因和结果为中心。如大气密度变大而其浮力也会变大,提出人和动物类似于潜艇的问题,想象鸟与空气阻力、动车与空气阻力、火箭与空气阻力的关系等。

图1 标准化思维的凹透镜光路图

图2 创新性思维的凹透镜光路图

所谓关系发散思维,便是“有一百个读者,就有一百个哈姆雷特”,不同的角度观察便会得到不同的结论[2-3]。它的特点是复杂性与联系性并存,标准与依据呈现多元关系。如凹透镜的光路图中,图1的标准化思维较强,适合考试技能的强化,而从美学、省材料、创新的角度思考的话,图2更佳。

满足结合律和分配率的运算符号函数π,可以选取为多边矩阵⊕本身,此运算也与矩阵的阶数没有限制,但是在结果张量矩阵不能进行加法运算时,可以取运算符号函数π,的所有元素的和,所有数值是可以进行加法运算的。

3.头脑风暴发散思维与特性发散思维

头脑风暴发散思维是指很多想法是可以互相激励、相互补充的,从而转移我们的关注点和兴奋点,促进思维的发散与创新。它的特性是1+1≥2、自由摄像、延迟评判、不同追求等。如讲解重力的方向时介绍贝加尔湖有色楞格河等336条大小河川注入,但是只有一个河流流出。对此展开思维风暴后对地质结构、水平方向、竖直向下、表面张力、快速流出等都会有一个更深刻的理解,有利于逻辑思维与发散思维的培养和发展。

特性发散思维是指任何一个事物,它的每个现象、形态、性质都可以启发不同的思维。如液体有热胀冷缩特性,从而设计温度计、破坏容器,也带来了发动机技术的困难;太空中虽然没有“重力”,但物质还保留其热胀冷缩的特性等。

以发散思维训练促进学生物理学科核心素养发展

物理学科具有逻辑性强、科学思想丰富、研究方法多等学科特点[4],因此,教师的思维模式不应仅仅局限于书本,要从多个方面、多个角度设计和实施发散思维训练,提升学生的学科核心素养、创新思维和创新能力。

1.优化书本实验,强化物理观念

高中物理重力这一节课中讲解“重心”这一知识点时对于质量分布均匀、形状规则的物体,学生根据初中物理知识以及实际生活经验会轻易推导出重心与它的几何中心的重合(如乒乓球的重心)。再进行辐射发散思维训练,对质量分布均匀但形状不规则的物体(如形状不规则的薄纸张等)又怎样确定其重心?强化学生应用实验探究的意识,鼓励学生应用悬挂法来确定物体重心,因为悬挂的物体静止时由于二力平衡,悬挂线必须处于重力方向所在的竖直方向。在工程中有些形体虽然比较复杂,但往往是由一些简单形体的组合,这些形体的重心通常是已知的或易求的。运用组合发散思维可以了解在规则形体上切去一部分,例如钻一个孔等,则在求这类形体的重心时,可以认为原形体是完整的,只是把切去的部分视为负值。再进行头脑风暴,启发学生用两个悬挂线会怎么样?教师要深层发掘教材中的发散思维因素,鼓励学生以实验分析问题的意识,强化物理学实验的观念。

2.注重培养学生的科学思维和发散思维

科学分析悬挂法可以测出质量分布均匀但形状不规则的薄纸张的重心,科学推导出不能测量厚纸张的原因。进行关系发散思维就会发现问题出在纸张的薄厚,进一步分析就会明白薄纸张可以想象为一个理想的二维物体,而厚纸张则不能,因为它是一个三维物体,从而逐步培养学生严谨的科学思维。再实施头脑风暴引导学生深度思考,如果有一个质量不均匀的三维物体,又该如何寻找其重心?

1.逐步完善留守儿童教育机制。学校应该积极建立工作小组,主张让学生们拥有一个和谐的成长空间,校长应该发挥出作用,班主任也需要落实实际的行动,少先队做好辅助支持。

3.助力学生科学探究的过程

教师拿出一个形状不规则的土豆,让学生独自思考分析5 min后,在小组内进行讨论和评估,让学生在小组内充分讨论各自的实验设计的逻辑性和科学性。之后引导学生查阅测量土豆重心的相关资料,要让学生参与并经历教师课前高维度设计好的探究过程,感悟探究过程,分享探究成果。最后由教师进行主导。首先,用一根线悬挂起土豆寻找重力所在的竖直方向,然后,用薄刀在土豆上确定和记录该竖直线所在的竖直平面;其次,同样的方法确定和记录第二个竖直平面,并告诉学生土豆的重心应该在这两个竖直面相交的一条线上;最后,同样方法确定第三个竖直面,寻找线和面的焦点,找出土豆的重心。在课堂上进行试验不仅需要宏观的顶层设计、中观的教学目标的分化,更加依赖于微观实验过程的高维度智慧设计和布置工作。教师在课堂上创造性地设计并开展发散思维的训练,培养学生创新能力,以及发现问题、解决问题的能力,培养一定的批判性思维,从而达到逐步提高学生物理学科核心素养的目的。

4.打造培养学生科学态度与责任的全新教学

对于均质物体,如在几何形体上具有对称面、对称轴或对称中心,则该物体的重心或形心必在此对称面、对称轴或对称中心上,可联想立地式电风扇、扎马步、不倒翁、交通工具和机械设备的设计、研制等。运用因果发散思维解释过于复杂或质量分布不均匀的物体时,其重心常用实验方法来确定,并且讲述重心在工程中具有的重要意义。例如,水坝的重心位置关系到坝体在水的压力作用下能否维持平衡;飞机的重心位置设计不当就不能安全稳定地飞行和着陆;构件截面的重心(形心)位置将影响构件在载荷作用下的内力分布规律,与构件受力后能否安全工作有着紧密的联系。

农机深松整地技术是现代农业生产中必不可少的一项,是利用机械对土壤进行深耕、深翻、施肥的重要过程,其重要性体现在以下几个方面:

总之,物理学科核心素养是学生发展的关键素养,是个体发展所需要的众多素养中最关键、最核心的素养。核心素养不是指数量众多的、满足人类基本生存需求的素养,而是指少数的、能够促进人向上发展的素养。核心素养的关键性不是由个体决定的,而是由课堂教学和实践整体决定的,是特定时间、特定空间、特定训练对于个体多种素养的集中反映。

发散思维的教学实践与探索

笔者开展为期5个月的物理课堂发散思维训练,利用“发散思维后测”与“发散思维前测”的实验数据进行比较,以检验此训练对学生发散思维的影响,并通过“Z检验法”来检验两组样本平均值的差异性(如表1所示)。

表1 前测后测成绩分析

班级人数平均分标准差Z值P值显著性前测4931.518.421.97<0.05显著后测4935.109.60

由表1可以看出,Z值1.97,P<0.05,说明前测成绩与经过半学期训练的后测成绩存在显著差异。针对发散思维的三个特性进行比较分析结果表明,学生发散思维的流畅性、灵活性和独特性均有所提高。

通过以上分析可见,发散性思维的训练过程与我们学习生活紧密联系[5],并不是想象的那样深不可测,关键在于教师首先要有训练发散思维和创新思维的意识[6];其次,在课堂教学中注重并高维度设计发散思维训练,智慧策划发散思维训练方式,精心布置和指导发散思维训练过程;最后,要结合课堂生成的信息,及时调整并改进训练发散思维的课堂教学设计,以逐步提高学生创新能力和物理学科核心素养。

近年来,研究发现,几种严重的药物超敏反应具有很强的遗传易感性,尤其是利用免疫应答关键分子(MHC)的主要组织相容性复合体编码基因的预测[13-15],由于受试人群为中国人,需要特别关注中国人群过敏反应的发生率。本研究不良反应发生率为0.22%,在3695例患者中,1695例属于中度危险组。2017年4月,英国药品和医疗产品管理局已发布信息[16-17],警示有基础性心脏病的患者使用丁溴东莨菪碱注射液有严重的不良反应发生,并已修改了产品说明书,因此应保障临床按照药品说明书的要求规范用药,关注借鉴特殊人群、特殊疾病、药物食物相互作用信息,降低发生不良反应的风险,加强不良反应监测,确保用药安全。

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[1] 陈琦,刘儒德.当代教育心理学[M].北京:北京师范大学出版社,2006:8.

[2] 霍布森.物理学的概念与文化素养[M].秦克诚,刘培森,周国荣,译.北京:高等教育出版社,2008:5-6.

[3] 刘献君.论文化育人[J].高等教育研究,2013,34(2):3-5.

[4] 林崇德.中国学生核心素养研究[J].心理与行为研究,2017(2):145-154.

[5]吴铎.德育课程与教学论[M].北京:人民教育出版社,2003:28-34.

[6]裴昌根,宋乃庆.基于核心素养的优质高效课堂教学探析[J].课程·教材·教法,2016(11):45-49.

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