在师生对话中培养学生的高阶思维能力

许贞梅

[摘   要]高阶思维中的分析、评价及创新是思维的高层次目标，是对问题进行拓展，可以创造性地解决问题。文章以压强与浮力知识为例，探讨学生高阶思维的形成。

[关键词]师生对话;高阶思维;疑惑

[中图分类号]    G633.7        [文献标识码]    A        [文章编号]    1674-6058（2020）32-0054-02

美国教育心理学家布鲁姆根据思维的复杂程度将思维过程分为以下几部分：知道、理解、应用、分析、评价及创新，其中知道、理解、应用是思维的低层次目标，是完成学习任务中的知识与技能下的基本思维，是解决书本中知识的基本技能，而分析、评价及创新则是思维的高层次目标，是对问题进行拓展，甚至创造性地解决问题，[1]是提升学生核心素养的重要组成部分之一，需要在平时教育教学及知识归纳中不断培养。

压强与浮力是力学学习的重难点部分，是学习物理的重点部分，更是学生高阶思维形成的关键部分，其中存在一些有待解决的疑难问题，如压力与重力的异同比较、增大与减小压强的方法、液体内部压强特点、大气压强知识、浮力及物体的浮沉条件等。解决好以上疑难点，将会使学生压强与浮力的学习更上一层。下面以师生问答为例进行简单分析。

【学生1】压力有时与重力有关，有时又与重力毫无关系，请问压力与重力之间存在什么异同点？

【教师答疑】表1从产生原因、方向、作用点、施力物体、联系、注意点等多方面，对压力与重力的异同进行比较，这里关键是理解当物体放在水平地面上时，物体对地面压力的大小等于物体受到重力的大小。

【学生2】如图1，一只小猫被困在屋顶，要想成功营救它，就必须经过一块玻璃屋顶，且空间有限，你只能直立从玻璃上走过，玻璃上标明的能承受的最大压强为15 000 Pa。

请你运用学过的知识营救这只可爱的小猫。

【教师答疑】要营救屋顶被困的小猫，关键是一个成年人直立从玻璃上走過时，对玻璃的压强是否超过其能承受的最大值，假设成年人的重力[G=600 N]，每只脚接触地面的面积约[S=170 cm2]， 直立行走是单脚着地的，则人对玻璃的压强为[p=FS=600 N0.017 m2=3.5×104Pa>1.5×104Pa]，显然人不能直接在玻璃上行走，因此，需要减小对玻璃的压强，可以增大人与玻璃接触面的受力面积，即在玻璃屋顶上铺上一块较长的轻质木板，则轻质木板的面积最小值应为S1，以玻璃承受的最大压强 [pmax=1.5×104Pa]为例，则[S=Fpmax=600 N1.5×104Pa=0.04 m2]。

总结：在玻璃屋顶上铺上一块面积为0.04 m2的轻质木板，人可以从木板上走过去营救小猫。

【学生3】演示实验：拿一个气球，向里面灌水，结果灌满气球后，气球稍稍鼓起。然后在气球上接一根1m长的细管（废输液管即可），继续灌水，结果气球爆破。为什么一根细管有这么大的效果呢？

【教师答疑】液体内部向各个方向都有压强，液体压强大小与液体密度和深度有关，在同种液体中，液体内部压强随深度增加而增大，本题中1m长的细管可以产生压强为104Pa，这么大的压强足以使一个气球爆破，这就如同潜水员在深浅不同的水域，需要使用不同的潜水服一样[2]。

【学生4】将玻璃杯装满水，用硬纸片盖住玻璃杯口，用手按住，并倒置过来，放手后硬纸片没有掉下来，再慢慢地把杯口向各个方向转动一周，硬纸片仍没有掉下来，这是为什么？

【教师答疑】气体由于受重力作用且具有流动性，气体内部存在压强，所以硬纸片没有掉下来;气体内部向各个方向都存在压强，所以杯口向各个方向转动一周后硬纸片也掉下来，这些都是大气压强作用的结果。最著名的证明大气压强存在的实验有马德堡半球实验，生活中还有钢笔吸墨水、瓶口吞鸡蛋、吸管吸饮料、瓷砖上的吸盘等利用大气压强的事例。

【学生5】如图2所示，如果塑料瓶中有一个乒乓球，你有没有办法手不碰塑料瓶就可以拿到乒乓球？

【教师答疑】取出乒乓球，可利用浮力及物体的浮沉条件，浸在液体（或气体）中的物体会受到向上的浮力，如果浮力大于重力，物体就会上浮。本题中塑料瓶中有一个乒乓球，可以往塑料瓶中灌水。随着往塑料瓶中灌的水越来越多，乒乓球会逐渐往上浮起来，最终随着瓶中水面上升到瓶口，乒乓球也漂浮到瓶口。生活中的密度计、轮船、潜水艇、气球、飞艇等都是浮力知识的应用[3]。

【学生6】如图3是大鱼与小鱼在水底下的辩论，请问是大鱼说的正确，还是小鱼说的正确？为什么？

【教师答疑】物体所受的浮力大小与物体排开液体的体积和液体的密度有关，物体排开液体的体积越大，液体密度越大，则物体受到的浮力越大。物体浸没在液体中时，所受浮力的大小与其在液体中浸没的深度无关。本题中小鱼虽然处在深处，但是排开水的体积小，受到的浮力小，大鱼虽然处在浅处，但是排开水的体积大，因此受到的浮力较大。

如果鱼要上浮，需要胀大自己的鱼鳔，这样排开水的体积变大，浮力大于重力时就会上浮，反之，当鱼想下沉时，会排出鱼鳔中的气体，这样排开水的体积变小，浮力小于重力时会下沉，当浮力等于重力时会悬浮，因此，鱼是靠鱼鳔来实现上浮和下沉的。

[   参   考   文   献   ]

[1]  王帅.国外高阶思维及其教学方式[J].上海教育科研，2011（9）：31-34.

[2]  李仰.一题到一类，关于压强及浮力难题教学的突破[J].中学物理教学参考，2019（5）：12-15.

[3]  王建启.从教师角度谈“浮力产生的原因”的教学[J].理科考试研究，2017（14）：41-43.

（责任编辑 南 宾）