分析科学试题剖析思维障碍

科学剖析思维障碍 浙江省丽水市莲都区天宁中学 徐环慧 邮编 323000 科学的思维有助于提高思维的有效性和准确性，遇到不同的问题都能迎刃而解，而 思维障碍往往成为学生特别是中上学生答题失败的主要因素之一。本文在运用浙江省2005年学业考试科学试题对刚进入复习阶段的学生进行检测后，对学生的思维障碍进行了分析。 包括由思维逻辑性欠缺、隐蔽因素的忽视、概念原理的本质模糊、思维深刻性欠缺、读图思 维欠缺等引起的学生思维障碍。 科学 学业考试 思维障碍 随着课改的逐步深入，初中学业考试对知识性考试水平的要求逐渐降低，一 些难度较高，与学生后续学习相关性不大的内容已被删去，繁、难、偏、旧的试 题越来越少，在试题的难度上比以往升学考试试卷有了明显下降。 在刚进入初三复习阶段，我运用2005年浙江省实验区科学学业考试试卷， 对所任教的两个班级的学生进行了检测，并抽取两个班内，中等学生的试卷共 30份进行了错题分析，对各题出错人数及出错率进行了统计。（如下） 卷一： 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答错人数（人） 2 0 0 0 0 2 4 0 0 4 出错率（%） 6.7 0 0 0 0 6.7 13.3 0 0 13.3 题号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 答错人数（人） 0 2 1 20 1 1 3 9 3 3 出错率（%） 0 6.7 3.3 66.7 3.3 3.3 10 30 10 10 卷二： 题号 21 22 23 24 25 26 27 1 2 3 1 2 答错人数（人） 2 5 3 2 10 0 0 15 1 1 4 0 9 出错率（%） 6.7 16.7 10 6.7 33.3 0 0 50 3.3 3.3 13.3 0 30 题号 28 29 30 31 32 1 2 3 1 2 1 2 3 答错人数（人） 27 14 17 7 0 19 8 3 2 1 5 0 出错率（%） 90 46.7 56.7 23.3 0 63.3 26.7 10 6.7 3.3 16.7 0 题号 33 34 35 36 37 38 1 2 3 4 1 2 1 2 1 2 3 答错人数（人） 1 1 15 1 1 22 0 0 1 3 0 19 0 13 出错率（%） 3.3 3.3 50 3.3 3.3 73.3 0 0 3.3 10 0 63.3 0 43.3 从表中数据可知学生在第14、18、23、25（1）、27（2）、28、30（1）、33（3）、34（2）、38（20（3）等题出错率较高。虽然复习刚刚开始，但也能说明 即使是中等学生，对某些基础性问题出错率还是很高。 在受调查的30份试卷中，随机抽取了30份，向答题者询问了出错原因，几乎每位同学都提到了粗心错误，并且把错误的原因大多归结于没有认真思考和粗 心上面。让他们单独再次订正，确实有许多问题能够获得正确的解答。那是否正 如他们所说的那样，主要是由于粗心而引起的答题错误吗？若是如此，为何在每 次考试中都会出现类似的现象呢？难道他们就从来没有认真的答过题吗？为了 弄清楚这个问题，我深入地询问了部分学生答题时的思维过程。却发现产生答题 错误的更多因素是学生答题时的思维偏差。下面笔者仅从本次测试中学生所暴露 出来的思维障碍进行初步分析，以便跟各位同仁进行交流与探讨。 要正确的完成一个较难的问题，必需具备严密的思维逻辑，要将题意中涉及 到的若干个简单的思维过程，进行正确的串接，分析题意中的因果关系，防止出 现错误的思维跳跃，而引起答题错误。 1 （第25题）以下是某同学关于酶的特性的实验操作步骤： ?碘液滴入后可观察到 ? 试 管 步（选填“甲”或“乙”）试管项 目 骤 甲 乙 内的试剂变蓝色。 ?本实验说明了唾液淀粉酶1 注入1%的淀粉溶液 4毫升 4亳升 的催化活性受 ? 影响。 2 注入新鲜稀释的唾液 2毫升 2毫升 （3）本实验 ? （选填放置一定温度下保温5分 “有”或“没有”）对照组。 3 37? 60? 钟 4 滴加碘液 2滴 2滴 本题第1小题共计15人出错，错率达50%。碘遇淀粉变蓝，以及唾液淀粉 酶在37?时催化作用最强，在被抽查的同学中几乎人人皆知，解答本题也只需 具备上述两点知识就能获得正确的解答。然而出错的学生几乎全部将试管甲中的 淀粉已被分解跟加入碘后试剂变蓝等同起来，却没有去思考，淀粉被分解就是意 味着试管中已经没有淀粉。学生这种思维逻辑上的断裂，直接导致他们没有将淀 粉才能使碘变蓝的本质与前面的思维过程紧密地联系在一起，最终引起答题上的 错误。显而易见，学生只需按照正确的思维逻辑顺序，清醒地认识产生试剂变蓝 这种结果的真正原因是因为淀粉的存在，进而正确串接甲试管淀粉已被分解的思 维过程，获得正确的结论，应该并不困难。 试题中的隐蔽因素存在的形式是多种多样的，包括没有具体数值，而需由考 生自己赋予的隐蔽因素，也包括诸如等质量、等质量分数、同一电源（等电压）、 漂浮（浮力等于重力）等某些等量关系方面的隐蔽因素。对于某些试题，若不能 正确地分析题意中的隐蔽因素，必将导致错答，甚至无法答题。 2 （第28题）实验室用质量分数为15%的双氧水（HO）制取氧气（装置见图）时，22发现反应速度太快，气体难以收集。经科学兴趣小组研究发现，制取氧气时只要取一定质量 的上述双氧水，再加入相同质量的水进行混合，就能使制气反应比较平缓，导管口气流均匀、 O制取氧气时，HO溶2222连续，易于收集。请回答下列问题： 液的质量分数最好控制在 ? % 左右。 （1）经兴趣小组研究发现，用H（2）写出用HO制取氧气的化学方程式 ? 。 22 （3）MnO（不溶于水的固体粉末）是HO制氧气反应的222 催化剂，实验结束后可采用 ? 的，予以回收利 第28题图 用。 本题第1小题共计27人出错，出错率高达90%，其中回答15%（正确为7.5%）的人数达到错误人数的59.3%，其余有不同程度的回答10%、13%、30%、6%、25%等。从题意中应该很容易知道，用双氧水制取氧气，质量分数应该最 好控制在加入水之后的质量分数值，是不是学生对题意没能理解正确呢？我抽取 了10位答案为15%的同学进行了解，90%的学生明确知道自己的答案是错误的， 不能回答正确的原因是加水后的质量分数不能进行正确的计算，再了解回答其他 错误答案的学生，错因大同小异。但对于溶液质量分数的含义，他们却都能答出， 即：溶液中溶质的质量分数=溶质质量/溶液质量。对于溶液稀释过程中溶质的质 量保持不变，他们也非常清楚。显而易见，产生错答的原因并不在于概念不清， 根本原因在于对试题中的隐蔽因素不能正确的提取和应用。本题的隐蔽因素隐藏 于一句话中，即：“制取氧气时只要取一定质量的上述双氧水，再加入相同质量 的水进行混合„„易于收集”。只要能将上述隐蔽因素赋予一定的值（也可用字 母表示）获得正确的答案并不困难。比如将原双氧水质量假定为M，则原溶液中溶质质量即为15%M，加水的质量为M，那么溶液中溶质的质量分数=15%M/（M+M）=7.5%，就很容易获得正确的答案。 基本概念和基本原理一直是初中试题的重头戏，随着课改的不断深入，对于 基本概念和基本原理的考查方式也发生了一些变化，更重视在具体情境中考查学 生对基本概念和原理的理解。这意味着仅凭死记硬背基本概念和原理是不够的， 必须深入到对本质的理解，不然就难以深入分析试题，必将对答题产生严重的思 维障碍。 3 （第14题）下列事例中，属于光的折射现象的是 ( ) A．黑板反光 B．对镜梳妆 C．用放大镜看物体 D．影子的形成 本题共计20人出错，错率为66.7%，其中选A的占总人数的55%，答B的 占25%，答D的占20%。虽然考前还没有对光学内容进行复习，但如此高的错 误率还是有些令人意外，通过对部分错答学生的了解，几乎无一例外的对光的直 线传播、光的反射、光的折射现象概念本质上有些模糊，也有极少数学生认为， 人能够看到物体是因为光被物体反射进入眼睛而形成的，因此首先排除选项C， 并没有认真的考虑，光在通过放大镜时发生了折射现象。然而，只要学生能对光 现象的本质加以理解，得出正确的答案并不困难。如：反射现象-----是指光从一 种介质射向另一物体时被反弹回原介质的过程（如黑板反光、对镜梳妆等）；折 射现象------是指光从一种介质射入另一种介质时在界面传播的方向发生改变的 现象（如光通过凸透镜、从空气斜射入水面等）；光的直线传播-----是指光在同 一种介质中传播的路径是直的（如影子的形成，是光射向不透明物体时被遮挡， 从而在物体后面形成阴影等）。有了对概念本质的理解不管命题人如何改变提问 的方式，也能回答自如。又如： 4（第27题）2004年12月26日，南印度洋海啸给一些国家造成了严重的灾难。海啸 发生后，灾区一片狼籍，到处是残木破房，人员伤亡惨重，包括中国在内的许多国家派出了 医疗救护队进行支援。 （1）对于无法确认的尸体，医疗人员采用了 ? （选填“蛋白质”或“DNA”）鉴定的 方法来确认死者的身份。 （2）医疗救护队员对当地的水源进行消毒，这是防止传染病传播三项措施中的 ? 。 本题第2小题，共计9人答错，出错率为30%，且全部错答为控制传染源。据了解，学生对防止传染病流行的三项措施非常熟悉，但对传染源的概念本质有 些模糊，没有正确的认识携带病原体的人或动物才是传染源，也没有正确领会从 病原体离开传染源到易感人群之间的一系列过程都可称之为传播途径，从而导致 作出错误的答案。 显然，解答不同的问题，所引发的思维活动可能并不相同，对于容易题的解 答可能只需通过一步或两步的思维活动即可，对于解答较难问题，可能需要三步 甚至更多的思维活动，并且要善于通过分析、比较、归纳、推理，提高思维的广 度和深度。对于初中学生容易犯思维的表面性错误，而思维深刻性的不足，极易 引起思维障碍。 5 （第34题）为研究某种蟋蟀鸣唱行为与光照时间的关系，做了以下实验： 步骤一：进行全天24小时光照，共持续12天。 步骤二：第13天开始，每天先给予12小时（0—12时）光照再进行12小时（12—24时） 黑暗处理，这样的操作持续了19天。观察并记录蟋蟀每天的鸣唱，结果如图。图中每条横 线的时间跨度为24小时，横 实验时间 线上的黑色部分表示蟋蟀在0 6时 12时 18时 24时 鸣唱。根据实验记录回答下 列问题： 1 步（1）“12小时光照再126 骤小时黑暗”的实验条件下，一 12 蟋蟀的鸣唱主要出现在 ? （选填“光照”或“黑暗”）18 步条件下。 骤24 （2）与“12小时光照再二 12小时黑暗”相比，在“2430 小时光照”实验条件下，蟋天 蟀的鸣唱出现什么变化？ 鸣唱 ? 。 第34题图 本题第2小题共计22人出错，错率高达73.3%。本题属于较难题，重在考 查学生对信息的处理能力和比较思维能力。本题需要学生回答出在“24小时光照”实验条件下，比在“12小时光照再12小时黑暗”条件下蟋蟀的鸣唱出现了 什么变化。然而却有将近三分之一的学生回答了“12小时光照再12小时黑暗”条件下蟋蟀的鸣唱特点。如“12小时光照时比再12小时黑暗时叫得多”；“12小时光照蟋蟀鸣唱少，再12小时黑暗鸣唱多”。这显然与题意相互背离。也有将 近三分之一的学生仅从表面上回答了在“24小时光照”条件下蟋蟀鸣唱的情况， 并没有与“12小时光照再12小时黑暗”蟋蟀的鸣唱情况进行比较。如“前六天 在后12小时鸣唱，后六天在前12小时鸣唱”。造成上述错答的原因，就是因为 学生思维的深刻性不足，没有找到两种实验条件下蟋蟀鸣唱的规律。仔细分析图 像可知，在步骤二实验条件下，蟋蟀的鸣唱很有规律，且大多集中于后12小时，即有规律地在黑暗条件下鸣唱，而在步骤一实验条件下，蟋蟀鸣唱不再集中，鸣 唱没有规律，但与步骤二条件下相比，光照状态下鸣唱的时间增加。在本题中， 只要学生能够分阶段、有序地对两种实验条件下蟋蟀的鸣唱图像进行较为深刻的 分析，是可以得出较为合理的答案的。 图像是初中科学呈现教学内容的方式之一，能正确读图是初中学生应具备的 素质，然而读图（特别是实验图及科学量间的关系图等）应伴随着与之相应的思 维活动，要从实验图的条件控制，对照组的设置以及科学量间的因果变化等方面 进行读图思维。对图像的理解及分析错误，却易引起学生的思维障碍。 6 （第18题）如图是小明同学为探究“植物光合作用所需条件”而进行的实验操作过 程，通过这个实验说明光合作用需要 ( ) A．二氧化碳 B．叶绿体 C．光 D．水 太阳 24小时黑暗处理 变蓝 酒精碘液 4小时后 神 不变蓝 第18题图 本题共计9人答错，出错率为30%，出错学生全部回答选项B。从出错学生的反馈来分析，有近一半的学生对第三幅图像的意思没有弄明白，错误地认为黑 颜色的部分意味着没有叶绿体，也有近一半的学生知道黑色部分为被黑纸片遮 住，但认为此时的叶绿体因被遮而没有参与光合作用，因而选B。产生上述错因虽与试题中没有明确指明黑色部分的处理方式有一定关系，但更为主要的原因是 学生在读图过程中的思维能力欠缺。在本题的反馈中有将近80%的学生知道第一幅图中进行24小时黑暗处理的目的，也明白酒精与碘液在本实验中的作用，并 且非常清楚本题应从对比实验去分析答案，但没有正确的分析出实验的对照条 件。实际上只要学生能够在读图的同时，思考对照实验的不同条件在于叶片有无 接受光照，从而导致有光照处最后变蓝（有淀粉），无光照处最后不变蓝（无淀 粉），即能选出正确的选项。又如： 7 （第30题）如图所示是一种环保型手电筒，这种手电筒不用化学电池作为电源。使 用时只要将它来回摇晃，就能发光，并且来回摇晃得越快，手磁铁 线圈 电筒发光越亮。这种手电筒所产生的电能是根据 ? 原理获得的，其能量转化是 ? 能转化成电能。 本题第1空格，共计18人出错，错率达60%，第2空格共计8人答错，出第30题图 错率为26.7%。本题的高错误率虽与学生概念模糊有一定的关系，但其中一个很30 重要的原因是未能用好辅图。绝大部分出错的同学仅凭题中文字介绍而草作结 论。当我用手指住手电筒旁边的文字标识时，学生恍然大悟。其实学生只要抓住 辅图旁的文字标识，思考手电筒摇晃时，线圈在磁场中进行切割磁感线运动，从 而产生感应电流，也就能顺理成章地得出此题的正确答案。 事实上，在解题过程中学生思维障碍点是多方面的，很难进行详细的分析与 描述，即使是一个单位符号都可能引起学生的思维障碍，从而导致答题错误。由 于本次测试，是在没有进行全面系统复习的情况下进行的，因而学生暴露出来的 问题可能会有片面性，但必竟还是有普遍性的一面。笔者仅以此文与同行探讨， 不要被学生的粗心表面所迷惑，应从学生思维障碍的角度多作分析，很有可能在 学生粗心的背后隐藏着一种思维上的障碍，只有平时不断地引导学生发现自己的 思维障碍点，走出思维障碍的误区，建立科学的思维过程，学生的思维才能获得 更加合理的发展。 《浙江省2005年学业考试科学试题》