金娟

摘要：落實(shí)雙減政策，提高解題能力，提升學(xué)科核心素養(yǎng)是目前教學(xué)所關(guān)注的。面對千變?nèi)f化的新題型，研究學(xué)生解題過程中出現(xiàn)的問題和相應(yīng)的解決對策，能夠有效提高教學(xué)質(zhì)量，做到減負(fù)不減質(zhì)。 “編程思維”是一種解決問題的思維方式，借助“編程思維”，通過細(xì)致譯碼明方向，靈活解碼尋策略，拓展編碼提思維提升學(xué)生的解題技巧和學(xué)科思維。

關(guān)鍵詞：編程思維;解題能力; 科學(xué)思維

一 、“三難”現(xiàn)狀：解題能力研究的緣起

近日，中共中央、國務(wù)院印發(fā)了《關(guān)于深化教育教學(xué)全面提高義務(wù)教育質(zhì)量的意見》，文件中明確指出要堅(jiān)定不移地對學(xué)生進(jìn)行雙重減負(fù)，培養(yǎng)“五育”并舉的學(xué)生。但考試中，新題型層出不窮，教師在這減負(fù)背景下又該如何提高教學(xué)成效以幫助學(xué)生提高解題能力，提升學(xué)科思維？筆者以2020學(xué)年第二學(xué)期西湖區(qū)期末卷25題目為例：

【案例1】潛水員在水中看魚時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)奇異的現(xiàn)象，靠近水面游動(dòng)的魚兒都是成對的出現(xiàn)，如圖所示，這是由于光的 （選填“反射”或“折射”）形成的。若魚保持不動(dòng)，往魚缸中緩緩加入適量的水至水面平靜，魚和像之間的距離 （選填“變大”、“變小”或“不變”）。

本題考查光的反射和折射的判斷以及平面鏡成像的特點(diǎn)。情景是學(xué)生比較熟悉的潛水員下潛中看到的景象。但這道題跟我們平常見到的又有所區(qū)別，通過找準(zhǔn)關(guān)鍵信息仔細(xì)思考是可以解決問題的。但從數(shù)據(jù)上分析，學(xué)生錯(cuò)誤率較高。筆者所教的兩個(gè)班67個(gè)學(xué)生，僅有21個(gè)學(xué)生回答正確。第二空失分更嚴(yán)重，絕大部分同學(xué)直接寫了“不變”，有的同學(xué)想到畫圖（光學(xué)題按老師建議進(jìn)行建模畫圖）但畫圖時(shí)未把握關(guān)鍵信息，還有的學(xué)生根本無從下手。由此可見，再熟悉的場景，若學(xué)生不會讀題、審題，不會找準(zhǔn)題目本質(zhì)進(jìn)行遷移，做再多題也無異于機(jī)械重復(fù)，思維方式可見一斑。深入思考，原因主要有三個(gè)方面：

（一）讀題困難，問題理解止于定式。讀完題，無法理解題目的意思，不能抓關(guān)鍵抓“題眼”，一些專業(yè)術(shù)語，無法準(zhǔn)確理解其含義，甚有讀了前面忘了后面，讀后一臉茫然，讀題陷于“想當(dāng)然”以致答非所問。

（二）解題茫然，問題分析浮于表面。讀完題，無法正確抽離題目中的關(guān)鍵信息進(jìn)行過程演繹，難以理解題目本質(zhì)，無法將新舊知識進(jìn)行有效聯(lián)系，問題分析粗淺，找不到有效的解題方法。

（三）反思欠缺，問題拓展弱于思維。學(xué)生陷于“做一題算一題，上課聽得懂，換個(gè)情境自己獨(dú)立做卻難以找到思考方向”的尷尬境地，學(xué)生對所學(xué)知識不能進(jìn)行靈活運(yùn)用，應(yīng)變能力欠缺，科學(xué)思維薄弱。

為靈活題目轉(zhuǎn)譯、明確解題方法、進(jìn)而拓展思維，做到觸類旁通，筆者嘗試通過“編程思維”踐行科學(xué)解題過程，建立“譯碼讀題明方向、解碼解題尋策略、編碼拓展提思維”的解題過程，從而轉(zhuǎn)變解題思維方式和思維策略，避免陷入機(jī)械做題誤區(qū)。

二、三“碼”解困： 基于“編程思維”提升解題能力實(shí)踐研究

所謂“編程思維”并不是編寫程序的技巧，而是一種解決問題的思維方式，通過發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題、最后總結(jié)問題規(guī)律，建立此類問題的模型，形成一套完整的程序。筆者將其應(yīng)用于科學(xué)解題過程，通過“譯碼”明確解題方向、“解碼”建構(gòu)解題模型、“編碼”拓寬學(xué)生思維。通過設(shè)計(jì)一步步的解決路徑，找到解決整個(gè)問題的完整程序。

（一）細(xì)致“譯碼”，題由“譯”明

“編程思維”首先要發(fā)現(xiàn)問題，理解問題?？茖W(xué)解題同樣始于問題理解，理解問題，讀題是第一步。讀題，就是在面對題目的時(shí)候，可以在題目中分析出各類已知條件以及未知條件，以及其中的隱含條件和干擾信息。學(xué)生只有通過有效的閱讀，才能識記題目，串聯(lián)題干、問題，認(rèn)知題眼所在。在科學(xué)解題過程中，大致有三類題目需要學(xué)生讀題時(shí)進(jìn)行細(xì)致梳理：信息題、概念題及實(shí)驗(yàn)探究題。

1.譯信息：圈畫關(guān)鍵，找準(zhǔn)角度

讀題遺漏關(guān)鍵信息是造成學(xué)生答題錯(cuò)誤的重要因素，見到熟悉的背景，不細(xì)看題目信息，不深入思考，憑借反復(fù)的練習(xí)形成的所謂“經(jīng)驗(yàn)”答題，結(jié)果因思維的固化而陷入答題誤區(qū)。例如案例1中的潛水員看景，看似情景很熟悉，其實(shí)不然。講解時(shí)筆者讓學(xué)生圈畫關(guān)鍵詞，再寫出從關(guān)鍵詞中你可以得到哪些信息，從而明確思考的方向，如此正確率有明顯提升。

信息題學(xué)生之所以錯(cuò)，原因就在于學(xué)生看到情景熟悉后不認(rèn)真審題，以為和以前做過的題一樣，從而造成思維定勢。對于新情境中的信息，教師在教學(xué)中要引導(dǎo)學(xué)生整理題干，利用圈畫關(guān)鍵詞明確答題角度，從而規(guī)避因思維定勢造成的答非所問。

2.譯概念：回歸教材，深度辨析

科學(xué)概念學(xué)科專業(yè)性強(qiáng)，也是考試考查的重點(diǎn)，但得分率不高，究其原因主要是學(xué)生對概念理解不到位，對相似概念的辨析模糊不清。因此，在科學(xué)教學(xué)中，老師必須把基礎(chǔ)知識落實(shí)到位、注重概念的準(zhǔn)確表達(dá)、延伸和辨析，這是高效解題的基礎(chǔ)。

分析：這是一道學(xué)生在學(xué)光學(xué)時(shí)必然會碰到的一類概念題，并不是難題，主要是考察學(xué)生對光的三大原理的認(rèn)識，筆者在教學(xué)時(shí)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行如下流程讀題，準(zhǔn)確率大大提高：

對于科學(xué)中的其他概念、定義等，教師也可以按照此思考流程引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行有效讀題。教學(xué)中必須重視教材，基于對教材概念的理解進(jìn)行教學(xué)，該記憶的必須牢記，該辨析的必須強(qiáng)化訓(xùn)練，以求理解，它是我們解題的基礎(chǔ)。

3.譯實(shí)驗(yàn)：明確目的，找準(zhǔn)變量

科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)指出，科學(xué)探究活動(dòng)是培養(yǎng)科學(xué)觀念與能力的重要途徑，也是培養(yǎng)創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力的有效手段。因而科學(xué)探究題是科學(xué)考查的重點(diǎn)。探究題對實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖潜囟ㄒP(guān)注的，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)?zāi)康闹胁坏鞔_了為什么做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，更重要的是目的中往往提示了該實(shí)驗(yàn)的自變量和因變量，這往往是題目所要考查的方向，仔細(xì)查看實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，明確實(shí)驗(yàn)意圖，方能“對癥”。

分析：這道實(shí)驗(yàn)探究題取材于生活，素材新穎，創(chuàng)新性強(qiáng)，對學(xué)生能力要求較高。讀題時(shí)，教師引導(dǎo)學(xué)生通過以下思考流程進(jìn)行讀題，如下：

實(shí)驗(yàn)題一直是考試重點(diǎn)考查的題型，這類題往往素材新穎，但萬變不離其宗，學(xué)生通過類似讀題方法，將降低探究題譯碼難度，同時(shí)以此為統(tǒng)轄解答方能不“偏航”，不遺漏。

（二）靈活“解碼”，題由“解”清

“編程思維”第二步是找出路徑來解決問題。讀題“譯碼”，找準(zhǔn)關(guān)鍵，明確答題方向后，緊接著下一步便是進(jìn)行“解碼”。對于不同題型，可以靈活選擇不同的路徑，通過拆解問題，演繹流程，建立模型等技巧，使得題目便于學(xué)生理解和解答。

1.拆解題目，化繁為簡

“編程思維”是一種拆解思維。拆解，簡單來說就是“把復(fù)雜問題拆解成更可執(zhí)行、更好理解的小步驟”?？茖W(xué)解題中也可用到這種方法。

分析：非常簡潔的一段文字，大部分學(xué)生讀完后除了數(shù)據(jù)之外腦子里可能并沒有留下什么，可謂無從下手，這時(shí)我們需要將問題拆解成幾個(gè)小問題進(jìn)行求解。首先學(xué)生已知溶質(zhì)質(zhì)量的計(jì)算，明確稀釋是加水，所以前后溶質(zhì)質(zhì)量不變。教師在解題教學(xué)時(shí)可將其拆解如下：

最后由稀釋前后溶質(zhì)質(zhì)量不變，列出等式即可求解。

拆題“解碼”，即根據(jù)學(xué)生已有的知識能力，將一個(gè)綜合性的難題，拆分成幾個(gè)基本“問題串”逐一進(jìn)行解答，從而達(dá)到難題淺解，大題小解，化繁為簡的目的，降低解題的難度。

2.理解模式，流程演繹

“編程思維”中的算法執(zhí)行是一步步解決問題的過程。教師在解題教學(xué)時(shí)，若只是采用傳統(tǒng)口述，或文字板書形式，部分基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生仍舊會由于接收碎片化信息，無法吸收以形成流程而出現(xiàn)“掉隊(duì)”的情況，而運(yùn)用流程圖演繹解題模式，學(xué)生可由開始的模仿解題到之后感悟、掌握、創(chuàng)新此類題目，進(jìn)而提高解題效率和思維品質(zhì)。

每一類題一般都有對應(yīng)的思考模式，如案例中的液面升降問題，再如力與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相關(guān)的題，我們需要先確定受力物體 明確運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析力的大小和方向。 對于此相關(guān)題型，即可利用模式進(jìn)行流程演繹，相比于文字呈現(xiàn)的信息，學(xué)生在知識信息加工時(shí)，更容易記住圖示信息，直觀明了展示各步驟間的邏輯關(guān)系。通過流程演繹這一可視化的圖像手段，將師生間思維外顯化，學(xué)生從模仿到進(jìn)一步掌握解題模式，形成范式。

3.繪解圖形，建立模型

“編程思維”中的模型識別是識別不同問題中的模型和趨勢（共同點(diǎn)）的過程。科學(xué)解題過程中，對于能用圖形結(jié)合方式呈現(xiàn)的題型，教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生在解題過程中將所研究的科學(xué)對象或過程通過抽象、理想化、簡化和類比等方法形成科學(xué)模型。用圖形結(jié)合的思想去構(gòu)建題目，創(chuàng)建模型，能從整體上把握和解決問題了，特別是物理中的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)等題目。

分析：這類題目若不通過構(gòu)建杠桿模型，畫圖來解決，是相當(dāng)困難的。教師要引導(dǎo)學(xué)生對此類題目，需要先抽象出模型，同時(shí)邊讀題，邊進(jìn)行畫圖。這里的三角板我們可以認(rèn)為是一個(gè)杠杠，找到杠桿的五要素，利用杠杠模型解題，如圖

除了物理用到畫圖和模型之外，化學(xué)中也有模型，如氣體發(fā)生裝置模型、分子模型等，教師在平常教學(xué)中需要不時(shí)引導(dǎo)學(xué)生挖掘題目本質(zhì)，抽絲剝繭，把復(fù)雜、具體的事物用簡單、抽象的模型來代替，以突出主要矛盾，舍去次要矛盾。

（三）多維“編碼”，題由“編”活

學(xué)生解題只見樹木，不見森林，做題只困于此題，不會觸類旁通，原因主要在于學(xué)生沒有形成科學(xué)思維。因此教師在教學(xué)時(shí)，可以從洞察思維偏差，呈現(xiàn)思維方式、創(chuàng)編習(xí)題角度幫助提升學(xué)生思維的深度和廣度。

1.一維：核心編碼，導(dǎo)圖擊錯(cuò)點(diǎn)

古語云：“學(xué)起于思，想源于疑”，可見思維源于問題，學(xué)生思維困惑之處是教學(xué)著力點(diǎn)，亦是考點(diǎn)。學(xué)生進(jìn)行編碼創(chuàng)題，其核心來源便是學(xué)生自身的錯(cuò)題。原有的習(xí)題糾錯(cuò)，學(xué)生僅就題論題，并無剖析錯(cuò)題背后的緣由（知識點(diǎn)、習(xí)慣），下次仍會重蹈覆轍;教師不知學(xué)生易錯(cuò)點(diǎn)，教學(xué)盲目。通過師生共同剖析易錯(cuò)點(diǎn)，以魚骨圖形式深度探析錯(cuò)因，為教師教學(xué)和學(xué)生編題提供證據(jù)支撐。

2.二維：說題編碼，支架導(dǎo)思維

經(jīng)常有學(xué)生反應(yīng)，上課明明聽懂了，但一到同內(nèi)容、同方法時(shí)就會原形畢露，感覺無從下手，其實(shí)原因就在于聽，學(xué)生的思路是被動(dòng)被老師帶著的，當(dāng)完全脫離支撐時(shí)，學(xué)生沒法提取有效信息進(jìn)行問題分析。讓學(xué)生嘗試說題對于理清思路，提升思維是非常有用的，同時(shí)也為后面學(xué)生創(chuàng)編題目提供思路。

利用模板訓(xùn)練一段時(shí)間后學(xué)生可以獨(dú)立說題，當(dāng)學(xué)生不斷嘗試說題時(shí)，他對于知識的思考就從被動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)，這對于學(xué)生科學(xué)思辨能力和思維方式的提高都是長足的。同時(shí)在學(xué)生交流、點(diǎn)評過程中，思維充分碰撞，拓寬了學(xué)生的思維廣度和深度，為后面學(xué)生的編題提供多角度思路。

3.三維：展示編碼，互編創(chuàng)樂趣

學(xué)生摸清易錯(cuò)點(diǎn)，說題激發(fā)興趣、拓寬思路后，教師鼓勵(lì)學(xué)生以命題人的視角來模仿編題拓深思維。通過模仿編題讓學(xué)生把握題目中的核心要素，學(xué)會將知識點(diǎn)的考查、學(xué)生易錯(cuò)點(diǎn)的考查通過創(chuàng)編題目進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。模仿編題時(shí)，筆者給出一個(gè)情景，試著讓學(xué)生設(shè)計(jì)三種題型：概念型、信息型和實(shí)驗(yàn)探究型，以此來拓寬學(xué)生思維。對于編題，筆者不會過分要求學(xué)生編題的質(zhì)量，主要是讓學(xué)生體會命題人的意圖，試著將關(guān)鍵信息、隱含信息融于題目條件中來正確表達(dá)知識點(diǎn)，并理清知識點(diǎn)間的邏輯關(guān)系，面對題目時(shí)也能以出題人意圖去思考。

在編題環(huán)節(jié)中，學(xué)生通過互相討論，改編題目，進(jìn)一步明確了考查的知識點(diǎn)和解題的思路。其中不乏考試時(shí)的易錯(cuò)點(diǎn)和混淆點(diǎn)的辨析，如質(zhì)量與重力的區(qū)別。在這一過程中，也大大激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，激蕩出了科學(xué)思維火花。

三、“三點(diǎn)”展望：求索解題之道，力謀學(xué)科思維

在科學(xué)解題過程中，如果將題目比喻成一個(gè)程序的產(chǎn)品，那么有效的讀題就是通往該“產(chǎn)品”的代碼，解題策略就相當(dāng)于帶領(lǐng)該代碼通往“產(chǎn)品”的算法，思維的提升使得該“產(chǎn)品”能夠做到舉一反三。借鑒“編程思維”建立科學(xué)解題程序，不僅能提高學(xué)生的科學(xué)解題能力，提高的科學(xué)成績，同時(shí)也提升了學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)和學(xué)科關(guān)鍵能力。

（一）“編程思維”解題有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)的熱情。

讀得了題，讀得懂題，抓地住題目本質(zhì)，學(xué)生才有解題的興趣，覺得自己可以做，做得也不錯(cuò)，進(jìn)而才有進(jìn)一步學(xué)習(xí)該學(xué)科的熱情。通過有效讀題，學(xué)生 “快、狠、準(zhǔn)”解決問題，大大激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

（二）“編程思維”解題有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)解題思維。

編程思維是一種解決問題的思維方式。在科學(xué)教學(xué)過程中，經(jīng)常碰到學(xué)生聽課似乎都懂，做題卻手足無措，這主要是因?yàn)閷W(xué)生缺乏科學(xué)的解題思維，缺少知識再創(chuàng)造的過程。編程思維其實(shí)就是一個(gè)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的過程，讓學(xué)生能對所學(xué)知識進(jìn)行再創(chuàng)造。

（三）“編程思維”解題有利于拓展學(xué)生思維廣度和深度。

編程思維最后通過一系列的“編碼”方式，讓學(xué)生自我創(chuàng)編、自我歸因、自我說題等途徑拓寬學(xué)生思維，體驗(yàn)編題者的思維，從而提高做題準(zhǔn)確率和效率。

多路著手，多方聯(lián)動(dòng)，提升解題的質(zhì)量與速度，避免陷入題海的泥潭，力求減負(fù)同時(shí)不減質(zhì)，從而謀求學(xué)科高階思維，這將是我們學(xué)科教學(xué)所要努力的。

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