吳志標(biāo)

摘 要： 化歸思想作為重要的科學(xué)思想方法，在科學(xué)解題中起著重要作用.本文介紹了化歸思想在科學(xué)解題中的幾個(gè)應(yīng)用.

關(guān)鍵詞： 化歸思維 科學(xué)教育 認(rèn)知結(jié)構(gòu)

“問(wèn)題是科學(xué)的心臟”.科學(xué)問(wèn)題的解決是科學(xué)教學(xué)的一個(gè)重要組成部分.化歸思維是科學(xué)中解決問(wèn)題最基本的手段之一，在解決問(wèn)題時(shí)，不是直接攻擊問(wèn)題，而是對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行變換、轉(zhuǎn)換，直至最終把問(wèn)題化歸為某個(gè)（些）已經(jīng)解決的問(wèn)題.可以說(shuō)，幾乎所有問(wèn)題的解決都離不開(kāi)化歸思維.化歸的目的在于將問(wèn)題由未知向已知轉(zhuǎn)化、由難到易、由繁到簡(jiǎn)轉(zhuǎn)化，使問(wèn)題轉(zhuǎn)化為已經(jīng)解決了或者比較容易解決的問(wèn)題.下面筆者以幾個(gè)實(shí)例談?wù)劵瘹w思維在科學(xué)解題中的幾個(gè)應(yīng)用.

1.極端化方法與特殊化方法

極端化就是通過(guò)對(duì)極端位置或狀態(tài)下問(wèn)題特性的考察，獲得有益啟示，從中引出一般位置或狀態(tài)下的性質(zhì)，從而獲得解決問(wèn)題的思路.科學(xué)中的“極端”情況很多，例如，阿基米德所說(shuō)的給我一個(gè)支點(diǎn)，我就能撬動(dòng)地球，就是一個(gè)杠桿平衡問(wèn)題的極端例子.

例1：如圖1所示電路，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片從A端滑到B端（均不到端點(diǎn)）電流表的示數(shù)（？搖 ？搖）

（A）逐步變大

（B）逐步變小

（C）先變小再變大

（D）先變大再變小

對(duì)于一時(shí)難以入手的一般問(wèn)題，一個(gè)使用最普遍而又較簡(jiǎn)單易行的化歸途徑，乃是把它向特殊的形式轉(zhuǎn)化，這就是特殊化法.

2.一般化方法

與特殊化方法相反，在對(duì)一般形式問(wèn)題比較熟悉的情況下，將特殊形式的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一般形式的問(wèn)題，這就是一般化法.一般化就是把科學(xué)問(wèn)題中的數(shù)量、圖形形狀和位置關(guān)系等給予普遍化、抽象化、規(guī)律化.也就是說(shuō)，通過(guò)尋找特殊問(wèn)題的一般原理，把特殊問(wèn)題從原有范圍擴(kuò)展到包含該問(wèn)題的更大范圍進(jìn)行考察，從而能夠在更一般、更廣闊的領(lǐng)域中使用更靈活的方法尋求化歸的途徑.例如，在研究酸堿鹽等物質(zhì)間反應(yīng)時(shí)，也可以用一般化法把它們置于一般原理（實(shí)質(zhì)是離子間）的反應(yīng)來(lái)處理.

3.整體化法

所謂整體化方法，就是暫時(shí)不注重于系統(tǒng)的某些因素的分析，暫時(shí)忽略或模糊系統(tǒng)的某些細(xì)節(jié)，而是重視元素之間的聯(lián)系、系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，從整體上考察問(wèn)題的題設(shè)、題斷及它們的相互關(guān)系，從整體上把握解決問(wèn)題的方向，并作出決策.運(yùn)用整體化方法化歸是培養(yǎng)創(chuàng)造性思維的重要方法和手段，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力有著十分重要的意義.

例3：如圖2所示為一上細(xì)下粗的容器，上部的橫截面積為S，下部的橫截面積為2S，內(nèi)有密度為ρ的液體，容器的底部有高度為h的氣泡（液住原來(lái)的高度為L(zhǎng)），當(dāng)氣泡上升并從細(xì)部升出液面時(shí)（液面仍在細(xì)部），重力做的功為？搖？搖？搖？搖 ？搖？搖.

分析：由物體做功的公式W=F·S可知，要求物體所做功W的大小，必須知道作用在物體上的力F的大小及物體在力的方向通過(guò)的距離S的大小.該題中不但沒(méi)有告訴液體的重力，而且無(wú)法直接知道液體在重力方向通過(guò)的距離，因此無(wú)法直接利用公式W=F·S求解.那么我們?nèi)绾吻蠼獯祟}呢？我們知道功是用來(lái)衡量物體能改變多少的量度，物體做了多少功，那么物體也就改變了多少能，反過(guò)來(lái)如果物體的能是通過(guò)做功來(lái)改變的，那么物體能改變了多少，也就對(duì)物體做了多少功，即用歸化思想將做功問(wèn)題歸化為能量改變問(wèn)題.

解：如圖3所示，假設(shè)當(dāng)容器底部的氣泡上升出液面時(shí)，把瓶?jī)?nèi)細(xì)部與氣泡同體積的液體填入原氣泡處，而瓶?jī)?nèi)其他的液體不流動(dòng).這樣只要求出這部分液體從瓶的細(xì)部填入原氣泡處時(shí)，這部分液體勢(shì)能改變的大小就可以了.假設(shè)容器底部為液體勢(shì)能高度的參考點(diǎn)，由題意可知原氣泡的體積為2Sh，由細(xì)部填入液體的重力為ρS2hg，這部分液體重心高度為L(zhǎng)+h-h=L，故在細(xì)部時(shí)的勢(shì)能為ρS2hg（L+h-h）=ρS2hgL，填入氣泡處后液體重心高度為（1/2）h，即液體勢(shì)能為ρ2Shg（1/2）h=ρShgh.所以當(dāng)氣泡上升并從細(xì)部升出液面時(shí)，重力做的功為：

ρS2hgL-ρShgh=2ρShg（L-h/2）.

綜上所述，利用歸化思維將問(wèn)題換個(gè)角度來(lái)求解.這不僅是一種求解方法改變，而且是一種思維方式的突破.這種改變不僅要求學(xué)生具有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)，更要求學(xué)生能利用化歸的思想突破原有的思維定勢(shì).

所以我認(rèn)為：“中學(xué)科學(xué)教學(xué)的首要任務(wù)就是加強(qiáng)解題訓(xùn)練.”然而，加強(qiáng)解題教學(xué)，不是搞題型訓(xùn)練，更不是搞題海戰(zhàn)術(shù)，而是通過(guò)解題和反思活動(dòng)，在解題基礎(chǔ)上總結(jié)和歸納解題的方法，并提煉上升到思想的高度.同時(shí)，通過(guò)解題活動(dòng)，充分發(fā)揮科學(xué)思想方法對(duì)發(fā)現(xiàn)解題途徑的定向、聯(lián)想和轉(zhuǎn)化功能，突出科學(xué)思想方法對(duì)解題的指導(dǎo)作用.通過(guò)解題研究，可以充分意識(shí)到化歸思維在解題中的意義.在解題過(guò)程中，總是將問(wèn)題由未知向已知轉(zhuǎn)化、由難到易、由繁到簡(jiǎn)轉(zhuǎn)化，使問(wèn)題轉(zhuǎn)化為已經(jīng)解決了或者比較容易解決的問(wèn)題.