如何使用三大思維分析圖解曹沖稱(chēng)象?

如何使用三大思維分析圖解曹沖稱(chēng)象?

曹沖稱(chēng)象,除了讓你覺(jué)得曹沖這么小就很聰明之外,你還從中想到了哪些知識(shí)?學(xué)到了哪些知識(shí)?思考了哪些問(wèn)題?

曹沖稱(chēng)象用的是什么思維呢?

曹沖用的是邏輯思維的拆分,將大象的重量等量拆分成一堆石頭,再對(duì)這些石頭進(jìn)行稱(chēng)量,然后累加就得到了大象的重量。那時(shí)所具有的稱(chēng)量手段稱(chēng)不了大象,沒(méi)有那么大的稱(chēng),也就是問(wèn)題的難度大于了能力,曹沖采用拆分的方法降低問(wèn)題難度,使得拆分后的問(wèn)題難度小于稱(chēng)的能力,也就是拆分后的石頭可以使用當(dāng)時(shí)的稱(chēng)去稱(chēng),這樣就可以各個(gè)擊破了。

曹沖稱(chēng)象可以?xún)?yōu)化嗎??jī)?yōu)化思維也是一種邏輯思維。比如:

1)是否可以使用人來(lái)代替石頭。因?yàn)榘崾^需要有人搬上船,再搬下來(lái),最后稱(chēng)量,而使用人代替石頭的話(huà),人可以直接走上船和走下船,省去了搬運(yùn)的麻煩和時(shí)間,另外每個(gè)人只要報(bào)一下自己的體重,然后進(jìn)行累加就行,這樣又省去了稱(chēng)量的環(huán)節(jié)。

2)在船的四周都畫(huà)吃水線(xiàn)是否比一側(cè)劃線(xiàn)更準(zhǔn)確呢?因?yàn)楹茈y使得大象正好站在船的正中心,并且船不是規(guī)則形狀,也很難確定物理上的重心位置,這樣就可能出現(xiàn)船的一側(cè)吃水深一側(cè)吃水淺或者船頭吃水深而船尾吃水淺,當(dāng)用石頭替代大象時(shí),如果只是以一側(cè)的吃水線(xiàn)作為標(biāo)準(zhǔn),那么另一側(cè)就不知道是否達(dá)到了和之前一樣的位置。不共線(xiàn)的三點(diǎn)才能確定一個(gè)平面,而曹沖稱(chēng)象要確定的是船吃水的平面,而不僅僅是單側(cè)的吃水線(xiàn),單側(cè)的吃水線(xiàn)只能看成是兩點(diǎn),需要另一側(cè)的第三點(diǎn)來(lái)確定吃水面。為了準(zhǔn)確還原吃水面,最簡(jiǎn)單的方法就是在船的四周都畫(huà)上吃水線(xiàn),這樣裝石頭時(shí)才能保證達(dá)到之前完全相同吃水線(xiàn)的位置,也就是才能準(zhǔn)確還原大象的重量。

3)船是越大越好還是越小越好呢?船越大,船越穩(wěn)定,但是大象上船后船下降的距離越小,測(cè)量的偏差越大。而船越小則越不穩(wěn)定,但是大象上船后下降的距離較大,偏差較小。所以船存在一個(gè)最優(yōu)的大小,既能保持船的穩(wěn)定又能保證稱(chēng)量的準(zhǔn)確性。

4)通過(guò)質(zhì)量=密度×體積計(jì)算大象的重量。通過(guò)將體重拆分為密度和體積2個(gè)分項(xiàng)進(jìn)行解決。看看是否能問(wèn)到大象的密度,如果不能,使用馬或者牛的密度來(lái)估算大象的大概密度;然后將大象的身體和四條腿看成圓柱體,頭看成球體,通過(guò)測(cè)量周長(zhǎng)和長(zhǎng)度來(lái)計(jì)算體積,最后使用密度×體積估算出大象的大致體重。如果那時(shí)沒(méi)有密度的概念,那么稱(chēng)量一頭小牛的體重,然后計(jì)算大象的體積相當(dāng)于幾個(gè)小牛,就可以估算出大象的大致體重(如圖1所示)。


以上是縱向思維,那么橫向思維會(huì)如何思考呢?

橫向思維會(huì)考慮各種可能性,比如:

1)去問(wèn)問(wèn)送象的人象的重量是多少;

2)問(wèn)問(wèn)養(yǎng)象的人他們?cè)趺捶Q(chēng)量大象的重量;

3)沒(méi)稱(chēng)過(guò)大象,那是否稱(chēng)過(guò)其他大重量的物體,比如馬的重量是如何稱(chēng)量的,稱(chēng)量方法是否可以用于稱(chēng)大象上。

4)這頭大象不能殺了一塊一塊的稱(chēng),那么以前是否有差不多的大象被殺了然后稱(chēng)過(guò),這樣就可以利用之前的信息進(jìn)行估計(jì);

5)利用重力=拉力/動(dòng)摩擦系數(shù)測(cè)量。讓大象踩在兩塊木板上,木板之間涂上油,然后測(cè)量拉動(dòng)大象需要多大的力,將大象趕下來(lái),用一個(gè)已知重量的物體放在木塊上,再測(cè)量需要多大拉力能拉動(dòng),從而得到動(dòng)摩擦系數(shù),用拉動(dòng)大象的力除以動(dòng)摩擦系數(shù),就能得到大象的重量,原理為:重力=拉力/動(dòng)摩擦系數(shù)。

6)做一個(gè)大的等臂長(zhǎng)的蹺蹺板,一邊放大象,一邊放石頭,等到蹺蹺板平衡時(shí),稱(chēng)量石頭的重量并累加。

7)通過(guò)大象腳印在土上的深度是否可以估算大象的重量?

8)大象的體征是否和體重有著換算關(guān)系,比如身高體長(zhǎng)是否可以估算大象的體重?

批判性思維怎樣想呢,曹沖使用船稱(chēng)象的本質(zhì)是什么?

曹沖稱(chēng)象的本質(zhì)是浮力原理,曹沖為什么沒(méi)發(fā)現(xiàn)浮力原理呢?

浮力原理為:物體在水中所受浮力等于它所排開(kāi)的水的重量。象站在船上和船上放石頭時(shí),船的吃水線(xiàn)相同,也就是兩種情況下,船排開(kāi)水的體積相同。“吃水線(xiàn)”顯示的就是“排水量”,而“排水量”不就是“物體排開(kāi)水的重量”嗎?這不就是浮力嗎?如此就能輕松總結(jié)出浮力定律。曹沖為什么沒(méi)有將物體受到的浮力和排開(kāi)的水的重量聯(lián)系到一起呢?阿基米德通過(guò)給國(guó)王稱(chēng)金,在洗澡時(shí)發(fā)現(xiàn)了浮力原理,曹沖或者其他人該如何進(jìn)一步思考才能發(fā)現(xiàn)浮力原理呢?

曹沖和后人為什么沒(méi)有發(fā)現(xiàn)浮力原理?這個(gè)問(wèn)題很容易聯(lián)想到李約瑟難題和錢(qián)學(xué)森之問(wèn)。

李約瑟難題:“中國(guó)為什么在幾千年文明之后突然落后于世界文明,被排斥在世界文明之外?”

錢(qián)學(xué)森之問(wèn):“為什么現(xiàn)在我們的學(xué)校培養(yǎng)不出杰出人才?”

李約瑟難題和錢(qián)學(xué)森之問(wèn)或許很難回答,問(wèn)一個(gè)簡(jiǎn)單點(diǎn)的問(wèn)題:曹沖稱(chēng)象的課文,除了記住了曹沖很小就很聰明之外,我們是否有進(jìn)行過(guò)稍微有深度的思考?

另外,批判性思維還可能問(wèn):曹沖稱(chēng)象的故事是真的嗎?

分巧克力、刁鉆領(lǐng)導(dǎo)三問(wèn)題和曹沖稱(chēng)象都可以使用三大思維進(jìn)行分析,邏輯思維也被稱(chēng)為縱向思維,縱向思維的人研究的問(wèn)題有深度,但是沒(méi)有廣度;橫向思維的人思維寬,善于舉一反三,但是缺乏深度;批判性思維思考目的和意義,思維有高度。

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