物理教學(xué)中逆向思維能力的“三結(jié)合”培養(yǎng)

秦水輝

（廣西桂林農(nóng)業(yè)學(xué)校，廣西 桂林 541006）

人的思維具有可逆性，所謂“可逆性”就是從結(jié)果或結(jié)論出發(fā)，反過來分析問題，反面推敲，逆向追索，分析這一結(jié)論或結(jié)果的原因和條件。這種思維方式就是我們通常說的“逆向思維”，逆向思維是一種創(chuàng)造性思維。逆向思維屬于發(fā)散性思維的范疇，是一種具有啟發(fā)性、創(chuàng)造性、靈活性的求異思維，同時也是提出問題、分析問題和解決問題的一種重要方法。人們在分析問題和解決問題時，一般都習(xí)慣于從原因開始探求結(jié)果，這種思維方式我們稱之為“正向思維”。在物理教學(xué)中，教師一般都比較注重學(xué)生“正向思維”能力的培養(yǎng)，通常是教師按照一定的固有知識結(jié)構(gòu)，從題目條件出發(fā)，聯(lián)想到已知的公式、定律，單從某一個方向思考問題，采用一定的程式解決問題。應(yīng)該說這種方式是解決問題的基本方法，確實是非常重要的。但是，如果長期按照這種方式方法去思考問題，就會形成“思維定勢”，學(xué)生就只會按老師所講的、書上寫的去機械地模仿，無疑會制約學(xué)生的的思維與創(chuàng)造性的發(fā)揮。因此在物理學(xué)教學(xué)中我們必須注重學(xué)生逆向思維能力的培養(yǎng)。筆者通過多年的教學(xué)經(jīng)驗總結(jié)了培養(yǎng)學(xué)生逆向思維能力“三結(jié)合”的培養(yǎng)方法。

一、物理課堂教學(xué)與逆向思維能力的培養(yǎng)相結(jié)合

學(xué)生受生活經(jīng)驗、學(xué)習(xí)閱歷的影響，其思維方式多以正向思維為主，并形成習(xí)慣，在物理課堂教學(xué)中為培養(yǎng)學(xué)生逆向思維能力，必須寓逆向思維訓(xùn)練于平時的物理課堂教學(xué)之中。

1.將逆向思維能力培養(yǎng)與物理學(xué)史教育結(jié)合起來。在物理教學(xué)過程中，要充分挖掘教材中大量運用逆向思維取得成功的物理學(xué)史和科學(xué)發(fā)明史的事例，再現(xiàn)物理學(xué)家進行科學(xué)研究時所采用的思想和方法，對學(xué)生進行有意識的教育。讓學(xué)生領(lǐng)略到科學(xué)的本質(zhì)，掌握科學(xué)學(xué)習(xí)的策略和科學(xué)的思維方法，從而提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)。例如奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，法拉第對電流磁效應(yīng)產(chǎn)生了極大的熱情，并對其進行研究。他認為既然電能夠產(chǎn)生磁，反過來，磁也應(yīng)該能產(chǎn)生電。經(jīng)過不懈努力，終于發(fā)現(xiàn)磁生電的方法，從而使電能的大規(guī)模生產(chǎn)和利用成為可能，為造福人類作出了巨大貢獻。法拉第運用從電生磁想到磁生電的思維就是逆向思維法。這種思維方法在科學(xué)發(fā)現(xiàn)和科學(xué)創(chuàng)造中有著巨大的作用。因此，在物理學(xué)習(xí)的過程中，我們要加強對學(xué)生的逆向思維能力的訓(xùn)練。

2.將逆向思維能力培養(yǎng)與物理概念的教學(xué)結(jié)合起來。物理學(xué)是研究物質(zhì)物體運動最一般規(guī)律和物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)的學(xué)科，是一門自然科學(xué)。在教學(xué)中有許許多多的的物理概念，在進行物理概念教學(xué)時，傳統(tǒng)的教學(xué)模式一般是從大量的生活經(jīng)驗、回憶舊知識或從一些實驗現(xiàn)象出發(fā)引入物理概念，使學(xué)生掌握新知識，順利達到知識的遷移。這種教學(xué)方式符合學(xué)生的認知規(guī)律，這種教學(xué)模式不能說不科學(xué)。從思維方式看這樣的教學(xué)過程屬于正向思維的模式。但是如果我們在運用這種教學(xué)方式引出物理概念的同時，再從反向認識這些概念和規(guī)律，學(xué)生對物理概念和規(guī)律的理解將更加深刻。比如：對于摩擦力這一概念的教學(xué).可先通過大量實例歸納、抽象出摩擦力這一概念，然后向?qū)W生提出這樣一個問題“如果自然界沒有了摩擦力，我們這個世界將會是什么樣？”對于這個問題將會引起學(xué)生的極大興趣，他們會紛紛發(fā)表自己的看法，各抒己見，課堂氣氛十分活躍。學(xué)生的思維活動得到了充分的調(diào)動。再比如；關(guān)于平均速度和瞬時速度的理解，我們可以提出這樣的問題，若物體在某段時間內(nèi)每時每刻的瞬時速度都等于零，則他在這段時間內(nèi)平均速度是否一定等于零。反過來若物體在某段時間內(nèi)平均速度等于零，則他在這段時間內(nèi)的瞬時速度又是否一定等于零。通過這樣的討論，使學(xué)生進一步理解了物理概念，同時也訓(xùn)練了學(xué)生的逆向思維能力。

3.將逆向思維能力培養(yǎng)與物理規(guī)律的教學(xué)結(jié)合起來。在物理規(guī)律的教學(xué)中，我們可以采用正反兩方面理解的方法，使學(xué)生對物理規(guī)律的理解更為透徹。例如對于動能定理的理解，教材是這樣描述的，“合外力對物體所做的功等于物體動能的變化”也就是說如果外力對物體做了功，物體的動能一定發(fā)生變化，外力對物體做了多少功，物體的動能就發(fā)生了多少變化。那么如果反過來理解呢？如果物體的動能發(fā)生了變化，是否一定有外力對它做了功？通過逆向思維能力的培養(yǎng)可以使學(xué)生更全面準確地理解物理規(guī)律，克服片面性。例如：在講解熱力學(xué)第二定律時，“機械能可以全部轉(zhuǎn)化為熱能，”那么反過來“熱能能否全部轉(zhuǎn)化為機械能？”再比如：“勻變速直線運動的加速度是恒定的”。反過來“加速度恒定的運動是否一定是勻變速直線運動”，通過這樣的反問，可使學(xué)生科學(xué)地理解初始條件對運動過程的影響。

二、物理練習(xí)題教學(xué)與逆向思維能力的培養(yǎng)相結(jié)合

1.靈活地運用逆向思維方式。有些練習(xí)題運用正向思維方式與逆向思維方式都能解答。但也常常有這樣的習(xí)題，按照正向思維方式解答顯得很繁瑣，利用逆向思維卻可以使問題變得極為簡單，而且還常常使陷入“山窮水盡疑無路”的正向思維，走向“柳暗花明又一村”。例如：將一個物體以某一初速豎直上拋，求該物體在到達最高點時最后1S內(nèi)通過的位移。這道題運用正向思維方法也可求解，但比較麻煩，如果采用逆向思維分析這個間題，就不難解決：物體在到達最高點之前的1S內(nèi)通過的位移大小等于物體從最高點開始下落的第1S內(nèi)通過位移的大小，這樣求解就顯得很簡單。

2.巧妙地運用反證法。反證法是一種常用的逆向思維方式，在物理學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用。伽利略批駁亞里斯多德關(guān)于物體下墜的快慢是由它們的重量決定的例子就巧妙地應(yīng)用了這種思維方式。又例如這樣一道練習(xí)題：所有的電場線都不相交，我們能否斷言，電場中任何兩條電場線都不相交，說明理由。如果用正向思維說明這一問題，就顯得相當(dāng)困難。但是我們換一種思維方式，采用反證法問題就變得異常簡單。

3.善于運用運動的反演原理。通常許多的物理規(guī)律、物理過程都具有某些對稱性或可逆性，物理狀態(tài)變化的正向過程與其逆向過程等效的特點。如運動的可逆性、彈簧的可逆性、熱學(xué)過程的可逆性、電路的可逆性及光路的可逆性等。運用可逆性原理解題能很好地培養(yǎng)學(xué)生逆向思維能力。

例：一物體以初速度v沿光滑的斜面向上做勻減速直線運動，經(jīng)過時間 t秒后速度減為零，通過的路程為S，則

（A）經(jīng)t/2時，速度為v/2，通過的路程為s/2

（B）經(jīng)t/2時，速度為 v/2，通過的路程為3s/4

本題考查勻變速直線運動規(guī)律中比例關(guān)系的應(yīng)用，學(xué)生一般習(xí)慣于正向思維，如果用正向思維的方法解這道題會感到很棘手，解答起來非常繁瑣，但如巧妙地應(yīng)用“運動反演法”即用逆向思維法解這道題就顯得很簡單。

三、物理實驗與逆向思維能力的培養(yǎng)相結(jié)合

探究性實驗是物理實驗的一種類型。在中職物理教材中配備的學(xué)生分組實驗中就有一定比例的探索性實驗，如“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”，“探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系”、“探究閉合電路的歐姆定律”等。探究性實驗的一個重要特點就是有利于培養(yǎng)學(xué)生的逆向思維能力。因此在平時的實驗教學(xué)之中，一方面應(yīng)充分利用和挖掘課本上的探索性實驗，另一方面還可將一些驗證性實驗改成探究性實驗。“探究求合力的方法”“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”，同時還可指導(dǎo)學(xué)生探究新的實驗途徑。例如：驗證機械能守恒實驗就可改為探索性實驗。在沒有講機械能守恒定律之前，讓學(xué)生去探索、歸納出機械能守恒定律。在學(xué)生實驗之前，教師提出一些要求與注意事項，實驗中需要解決的問題。譬如：紙帶的選取（第1、2兩點間距應(yīng)約為2毫米），重物下落速度的測定，需不需要測重物的質(zhì)量等，讓學(xué)生獨立思考或討論，這樣做既可充分調(diào)動學(xué)生的思維積極性，也增加了學(xué)生探索問題的興趣。

總之，只要我們在教學(xué)中充分挖掘教材內(nèi)容，根據(jù)學(xué)生的具體情況，有意識的進行逆向思維的訓(xùn)練，將有利于培養(yǎng)學(xué)生思維的靈活性。正確進行逆向思維的培養(yǎng)，對于開拓思路，克服定向思維的局限，都會起到積極的作用。

［1］喬際平.物理創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[M].北京：首都師范大學(xué)出版社，1998.

［2］張明明主編.物理（通用類）[M].北京：高等教育出版社，2011.

［3］李寶華.物理教學(xué)中培養(yǎng)創(chuàng)新能力的案例分析［J］.中學(xué)物理教與學(xué)，2005，（11）.

［4］黃裕昌.逆向思維能力的培養(yǎng)[J].科技創(chuàng)業(yè)月刊，2005，（8）.