高中物理教學(xué)中學(xué)生逆向思維的培養(yǎng)策略研究

李萬金

（甘肅省武威第八中學(xué)，甘肅武威 733000）

隨著社會發(fā)展，科學(xué)與科技創(chuàng)新已成為學(xué)校非常重要的一項(xiàng)教育目標(biāo)。教師教學(xué)的目的不僅是將理論知識和解題技能傳授給學(xué)生，還要使其能靈活運(yùn)用物理語言、圖像對實(shí)際問題進(jìn)行解決，并能通過物理學(xué)習(xí)具備科學(xué)思維和自主學(xué)習(xí)能力。逆向思維和以往傳統(tǒng)的思維方式有所不同，其是一種特殊的發(fā)散和創(chuàng)新思維。因高中物理知識具有連貫性，模型具有相似性，所以學(xué)生在學(xué)習(xí)時難免會產(chǎn)生定向思維，而這對其深入學(xué)習(xí)和思考能力發(fā)展非常不利。若能在物理教學(xué)中融入逆向思維培養(yǎng)，則能對學(xué)生思維深度和寬度進(jìn)行拓寬，有利于創(chuàng)新型人才培養(yǎng)。

一、逆向思維概述

逆向思維又稱之為反向思維，是指利用反方向角度對某一事件或問題進(jìn)行思考，而在此角度下思考便可發(fā)現(xiàn)之前未注意到的點(diǎn)，并結(jié)合這一點(diǎn)有針對性地對問題進(jìn)行解決。逆向思維是物理思維的重要原則，同樣也屬于創(chuàng)新思維的組成部分，是教師在教育教學(xué)中對學(xué)生展開思維訓(xùn)練的載體，逆向思維培養(yǎng)有利于學(xué)生思維敏捷性的提升［1］。很多高中生之所以物理學(xué)習(xí)水平不高，是因?yàn)槠淙狈δ嫦蛩季S能力，只是借助順向思維來進(jìn)行公式定理的學(xué)習(xí)，在運(yùn)用時也存在著生搬硬套的問題，自身缺乏創(chuàng)造、觀察、分析以及開拓能力，逆向思維訓(xùn)練有利于學(xué)生思維結(jié)構(gòu)改變，可使其思維靈活性、深刻性得到增強(qiáng)，幫助學(xué)生逐漸具備分析、解決復(fù)雜問題的能力。當(dāng)學(xué)生具備逆向思維，其能全面掌握所學(xué)相關(guān)知識，明確解題方向，快速對解題思路進(jìn)行梳理，靈活運(yùn)用知識點(diǎn)來解決物理問題，同時逆向思維可使學(xué)生在分析物理問題時不再停留于淺表，而是投入深層含義分析當(dāng)中，并能挖掘出問題本質(zhì)。

二、逆向思維與物理學(xué)

人在思考問題時都有習(xí)慣趨勢，遇到問題時會按照固定思路思考，這也是我們通常所講的思維定式。思維定式是指學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中思維活動具有的心理準(zhǔn)備狀態(tài)，這種心理準(zhǔn)備狀態(tài)是由學(xué)生以往知識、經(jīng)驗(yàn)、思維方式、習(xí)慣所構(gòu)成，且會影響到后續(xù)的思維，使思維活動方向趨于一致。高中物理學(xué)習(xí)中學(xué)生的思維定式表現(xiàn)為其會按照某種思路去思考和解決相關(guān)問題，當(dāng)此種思路習(xí)慣與問題解決途徑一致，思維定式便可促進(jìn)問題快速解決；而若此種習(xí)慣思路相悖于具體問題解決途徑，就會導(dǎo)致學(xué)生思維被束縛，因此在解題中出現(xiàn)失誤。簡單來講，在問題解決中思維定式有積極一面，同時也可能會阻礙學(xué)生思考。在解決問題時，學(xué)生可以先按照既定方法進(jìn)行思考，若在問題思考解決時遇到困難，便可對思考問題的角度進(jìn)行轉(zhuǎn)化，尋求新的解決方案，通過反向思維進(jìn)行剖析、推理猜測。因此，高中物理教師在教學(xué)中一定要重視對學(xué)生逆向思維能力的培養(yǎng)，并將其作為一項(xiàng)重要的教學(xué)任務(wù)。

高中物理中有很多概念、規(guī)律都是在逆向思維下產(chǎn)生的。物理學(xué)研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)以及運(yùn)動規(guī)律，是一門與科學(xué)思維相結(jié)合，并以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為基礎(chǔ)的科學(xué)。對于物理學(xué)科來講，實(shí)驗(yàn)是其基礎(chǔ)，而科學(xué)思維是其生命。物理的概念、規(guī)律、理論都有堅實(shí)基礎(chǔ)，而通過實(shí)驗(yàn)課對物理理論是否正確進(jìn)行檢驗(yàn)也是推動物理學(xué)發(fā)展與啟迪物理思維的基本動力。很多重要的物理思想均是在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，通過科學(xué)思維作用所產(chǎn)生的結(jié)果，因此對于物理學(xué)發(fā)展來講，科學(xué)思維有著重要的決定和推動作用。而物理學(xué)在經(jīng)過多年發(fā)展之后，也有一套自身研究解決問題的方法，這些方法不但會推動物理學(xué)發(fā)展，也會對其他學(xué)科發(fā)展造成影響，同時也是辯證唯物主義哲學(xué)基礎(chǔ)，且會在一定程度上影響人們的思想觀點(diǎn)與思維。對物理學(xué)發(fā)展歷史進(jìn)行分析之后可以發(fā)現(xiàn)，逆向思維建立與存在于眾多物理定律和規(guī)律中，甚至在物理學(xué)乃至科學(xué)發(fā)展中都有獨(dú)特作用，正是因?yàn)橛辛四嫦蛩季S活動，才使物理學(xué)變得更加獨(dú)特和新穎［2］。

牛頓就曾經(jīng)通過逆向思維，結(jié)合行星運(yùn)動三大定律提出了“為何行星這樣運(yùn)動？”之后再結(jié)合這一問題嚴(yán)密的展開推理論證，分析總結(jié)，就天體運(yùn)動原因進(jìn)行明確，與此同時還發(fā)展出了萬有引力定律。又如法拉再受到奧斯特的“電產(chǎn)生磁”這一現(xiàn)象的啟發(fā)之后，通過逆向思維思考“電能夠產(chǎn)生磁，那么磁是否能夠產(chǎn)生電能？”之后結(jié)合這一問題經(jīng)過十年實(shí)驗(yàn)，最終得出了電磁感應(yīng)定律。再比如受到愛因斯坦光量子啟發(fā)之后，德布羅意發(fā)散逆向思維提出：“是不是不只光子才有波粒二象性？中子、質(zhì)子、電子是否也包括波粒二象性？”后來人們在實(shí)驗(yàn)過程中對電子衍射觀察后對其觀點(diǎn)正確性進(jìn)行了驗(yàn)證，進(jìn)而產(chǎn)生了新的普遍法則。

三、高中物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生逆向思維能力存在的問題

現(xiàn)階段很多高中物理教師在對學(xué)生進(jìn)行評價時會將成績作為主要標(biāo)準(zhǔn)，而以分?jǐn)?shù)評判學(xué)生優(yōu)劣的模式之下，也催生了固定的物理實(shí)驗(yàn)過程以及解題思路模式。雖然創(chuàng)新教育的提出也有一段時間，但多數(shù)教師在實(shí)際教學(xué)中并不重視創(chuàng)新教育。一些教師也能意識到對學(xué)生逆向思維培養(yǎng)的重要性，但在實(shí)際應(yīng)用過程中依然存在較多問題。因?qū)W生受到傳統(tǒng)思維觀念影響較深，在通過逆向思維學(xué)習(xí)時必然會產(chǎn)生不適感，甚至很有可能會陷入思維迷宮。目前多數(shù)高中物理教師在實(shí)際教學(xué)中會將重心放在知識傳授、技能培養(yǎng)上，并未針對學(xué)生逆向思維發(fā)展開展實(shí)踐活動，也較少組織學(xué)生利用所學(xué)物理知識深入思考探究［3］。雖然一些教師也會在典型物理習(xí)題或是物理概念中有針對性地對學(xué)生逆向思維進(jìn)行鍛煉，但多數(shù)學(xué)生的逆向思維依然缺乏全面性。

四、高中物理教學(xué)中學(xué)生逆向思維培養(yǎng)策略

（一）在概念教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生逆向思維

高中物理的主要內(nèi)容為對物質(zhì)基本運(yùn)行結(jié)構(gòu)和原理進(jìn)行研究，物理概念是對物理研究成果的匯總，也是人類發(fā)展至今所形成的文明成果。以往教學(xué)中，教師會采取灌輸模式來進(jìn)行物理概念講解，這樣雖然學(xué)生也能對概念記憶和理解，但這對其思維能力培養(yǎng)非常不利。物理概念是自然實(shí)際生活中經(jīng)過無數(shù)次驗(yàn)證所提煉出來的內(nèi)容，其可指導(dǎo)學(xué)生深入投入到物理知識探究中。而想要獲得良好的概念教學(xué)成效，便要摒棄以往灌輸式教學(xué)方式，指導(dǎo)學(xué)生探究式學(xué)習(xí)，以更深入地理解物理概念，避免死記硬背，無法靈活應(yīng)用，出現(xiàn)遺忘現(xiàn)象。所以在實(shí)際教學(xué)中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生探究式學(xué)習(xí)，而這對教師便提出了更高的要求。教師除了需要具備專業(yè)的物理知識之外，還要摒棄以往傳統(tǒng)教學(xué)觀念，能靈活科學(xué)地選擇教學(xué)方式，生動形象地對教材中的概念和定義進(jìn)行講解，并能鼓勵學(xué)生從多個角度理解與探究物理概念，在此過程中培養(yǎng)自身逆向思維，使其逐漸對物理學(xué)習(xí)產(chǎn)生濃厚興趣。

例如，在教學(xué)運(yùn)動相關(guān)內(nèi)容時包括多項(xiàng)知識內(nèi)容：勻速運(yùn)動、勻減速運(yùn)動、加速運(yùn)動，同時也會涉及初速度、末速度、平均速度、加速度等多個概念，若教師依然采取灌輸式講解方式，學(xué)生在理解時會非常困難，實(shí)際應(yīng)用也會出現(xiàn)問題，所以在實(shí)際概念教學(xué)中，教師便可加強(qiáng)對學(xué)生逆向思維的調(diào)動和培養(yǎng)［4］。如在教學(xué)勻減速直線運(yùn)動這一概念時部分學(xué)生難以理解，而勻加速運(yùn)動相對比較容易理解，這時教師便可引導(dǎo)學(xué)生通過逆向思維將運(yùn)動過程反過來，將勻減速直線運(yùn)動末速度看作勻加速直線運(yùn)動初速度，這樣學(xué)生在求路程時就會更加快捷。高中物理概念本身并不是固定的，在不同題目當(dāng)中同一概念的含義也會有所不同，因此在實(shí)際教學(xué)中可依附這一特性，將逆向思維培養(yǎng)滲透在教學(xué)環(huán)節(jié)中。

（二）創(chuàng)設(shè)問題情境，培養(yǎng)學(xué)生逆向思維

高中物理教師也可通過創(chuàng)設(shè)問題情境的方式來對學(xué)生逆向思維進(jìn)行培養(yǎng)。當(dāng)學(xué)生無法全面深入理解某一知識點(diǎn)時，教師便可結(jié)合知識點(diǎn)為其設(shè)計具有探究價值的問題，以將學(xué)生探究興趣充分調(diào)動起來，而這一舉措也有利于學(xué)生學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)。教師可通過設(shè)計答案不確定的問題，也可引導(dǎo)學(xué)生深入研究，從整體上把握該節(jié)知識，發(fā)散學(xué)習(xí)思維。在此過程中教師也要做好引導(dǎo)工作，通過提問將學(xué)生學(xué)習(xí)興趣充分激發(fā)出來，并通過學(xué)生回答明確其學(xué)習(xí)狀況，有針對性地對學(xué)生進(jìn)行逆向思維能力培養(yǎng)。

要想借助物理問題情境創(chuàng)設(shè)的方式培養(yǎng)學(xué)生逆向思維，首先，教師要做到提問具有靈活性，能給予學(xué)生思考的空間，從而有利于其思維意識開拓。因此，教師要鼓勵學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)問題，并在與其他同學(xué)交流的過程中準(zhǔn)確分析問題，從各個角度思考解答，以對物理思維進(jìn)行培養(yǎng)。如在物理教材中有這樣一項(xiàng)內(nèi)容：已知二力大小，求二力之和。探究這一問題時，學(xué)生會發(fā)現(xiàn)兩個大小相同的力的合力并不完全相同，可能是兩力的相加，也可能兩力的相減，或是單純地通過加減根本無法得到。若教師在實(shí)際教學(xué)中只是將力的合成與分解理論直接講解給學(xué)生，就會使其產(chǎn)生定向思維，無法對力的合成與分解內(nèi)容完全進(jìn)行理解，在今后遇到問題時也無法靈活運(yùn)用這一部分知識。這時，教師便可將力的合成與分解兩個方向合為一體，選擇兩名學(xué)生在講臺上手拉手朝兩個不同方向運(yùn)動，引導(dǎo)下面學(xué)生通過觀察這兩名學(xué)生的運(yùn)動速度對合力大小進(jìn)行判斷，同時也可通過運(yùn)動方向來對分力的大小進(jìn)行判斷。這種方式有利于學(xué)生快速對物理知識進(jìn)行掌握，培養(yǎng)其逆向思維能力。

（三）借助實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生逆向思維

在高中物理教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)課程是非常關(guān)鍵的一項(xiàng)內(nèi)容。物理概念的形成需在不斷進(jìn)行實(shí)驗(yàn)證明之后再確立，所以教師應(yīng)意識到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性，并積極通過物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)激發(fā)學(xué)生探索欲望，提升其思維能力和探索能力。而要想將實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生逆向思維能力的作用充分發(fā)揮出來，教師還要對以往傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)演示法進(jìn)行轉(zhuǎn)變，使學(xué)生自主投入到對物理現(xiàn)象的觀察、問題的探索中，發(fā)現(xiàn)物理原理。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中教師會將實(shí)驗(yàn)原理、步驟以及方法告知學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生按照講解步驟操作，而這也導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)缺乏創(chuàng)新性，學(xué)生并未自主投入探究。而要想解決這一問題，教師便可嘗試先對類似實(shí)驗(yàn)進(jìn)行演示，將學(xué)生探究欲望調(diào)動起來，之后再鼓勵其動手操作，使其能通過實(shí)驗(yàn)對物理現(xiàn)象產(chǎn)生原因進(jìn)行推測，引導(dǎo)不同學(xué)生之間展開溝通交流，有機(jī)結(jié)合個人觀點(diǎn)與教學(xué)內(nèi)容，并通過逆向思維對實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行理解。

如在“自由落體運(yùn)動”相關(guān)內(nèi)容教學(xué)時，教師便可引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合已有經(jīng)驗(yàn)對伽利略落地實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行明確，思考如何設(shè)計實(shí)驗(yàn)，明確試驗(yàn)所需的設(shè)備以及實(shí)驗(yàn)原理，同時做好數(shù)據(jù)管理工作。教師可基于實(shí)驗(yàn)原理將反向結(jié)果提出來，鼓勵學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)對教師提出的反向理論進(jìn)行推翻。如教師可提出“兩個球中較輕的球會更快落下”，之后引導(dǎo)學(xué)生自主通過實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行這一理論的推翻。在此過程中學(xué)生能深刻認(rèn)識到實(shí)驗(yàn)結(jié)果，明確兩球會一同落下，在完成實(shí)驗(yàn)中拓展自身思維模式，提升探究事物的能力和逆向思維能力。

（四）在習(xí)題訓(xùn)練中強(qiáng)化逆向思維

物理習(xí)題有利于學(xué)生鞏固和深化所學(xué)知識，也可提升理論知識的運(yùn)用能力。在習(xí)題解答過程中，需要學(xué)生思維活躍，并能深入探究習(xí)題解決方法，所以在物理習(xí)題教學(xué)中教師便可合理應(yīng)用逆向思維，使學(xué)生有效地應(yīng)用物理規(guī)律以及概念，在習(xí)題解答中學(xué)會舉一反三。在實(shí)際教學(xué)中，教師需引導(dǎo)學(xué)生打破思維定式，嘗試從相反或多個角度思考相關(guān)問題，實(shí)現(xiàn)一題多解。

在習(xí)題講解時，教師可對題目已知條件和求解方式進(jìn)行改變，提升學(xué)生思維的敏銳度，使其能明確同一問題的解決方法也可有多種。物理學(xué)中有一些可逆性的解決方法，包括電路可逆、彈簧可逆、運(yùn)動可逆、光路可逆。所以在習(xí)題教學(xué)過程中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生充分利用這些內(nèi)容的可逆性原理，使解題思路更加簡潔化，有效培養(yǎng)學(xué)生逆向思維。如在運(yùn)動教學(xué)中，勻速直線運(yùn)動和拋體運(yùn)動具有可逆性，而傳統(tǒng)方法在此類題目解答中步驟較多，若能引導(dǎo)學(xué)生借助逆向思維推敲，不但能解決問題，還可使解決方法更加簡便化。如在解決車輛剎車或勻減速運(yùn)動等物理習(xí)題時，教師便可引導(dǎo)學(xué)生借助逆向思維，將其看作是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動，以對解題過程進(jìn)行簡化。

五、結(jié)語

總之，逆向思維培養(yǎng)有利于對傳統(tǒng)教學(xué)中學(xué)生存在的定向思維模式進(jìn)行打破，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和研究意識，使其具備較強(qiáng)的創(chuàng)新意識和能力。高中物理教師應(yīng)意識到逆向思維培養(yǎng)的重要性，并結(jié)合物理學(xué)科特點(diǎn)、教材及學(xué)生實(shí)際情況，在概念教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、習(xí)題教學(xué)各環(huán)節(jié)中培養(yǎng)學(xué)生逆向思維，使其學(xué)會舉一反三，逐步提升物理核心素養(yǎng)。