高中物理教學中學生逆向思維的培養(yǎng)策略探究

【摘要】新課程標準對高中物理教學提出了新要求，而培養(yǎng)學生的逆向思維是教學的落腳點之一。探討魯科版“摩擦力”教學中學生逆向思維培養(yǎng)的理論基礎，并從構建物理情境、設計探究任務、開展物理實驗、布置物理作業(yè)的維度探討高中物理教學中學生逆向思維的培養(yǎng)策略，以期為高中物理教學改革、創(chuàng)新提供理論支持和實踐指導。

【關鍵詞】高中物理；逆向思維；“摩擦力”

作者簡介：陳衛(wèi)真（1979—），女，福建省泉州市城東中學。

隨著物理教育的發(fā)展，培養(yǎng)學生逆向思維已成為高中物理教師的重要任務之一。逆向思維能夠幫助學生打破常規(guī)思維模式，從新的角度審視和解決問題。“摩擦力”作為高中物理教學的重要內容，其涉及的概念和原理復雜且抽象，是培養(yǎng)學生逆向思維的良好載體。因此，本文旨在通過探究“摩擦力”教學中的逆向思維培養(yǎng)策略，為高中物理教師提供新的教學思路和方法。

一、魯科版“摩擦力”教學中學生逆向思維培養(yǎng)的理論基礎

（一）認知發(fā)展理論

皮亞杰的認知發(fā)展理論揭示了學生心智成長的動態(tài)過程，強調了抽象邏輯思維在高中階段學習中的重要性。在教授“摩擦力”這一物理概念時，教師不應僅僅局限在傳統(tǒng)的教學框架內，而應巧妙利用高中學生心智發(fā)展的特點，引導他們采用逆向思維方式進行深度學習。逆向思維強調逆向分析問題，能使學生深化對摩擦力的本質的理解。教師可以設計富有啟發(fā)性的問題，促使學生主動思考摩擦力在自然界和人類生活中的不可或缺性，從而改變他們對摩擦力的固有認知，推動他們的認知能力發(fā)展［1］。

（二）建構主義學習理論

建構主義學習理論認為，學習不是被動接受知識的過程，而是主動建構知識的過程。在“摩擦力”教學中，教師可以通過逆向思維訓練，引導學生主動探索和發(fā)現(xiàn)知識，從而培養(yǎng)他們的知識建構能力。具體而言，教師可以要求學生設計一個實驗方案，探究摩擦力對物體運動的影響。此任務需要學生深入理解摩擦力的特性，并且能創(chuàng)造性地運用所學知識進行實驗設計和數(shù)據(jù)分析［2］。在此期間，學生可能會經(jīng)歷“嘗試—失敗—再嘗試—成功”的過程。而每一次失敗都會給他們帶來寶貴的學習經(jīng)驗，促使他們不斷調整和完善自己的方案。可見，主動建構知識不僅能培養(yǎng)學生的逆向思維，還能提升他們的問題解決能力和創(chuàng)新能力。

二、高中物理教學中學生逆向思維的培養(yǎng)策略

（一）構建物理情境，開啟逆向思維之門

在傳統(tǒng)的物理教學中，教師往往會從現(xiàn)象出發(fā)，引導學生逐步分析，進而歸納出物理規(guī)律。構建物理情境則要求教師從已知的規(guī)律或結論出發(fā)構建與之相符的情境。具體而言，教師需要先深入了解物理教學內容，通過對知識的梳理，找出適合進行逆向思維訓練的關鍵點；再從關鍵點切入，通過提出逆向問題、設置相反的實驗條件、從相反的角度分析問題等方式，構建能夠激發(fā)學生逆向思維的情境，讓學生在思考、探究中潛移默化地形成逆向思維模式。

在魯科版“摩擦力”教學中，首先，教師可以梳理“摩擦力”這一節(jié)的教學內容，明確摩擦力的概念、分類、方向、大小等關鍵點。然后，教師可以著重關注學生容易形成思維定式的部分，如有的學生認為摩擦力總是會阻礙物體的運動，而忽略了摩擦力在某些情況下也可以作為動力。立足于此，教師可以提出逆向問題，旨在打破學生的思維定式，激活課堂活力：“如果摩擦力突然消失，那么世界會變成什么樣子？”［3］圍繞該問題，學生可以展開探討和交流。在此基礎上，教師可以利用多媒體資源展示一系列如汽車無法啟動、人們無法行走、建筑物無法保持穩(wěn)定等沒有摩擦力的場景，以此帶給學生感官上的刺激。最后，教師可以繼續(xù)提問，旨在引導學生從相反的角度思考摩擦力的作用，深化對物理知識的理解：“如果摩擦力消失了，物體的運動狀態(tài)會如何變化？我們如何利用這個變化來解決實際問題？”

在這一系列教學活動中，教師以情境為基石，以問題為線索，引導學生由淺入深、循序漸進地展開逆向思考、探索，能夠切實強化學生的思維能力。

（二）設計探究任務，點燃逆向思維之火

設計探究任務是培養(yǎng)學生探究能力和思維能力的重要途徑。在實際的教學中，教師應明確逆向思維的培養(yǎng)目標，思考自己希望通過探究任務讓學生達到怎樣的逆向思維水平，以及掌握哪些逆向思維的技巧和方法。然后，教師應構建起逆向探究框架：探究的起點（已知結果或結論等）、探究的路徑（逆向推理的步驟和邏輯）以及探究的終點（需要探究的物理規(guī)律或原理）。立足于逆向探究框架，教師需要考慮學生的認知水平、學習興趣、思維能力等，設計集趣味性、差異性、實踐性、開放性于一體的探究任務，引導學生通過逆向推理，逐步挖掘出物理現(xiàn)象的本質，以此提升學生的物理核心素養(yǎng)。

在為魯科版“摩擦力”教學設計探究任務之前，教師可以將逆向思維的培養(yǎng)目標設定為：學生能夠從已知的現(xiàn)象出發(fā)，逆向推導出摩擦力的產(chǎn)生條件、影響因素以及作用效果等。基于目標的引領，教師可以將“摩擦力與物體運動的關系”作為探究起點，將“分析摩擦力的產(chǎn)生條件”和“分析影響摩擦力的因素”作為探究路徑，將“摩擦力的本質”作為探究終點，以此構建逆向探究的框架［4］。

在此基礎上，教師可以設計“逆向探索摩擦力的奧秘”這一任務，要求學生從摩擦力阻礙物體運動的現(xiàn)象出發(fā)，逆向思考并探究以下問題：1.摩擦力是如何產(chǎn)生的？摩擦力產(chǎn)生需要滿足哪些條件？2.影響摩擦力大小的因素有哪些？它們是如何影響摩擦力的？3.摩擦力在物體運動中起到什么作用？它如何影響物體的運動狀態(tài)？基于任務的驅動，學生可以結合日常生活中的實例進行觀察和分析；也可以查閱資料和展開小組討論，提出自己的見解；還可以設計一個實驗，驗證對摩擦力影響因素的猜想。

當學生在探究過程中遇到阻礙時，教師需要及時給予點撥和啟發(fā)。例如：教師可以提出“你們認為有哪些因素會影響摩擦力的大小？它們是如何與摩擦力產(chǎn)生聯(lián)系的？”這一問題，以此引導學生重新審視實驗內容；或者可以將兩種不同的材料相互摩擦，讓學生思考“為什么它們之間的摩擦力會這么大？它們具有的什么特性導致了該結果？”這一問題，以此引導學生學會根據(jù)實際現(xiàn)象進行探究。

在學生完成探究任務后，教師可以組織學生進行分享和討論，講述自己的發(fā)現(xiàn)以及通過逆向思維得出的結論。對于某個學生的發(fā)言，其他學生可以提出自己的疑問或建議。教師在此環(huán)節(jié)應認真傾聽每個學生的發(fā)言，指出學生在逆向思維方面的優(yōu)勢和不足，并幫助學生做出改進。

（三）開展物理實驗，培育逆向思維之花

物理實驗是物理學習的重要組成部分。開展物理實驗，可以讓學生在實驗中感受到逆向思維的獨特魅力。具體而言，教師應深入解讀教材與相關的實驗內容，從逆向思維的角度優(yōu)化實驗設計。在實驗開始前，教師可以通過提問和互動等方式，引導學生對實驗目的、原理和操作進行充分探討，激發(fā)學生的好奇心和探究欲望，為后續(xù)開展逆向思維訓練奠定基礎［5］。在實驗過程中，教師可以鼓勵學生嘗試從實驗結果出發(fā)，逆向推導實驗原理，助力學生深入理解物理現(xiàn)象的本質和相關規(guī)律。在實驗結束后，教師可以引導學生進行實驗總結和反思，進一步鞏固所學知識，培養(yǎng)逆向思維。

在魯科版“摩擦力”教學中，教師可以借助環(huán)環(huán)相扣、層層遞進的實驗活動，引導學生從全新的或與常規(guī)思維不同的角度探究和認識關于摩擦力的現(xiàn)象。

在實驗開始前，教師應準備實驗所需的儀器，如斜面、小車、滑塊、彈簧測力計等。教師可以引導學生回顧摩擦力的概念和性質，并讓學生回答相關問題。

在實驗環(huán)節(jié)，教師可以從以下三個方面切入，引導學生全身心投入實驗中，成為學習的主人翁。其一是觀察。教師可以讓學生觀察小車在不同斜面和不同材質的滑塊上滑動的現(xiàn)象，記錄小車滑動的速度、距離等數(shù)據(jù)，分析小車在不同情況下的運動狀態(tài)，以此讓學生直觀感受摩擦力的存在及其對物體運動的影響。其二是推導。教師可以引導學生逆向推導摩擦力的產(chǎn)生原因和影響因素，讓學生思考“為什么小車在不同斜面和不同材質的滑塊上的滑動情況不同？這說明小車的滑動情況與哪些因素有關？”等問題，從而逐漸認識到滑動摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度、壓力大小有關。其三是驗證。教師可以讓學生通過改變斜面的傾斜角度、更換其他材質的滑塊等方式，對自己推導的結果進行驗證。

在實驗結束后，教師可以讓學生分享自己的實驗過程和發(fā)現(xiàn)，給予學生點評和指導，再引導學生思考“通過開展實驗，你對摩擦力有了哪些新的認識？逆向思維在實驗探究中起到了怎樣的作用？”等問題。另外，教師還可以鼓勵學生在課后繼續(xù)探索與摩擦力相關的知識，如靜摩擦力與滑動摩擦力CgnagR3Flz9q4JUXBmAx1g==的區(qū)別、減小摩擦力的方法等，以此培養(yǎng)學生的自主學習能力和探究精神。

（四）布置物理作業(yè)，鍛造逆向思維之劍

作業(yè)是教學拓展和延伸的內容，寫作業(yè)是鞏固課堂學習成果的重要手段。教師應從作業(yè)設計、作業(yè)指導、作業(yè)評價等多個維度滲透逆向思維培養(yǎng)目標。在作業(yè)設計環(huán)節(jié)，教師可以設計一系列具有啟發(fā)性和挑戰(zhàn)性的作業(yè)，如要求學生由實驗結果反推實驗條件、由物理現(xiàn)象反推其背后的物理規(guī)律等；在作業(yè)指導環(huán)節(jié)，教師應有目的、有意識地引導學生逐步形成逆向思維習慣，如鼓勵學生多角度思考問題，嘗試從反面或對立面尋找解題線索；在作業(yè)評價環(huán)節(jié)，教師應著重了解學生在逆向思維方面的發(fā)展狀況，同時可以根據(jù)學生的作業(yè)完成質量給予適當?shù)墓膭詈酮剟睿ぐl(fā)學生進一步培養(yǎng)逆向思維的積極性。

在為魯科版“摩擦力”教學設計作業(yè)之前，教師可以通過課堂提問、小測驗來了解學生是否掌握了摩擦力的基本知識。然后，教師需要了解學生在學習“摩擦力”時遇到的困難和存在的誤區(qū)，如混淆靜摩擦力和滑動摩擦力的產(chǎn)生條件，不理解摩擦系數(shù)與材料特性的關系［6］。在此基礎上，教師可以參考如表1所示的內容設計題目，促進學生逆向思維的發(fā)展。

在進行作業(yè)批改時，教師應針對學生的錯誤理解或邏輯推理過程中存在的缺陷，通過書面反饋、個別討論等多種方式提供詳盡的解釋和指導，以此助力學生逆向思維的培養(yǎng)。

結語

總而言之，本文基于新課程標準的要求，以魯科版“摩擦力”教學為例，深入探討了逆向思維在高中物理教學中的培養(yǎng)策略。采用本文提出的四個策略能夠切實培養(yǎng)學生的逆向思維，為高中物理教學的改革與創(chuàng)新提供有力的支撐。筆者期待有更多教育工作者能夠探索出一系列有效的教學策略，助力高中物理教學質量的提升，培養(yǎng)出更多具備逆向思維的優(yōu)秀人才，為物理學科的可持續(xù)發(fā)展貢獻智慧和力量。

【參考文獻】

［1］梁朝陽.初中物理教學中學生逆向思維培養(yǎng)策略研究［J］.數(shù)理天地（初中版），2024（2）：115-117.

［2］劉建偉.高中物理教學中學生逆向思維的培養(yǎng)策略研究［J］.家長，2023（21）：165-167.

［3］林飛燕.高中物理教學中學生逆向思維的培養(yǎng)策略分析［J］.試題與研究，2023（6）：61-63.

［4］李萬金.高中物理教學中學生逆向思維的培養(yǎng)策略研究［J］.學周刊，2023（5）：75-77.

［5］段紀飛.核心素養(yǎng)視域下高中數(shù)學教學中學生逆向思維的培養(yǎng)策略［J］.數(shù)理天地（高中版），2022（23）：52-54.

［6］陳學紅，李祖君.高中物理教學中學生創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)策略分析［J］.廣西物理，2022，43（3）：207-209.