例談中學物理新課程教學中綠色思維能力的培養(yǎng)

王金兵

（南通市如東縣豐利中學，江蘇 南通 226408）

中學物理新課程標準指出：物理學科作為自然科學的重要分支，不僅對物質(zhì)文明的進步和人類對自然界認識的深化起了重要的推動作用，而且對人類的思維發(fā)展也產(chǎn)生了不可或缺的影響。在中學物理教學中需要大力培養(yǎng)學生思維能力，常規(guī)思維可能有用，但有時用常規(guī)思維并不能很好地解決問題，甚至有時會阻礙問題的解決，使得思維“沙漠化”，這時要想在“思維的沙漠”中呈現(xiàn)出“綠洲”，就要有相應(yīng)的“綠色思維”。

綠色思維是相對于常規(guī)思維而言，其中典型代表就是逆向思維，學生的全面發(fā)展和科學素養(yǎng)的提高有時常常在常規(guī)思維中徘徊，在綠色的逆向思維中誕生。就連法拉第發(fā)現(xiàn)的電磁感應(yīng)現(xiàn)象、愛因斯坦提出的光子說等都是逆向思維的結(jié)果?？梢娔嫦蛩季S的巨大威力和不可或缺性。

所謂綠色逆向思維，是指和正向思維方向相反而又相互聯(lián)系的思維過程，即我們通常所說的“倒著想”或“反過來想一想”。綠色逆向思維屬于發(fā)散性思維的范疇，是一種創(chuàng)造性的求異思維。在中學階段，物理課程的價值主要表現(xiàn)之一是通過科學想象與科學推理方法的結(jié)合，發(fā)展學生的想象力和分析概括能力，使學生養(yǎng)成良好的思維習慣，敢于質(zhì)疑，勇于創(chuàng)新，最終能達到全面提高學生的綜合能力。

一、在物理新課教學中培養(yǎng)學生綠色逆向思維能力

在中學物理概念、原理和規(guī)律教學中，我們可以挖掘教材中的某些探索性內(nèi)容，引導(dǎo)學生利用綠色逆向思維去掌握知識。例如：學習力的概念時，對力的作用是相互的，學生往往理解不深，我就給學生舉這樣的例子，左手掌擊右掌時兩掌都覺得疼痛，這是為什么？學習摩擦力時，給學生提問：大家知道汽車是有牽引力作用而前進，那么這個牽引力是誰施加的呢？在冰面上走路為什么易打滑？然后讓學生討論，并提示如果地面向前推著人，人還打滑嗎？使學生更深刻地理解摩擦力。通過執(zhí)果索因，啟發(fā)學生自己去猜想、推理、判斷、驗證所學知識，不僅使學生知道概念、原理和規(guī)律的來龍去脈，而且教給學生如何運用物理思維去逐步得出科學理論的方法，使學生更加能理解好物理概念、原理和規(guī)律。

探討某些選擇題的選項是否正確時，運用綠色逆向思維可能很有效。例如，很多學生對“光滑水平面勻速運動的物體在水平方向是否受力”有懷疑。對于這個問題可以假設(shè)受一個水平力，但不能找到另一個力來和它平衡，且這個力的施力物體也找不到。因此水平方向并不受力。這種思維方法是先提出與規(guī)律中的結(jié)論相反的假定，然后從這個假定中得出和已知條件相矛盾的結(jié)果來，這樣就否定了原來的假定而肯定了規(guī)律中的結(jié)論。這種由“果”及“因”的反轉(zhuǎn)思維往往可以簡潔明了地完成順向思維很難解決的問題。通過反向逆推，引導(dǎo)學生利用逆向思維去發(fā)問、發(fā)現(xiàn)，可以進一步擴大和完善學生的認知結(jié)構(gòu)，深化和升華所學的課本知識。

二、在各種類型物理實驗中培養(yǎng)綠色逆向思維能力

（一）運用演示實驗和學生實驗，引導(dǎo)學生逆向思考

物理是以實驗為基礎(chǔ)的自然科學。必要的演示實驗教學和學生實驗不僅能加深學生對物理知識的認識，更能培養(yǎng)學生必要的動手動腦能力。常規(guī)思維模式往往使學生按部就班，導(dǎo)致學生思維定勢，逐漸喪失創(chuàng)新的欲望和能力。諸如在講一個實驗時，首先向?qū)W生分析實驗的設(shè)計原理和內(nèi)容要求，然后再指導(dǎo)學生親自動手完成實驗，在此基礎(chǔ)上師生通過分析、對比，共同總結(jié)出這類實驗的規(guī)律，以達到觸類旁通、舉一反三的目的。例如：在《磁生電》這節(jié)課的教學時，教師可以重新演示奧斯特實驗，引導(dǎo)學生逆向思考，奧斯特發(fā)現(xiàn)通電導(dǎo)體周圍存在著磁場，表現(xiàn)為電能產(chǎn)生磁。那么反過來，磁能否產(chǎn)生電？怎樣才能使磁生電呢？學生回答：不確定，可以試試。然后展開討論，教師在旁點撥引導(dǎo)，探究合適的實驗方案，最后由學生根據(jù)實驗事實，逐步歸納、概括出結(jié)論：閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運動時，導(dǎo)體中就會產(chǎn)生電流。

（二）利用探究實驗，加強學生逆向思維的培養(yǎng)

科學探究的成功與否主要取決于實驗方法和實驗技術(shù)，其中實驗方法占著重要地位。在理解這些實驗方法時引導(dǎo)學生用逆向思維。例如：麥克斯韋電磁場理論的基本觀點——“變化的磁場產(chǎn)生電場，變化的電場也產(chǎn)生磁場”，也是逆向思維的典型示例。再如，在講授“小孔成像”時，教師再提出一個探究性試驗：“小孔既然能成像”，那么“小點能否成像呢”？此時學生的討論很激烈，學習熱情高漲，求知欲望越來越強烈，對物理的學習和實驗的探究產(chǎn)生濃厚的興趣。

三、在習題教學中，強化對學生逆向思維能力的訓練

在物理習題教學中，應(yīng)用逆向思維解題，即先確定題目中要求什么結(jié)論，然后根據(jù)題意，運用掌握的物理概念、定律及公式，按照題意逐層次反向推導(dǎo)，直到利用題中給出的已知條件能夠?qū)栴}解決為止。分析完畢，將逆向思維的分析過程反向逐層寫出，即為習題的解題步驟。在物理學習中，思維定勢還有著相當程度的影響作用。

[例1]甲、乙兩個相同的量筒內(nèi)分別裝有水和酒精，放在水平桌面上，兩種液體對量筒底部的壓強相等，比較在兩種液體內(nèi)部同一水平的兩點所受的壓強大小。若教師在分析上述題目后，有意識地把已知條件和未知相互對調(diào)一下：在液體內(nèi)部同一水平面上的兩點處受到液體的壓強相等，比較液體對兩個底部的壓強的大小。這樣就可有意識地達到活躍和培養(yǎng)學生逆向思維的作用。

[例2]一人站立在平面鏡前，然后慢慢后退，則：

A.他在平面鏡中的像越來越小，像離平面鏡越來越遠；

B.他的像越來越大，像離平面鏡越來越近；

C.像的大小不變，但像離人卻越來越遠；

D.像的大小不變，像與人的距離也不變

反思：此題錯選A的比例竟占50%。進一步的分析發(fā)現(xiàn)，這么多的學生之所以錯選，是因為在解該題時憑借視覺的通常經(jīng)驗——遠小近大，而沒有根據(jù)問題的需要進行必要的思維活動，忽略了“像的大小”與“你看到的鏡中像的大小”是兩回事。

[例3]有一塊冰漂浮在一杯濃鹽水中（冰的密度小于濃鹽水的密度），如果冰塊全部熔化后，液面將（ ）

A.上升 B.下降 C.不變 D.無法判定

解析：從題中的答案看，要比較的是冰熔化前排開濃鹽水的體積V排和冰熔化成水的體積V水，若V水＜V排，則液面下降；若 V水＞V排，則液面上升；若 V水=V排，則液面不變。V水、V排不能確定，則無法判斷，要準確判斷，必須求出V水和V排。

比較所求結(jié)果，V水＞V排，冰熔化后液面上升，則答案應(yīng)選（A）。

應(yīng)用逆向思維解題，思路清晰，且能準確判斷各種選擇題及其他類型題的答案。

四、在應(yīng)用物理知識解決實際問題中，加強對學生逆向思維的強化

（一）運用轉(zhuǎn)換，逆向思維

音叉的振動轉(zhuǎn)化為乒乓球的彈起（或水花濺起）；物體溫度的高低轉(zhuǎn)化為液體的熱脹冷縮；分子運動轉(zhuǎn)化為擴散現(xiàn)象；分子之間有空隙轉(zhuǎn)化為兩種液體混合時體積變??；硬度大的物體的微小形變轉(zhuǎn)化為平面鏡的反射光線的改變；物體動能的大小轉(zhuǎn)化為另一物體被撞的距離大??；物體重力勢能轉(zhuǎn)化為木樁被打擊而陷入沙中的深度；是否存在磁場轉(zhuǎn)化為小磁針是否偏轉(zhuǎn)；比較電熱大小轉(zhuǎn)化為火柴燃燒的先后，等等。另外，電動汽車，太陽能汽車代替內(nèi)燃式汽車也是這種思維的運用。

（二）利用反轉(zhuǎn)，逆向思維

例如人在岸上看到水中有一條魚，現(xiàn)想用魚叉叉中魚，請問應(yīng)對著所看到的魚還是對著所看到的魚下方叉去？

水中的魚發(fā)光經(jīng)水面折射到人眼中，而人眼看到的“魚”是逆著折射光線形成在真實魚稍上方的虛象，根據(jù)光路的可逆性，魚叉必須應(yīng)對著所看到的“魚”下方叉魚。

光路的可逆性這一知識在初中物理中雖不處于凸顯位置，只是一帶而過，但應(yīng)用光路的可逆性可使許多光學問題處理簡便而清晰，起到事半功倍的效果，而且能訓練和培養(yǎng)逆向思維，加深對光學知識的理解，達到融會貫通、左右逢源的佳境。

新課程的核心理念是為了每一位學生的發(fā)展，而學生的發(fā)展不是指某一方面的發(fā)展，而是全面、和諧的發(fā)展。事實證明，學生的全面發(fā)展和科學素養(yǎng)的提高，往往在常規(guī)思維中徘徊，在綠色思維中誕生。當然，綠色逆向思維能力的培養(yǎng)決不是一朝一夕能完成的，但實踐證明只要持之以恒，學生的學習態(tài)度、學習習慣、學習方法、實踐能力、個性品質(zhì)都會隨著逆向思維能力的培養(yǎng)而全面發(fā)展。當然，強調(diào)逆向思維不是要求一切問題都要從另一面去思考，同時，沒有知識基礎(chǔ)的逆向思維是無源之水。在其他條件相同的情況下，基礎(chǔ)知識越豐厚牢固，對問題的理解就越深刻，應(yīng)用綠色逆向思維就能取得更大的成效。