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(shí)也是提出問題、分析問題和解決問題的一種重要方法。人們?cè)诜治鰡栴}和解決問題時(shí)，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(shí)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(gè)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(shí)是非常重要的。但是，如果長(zhǎng)期按照這種方式方法去思考問題，就會(huì)形成“思維定勢(shì)”，學(xué)生就只會(huì)按老師所講的、書上寫的去機(jī)械地模仿，無疑會(huì)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(yàn)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(yàn)、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(shí)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(yùn)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(jìn)行科學(xué)研究時(shí)所采用的思想和方法，對(duì)學(xué)生進(jìn)行有意識(shí)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(duì)電流磁效應(yīng)產(chǎn)生了極大的熱情，并對(duì)其進(jìn)行研究。他認(rèn)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(xiàn)。法拉第運(yùn)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(qiáng)對(duì)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(yùn)動(dòng)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(jìn)行物理概念教學(xué)時(shí)，傳統(tǒng)的教學(xué)模式一般是從大量的生活經(jīng)驗(yàn)、回憶舊知識(shí)或從一些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象出發(fā)引入物理概念，使學(xué)生掌握新知識(shí)，順利達(dá)到知識(shí)的遷移。這種教學(xué)方式符合學(xué)生的認(rèn)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?cè)谶\(yùn)用這種教學(xué)方式引出物理概念的同時(shí)，再?gòu)姆聪蛘J(rèn)識(shí)這些概念和規(guī)律，學(xué)生對(duì)物理概念和規(guī)律的理解將更加深刻。比如：對(duì)于摩擦力這一概念的教學(xué).可先通過大量實(shí)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(gè)問題“如果自然界沒有了摩擦力，我們這個(gè)世界將會(huì)是什么樣？”對(duì)于這個(gè)問題將會(huì)引起學(xué)生的極大興趣，他們會(huì)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(dòng)得到了充分的調(diào)動(dòng)。再比如；關(guān)于平均速度和瞬時(shí)速度的理解，我們可以提出這樣的問題，若物體在某段時(shí)間內(nèi)每時(shí)每刻的瞬時(shí)速度都等于零，則他在這段時(shí)間內(nèi)平均速度是否一定等于零。反過來若物體在某段時(shí)間內(nèi)平均速度等于零，則他在這段時(shí)間內(nèi)的瞬時(shí)速度又是否一定等于零。通過這樣的討論，使學(xué)生進(jìn)一步理解了物理概念，同時(shí)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(duì)物理規(guī)律的理解更為透徹。例如對(duì)于動(dòng)能定理的理解，教材是這樣描述的，“合外力對(duì)物體所做的功等于物體動(dòng)能的變化”也就是說如果外力對(duì)物體做了功，物體的動(dòng)能一定發(fā)生變化，外力對(duì)物體做了多少功，物體的動(dòng)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(dòng)能發(fā)生了變化，是否一定有外力對(duì)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(zhǔn)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(shí)，“機(jī)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(jī)械能？”再比如：“勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度是恒定的”。反過來“加速度恒定的運(yùn)動(dòng)是否一定是勻變速直線運(yùn)動(dòng)”，通過這樣的反問，可使學(xué)生科學(xué)地理解初始條件對(duì)運(yùn)動(dòng)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(yùn)用逆向思維方式。有些練習(xí)題運(yùn)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(jiǎn)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(gè)物體以某一初速豎直上拋，求該物體在到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)最后1S內(nèi)通過的位移。這道題運(yùn)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(gè)間題，就不難解決：物體在到達(dá)最高點(diǎn)之前的1S內(nèi)通過的位移大小等于物體從最高點(diǎn)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(jiǎn)單。

2.巧妙地運(yùn)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(chǎng)線都不相交，我們能否斷言，電場(chǎng)中任何兩條電場(chǎng)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(jiǎn)單。

3.善于運(yùn)用運(yùn)動(dòng)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(duì)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(diǎn)。如運(yùn)動(dòng)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(yùn)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(yùn)動(dòng)，經(jīng)過時(shí)間 t秒后速度減為零，通過的路程為S，則

（A）經(jīng)t/2時(shí)，速度為v/2，通過的路程為s/2

（B）經(jīng)t/2時(shí)，速度為 v/2，通過的路程為3s/4

本題考查勻變速直線運(yùn)動(dòng)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(huì)感到很棘手，解答起來非常繁瑣，但如巧妙地應(yīng)用“運(yùn)動(dòng)反演法”即用逆向思維法解這道題就顯得很簡(jiǎn)單。

三、物理實(shí)驗(yàn)與逆向思維能力的培養(yǎng)相結(jié)合

探究性實(shí)驗(yàn)是物理實(shí)驗(yàn)的一種類型。在中職物理教材中配備的學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)中就有一定比例的探索性實(shí)驗(yàn)，如“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”，“探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系”、“探究閉合電路的歐姆定律”等。探究性實(shí)驗(yàn)的一個(gè)重要特點(diǎn)就是有利于培養(yǎng)學(xué)生的逆向思維能力。因此在平時(shí)的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，另一方面還可將一些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改成探究性實(shí)驗(yàn)?！疤骄壳蠛狭Φ姆椒ā薄疤骄考铀俣扰c力、質(zhì)量的關(guān)系”，同時(shí)還可指導(dǎo)學(xué)生探究新的實(shí)驗(yàn)途徑。例如：驗(yàn)證機(jī)械能守恒實(shí)驗(yàn)就可改為探索性實(shí)驗(yàn)。在沒有講機(jī)械能守恒定律之前，讓學(xué)生去探索、歸納出機(jī)械能守恒定律。在學(xué)生實(shí)驗(yàn)之前，教師提出一些要求與注意事項(xiàng)，實(shí)驗(yàn)中需要解決的問題。譬如：紙帶的選?。ǖ?、2兩點(diǎn)間距應(yīng)約為2毫米），重物下落速度的測(cè)定，需不需要測(cè)重物的質(zhì)量等，讓學(xué)生獨(dú)立思考或討論，這樣做既可充分調(diào)動(dòng)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?cè)诮虒W(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(shí)的進(jìn)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(jìn)行逆向思維的培養(yǎng)，對(duì)于開拓思路，克服定向思維的局限，都會(huì)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）.