以逆向思維法為載體夯實(shí)物理核心素養(yǎng)水平
——以2019年全國普通高等學(xué)校招生考試第18題為例

趙 靜

（浙江省上虞區(qū)職業(yè)教育中心 浙江上虞 312399）

學(xué)科素養(yǎng)是學(xué)科育人價(jià)值的集中體現(xiàn)，是學(xué)生通過學(xué)科學(xué)習(xí)而逐步形成的正確的價(jià)值觀念，必備品格和關(guān)鍵的能力。物理學(xué)科核心素養(yǎng)主要包括“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”；其中科學(xué)思維是物理學(xué)視角對客觀事物的本質(zhì)屬性，內(nèi)在規(guī)律及相關(guān)關(guān)系的認(rèn)識方式，是基于經(jīng)驗(yàn)事實(shí)構(gòu)建物理模型的抽象概念過程，是分析綜合推理論證等方法，在科學(xué)領(lǐng)域的具體運(yùn)用，是基于事實(shí)證據(jù)和科學(xué)推理在不同觀點(diǎn)和結(jié)論質(zhì)疑和批判進(jìn)行檢驗(yàn)和修正，進(jìn)而提出創(chuàng)造性的見解的能力與品格。這正是在中學(xué)階段中學(xué)生所應(yīng)該具有的物理核心素養(yǎng)水平。

逆向思維是分析解決物理問題的一種行之有效的科學(xué)的，創(chuàng)造性思維，利用逆向思維能化難為易，刪繁就簡，變死為活，使題目準(zhǔn)確培養(yǎng)了思維的靈活性，廣闊性和深刻性，又有利于思路的開闊，活化知識，提高解答的正確性[1]。它培養(yǎng)和夯實(shí)中學(xué)生的物理核心素養(yǎng)筆者以2019年全國普通高等學(xué)校招生考試物理卷第18題為例。淺析逆向思維

這一題如果按正常的時(shí)間順序解題，似乎缺少條件，無法求解，但是有的同學(xué)可能轉(zhuǎn)念一想，這類題目不是有似曾相識的感覺嗎？這類問題，運(yùn)動(dòng)學(xué)中，特別是勻減速運(yùn)動(dòng)中的很多問題用常規(guī)的解法求解往往步驟比較多，或似乎根本不能求解，那么不妨我們換種思維方式，可以試著倒過來想一想，突然會發(fā)現(xiàn)有小驚喜。不僅能順利求解而且步驟比較簡便。

逆向思維在解題中應(yīng)用，讓學(xué)生具有建構(gòu)解題模型的意識和能力。運(yùn)用逆向思維的科學(xué)思維方法，將物理學(xué)科的核心素養(yǎng)體現(xiàn)在解題過程中，靈活運(yùn)用。逆向思維的方法不但在運(yùn)動(dòng)學(xué)中，也可以運(yùn)用在幾何光學(xué)等經(jīng)典例子中。

例如本卷中的最后一題光學(xué)題

如圖，一艘帆船靜止在湖面上，帆船的豎直桅桿頂端高出水面3 m。距水面4 m的湖底P點(diǎn)發(fā)出的激光束，從水面出射后恰好照射到桅桿頂端，該出射光束與豎直方向的夾角為53°（取sin53°=0.8）。已知水的折射率為。

（i）求桅桿到P點(diǎn)的水平距離；

（ii）船向左行駛一段距離后停止，調(diào)整由P點(diǎn)發(fā)出的激光束方向，當(dāng)其與豎直方向夾角為45°時(shí)，從水面射出后仍然照射在桅桿頂端，求船行駛的距離。

解決這個(gè)問題就是運(yùn)用了光的可逆性。

由于逆向思維的方法是與我們正常的思維相背離的，要使學(xué)生掌握和應(yīng)用逆向思維的方法，我們就要在平時(shí)的教學(xué)中經(jīng)常對學(xué)生進(jìn)行鼓勵(lì)和引導(dǎo)。我們不但可以在平時(shí)的練習(xí)講解中，而且也可以在不同的課程類型。例如構(gòu)建物理概念的教學(xué)過程中有些物理概念的建立，學(xué)生由于受到感性認(rèn)識的影響和思維定勢的影響，往往不容易理解和接納。如講牛頓第一定律時(shí)，亞里士多德提出的“力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因”的結(jié)論，很容易被人們接受，但恰恰他是錯(cuò)誤的，反過來沒有力，物體就不會動(dòng)？而意大利著名物理學(xué)家伽利略大膽的采用了逆向思維的方法，通過伽利略的理想實(shí)驗(yàn)提出了“當(dāng)一個(gè)物體在水平面上運(yùn)動(dòng)沒有碰到任何障礙時(shí)，它的運(yùn)動(dòng)將會是勻速的并將無限的繼續(xù)進(jìn)行下去，假如平面在空間是無限的?！钡目茖W(xué)論斷，通過實(shí)驗(yàn)為牛頓第一定律建立了堅(jiān)定的基礎(chǔ)。使學(xué)生體會到這一逆向思維在科學(xué)研究上的重要作用。培養(yǎng)了學(xué)生逆向思維的興趣。

還有我們在電磁學(xué)的學(xué)習(xí)中，首先學(xué)習(xí)了奧斯特的電流磁效應(yīng)現(xiàn)象，即通電導(dǎo)線能夠產(chǎn)生磁場，那么我們能否啟發(fā)學(xué)生從逆向思維的角度討論：能否通過磁場產(chǎn)生電流呢？如何使導(dǎo)體在磁場中產(chǎn)生電流？通過部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)，向?qū)W生介紹：受到磁效應(yīng)啟發(fā)的法拉第通過逆向思維一直在考慮磁場產(chǎn)生電的問題，他經(jīng)過十幾年的努力，終于發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。完成了可逆性猜測的正確性，激發(fā)了學(xué)生的興趣。在平時(shí)的上課過程中，我們可以讓學(xué)生通過總結(jié)歸納一些課本上可能出現(xiàn)的一些逆向思維的思想方法，讓同學(xué)們利用自己充分的想象，對物理現(xiàn)象的過程或結(jié)果的某一環(huán)節(jié)進(jìn)行大膽的猜想，在這樣的教學(xué)過程中沒在對問題正向的或者是逆向的思考中，不斷發(fā)展和夯實(shí)學(xué)生的科學(xué)思維能力的目的，不論學(xué)生猜想是否正確，是否有探究性，或深入性，教師都應(yīng)該對學(xué)生給予肯定和鼓勵(lì)，俗話說量變就會引起質(zhì)變，逆向思維夯實(shí)物理核心素養(yǎng)水平。