逆向思維在初中物理解題中的應(yīng)用研究

霍媛媛

(江蘇省揚(yáng)州市江都區(qū)仙城中學(xué) 225200)

逆向思維從相反的角度、利用被忽視的材料幫助學(xué)生分析物理問題，借助合理假設(shè)、逆向推導(dǎo)等方法規(guī)劃新的解題思路.對(duì)于學(xué)生來說，這是對(duì)按部就班的解題方法進(jìn)行改革，也是對(duì)自身物理思維的深度開發(fā).重視逆向思維在物理解題教學(xué)活動(dòng)中的應(yīng)用，能夠更好地提升學(xué)生的物理素質(zhì).

1 逆向思維的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)分析

1.1 打破思維定勢(shì)，學(xué)會(huì)思考

在初中物理教學(xué)活動(dòng)中，越來越多的教師開始強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的逆向思維，但在教學(xué)工作中，其對(duì)于“逆向思維”的理解依舊十分片面：教師將逆向思維定義為一種從相反的角度進(jìn)行解題、互動(dòng)的物理教學(xué)手段，忽視了逆向思維所表現(xiàn)出來的創(chuàng)新性特點(diǎn).對(duì)于學(xué)生說，逆向思維是打破思維定勢(shì)、獲取物理學(xué)習(xí)新方法的基本前提條件：傳統(tǒng)的物理教學(xué)強(qiáng)調(diào)教學(xué)活動(dòng)“按部就班”的推進(jìn)，讀題、解題、推導(dǎo)結(jié)論，這是學(xué)生在物理課堂中的主要學(xué)習(xí)思路.看似正在逐步解決物理問題，但學(xué)生的理性思維、邏輯推理能力正在受到考驗(yàn)：一旦出現(xiàn)難點(diǎn)，后續(xù)的物理學(xué)習(xí)也會(huì)受到影響.逆向思維則能夠幫助學(xué)生打破思維定勢(shì)，在物理學(xué)習(xí)活動(dòng)中，學(xué)生可以從假設(shè)推導(dǎo)、設(shè)計(jì)對(duì)立結(jié)論、假設(shè)結(jié)果成立等不同的角度分析物理問題，并對(duì)問題中的盲點(diǎn)進(jìn)行剖析.在部分情況下，擁有出色逆向思維的學(xué)生甚至可以直接跳過某些物理?xiàng)l件，直接通過現(xiàn)象與假設(shè)結(jié)論說明物理概念.思維定勢(shì)被打破，學(xué)生也能夠從新的角度理解物理知識(shí).

1.2 創(chuàng)新物理教學(xué)，積極互動(dòng)

逆向思維帶有普遍性、批判性特點(diǎn)：一切物理問題都能夠從相反的角度進(jìn)行考慮，當(dāng)有關(guān)現(xiàn)象存在對(duì)立統(tǒng)一的物理關(guān)系時(shí)，應(yīng)用逆向思維解決相關(guān)問題甚至可能比正常思維更為高效.且逆向思維下的思考帶有批判性特點(diǎn)，反常規(guī)、反習(xí)慣是逆向思維最為常見的表征.在初中物理教學(xué)活動(dòng)中培養(yǎng)學(xué)生的逆向思維，可創(chuàng)新物理教學(xué)模式：學(xué)生可以利用尚未出現(xiàn)的物理?xiàng)l件解決物理問題，在推導(dǎo)關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)的同時(shí)給出可用的學(xué)習(xí)結(jié)論.在逆向思維的帶動(dòng)下，學(xué)生從完全相反的角度考慮問題，通過假設(shè)、推導(dǎo)、邏輯關(guān)系梳理等方式來證明自己的結(jié)論.學(xué)生的答案可能是錯(cuò)誤的，但逆向思維下的思考卻比傳統(tǒng)的解題思路更為豐富，正如哲學(xué)中所說的，“山不向我走來，我便向山走去”.逆向思維下的教學(xué)更為開放，且允許學(xué)生從不同的角度進(jìn)行思考，為物理教學(xué)的延伸提供了有利條件.

2 逆向思維在初中物理教學(xué)中的應(yīng)用

2.1 應(yīng)用逆向思維改變解題順序，加快解題效率

在“一對(duì)多”的教學(xué)模式下，學(xué)生所掌握的解題方式與解題技巧完全來自于教師，這就導(dǎo)致了初中物理解題活動(dòng)的趨同性特點(diǎn)：學(xué)生的思維不同，解題能力不同，但受到教師的教學(xué)理念的影響，大部分學(xué)生都遵循教師的引導(dǎo)完成解題任務(wù)，進(jìn)而形成習(xí)慣性思維，在物理解題活動(dòng)中不斷重復(fù)應(yīng)用某一技巧.這種解題方式雖然在一定程度上保障了教學(xué)效率，但破壞了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，一旦出現(xiàn)更為復(fù)雜的物理問題，學(xué)生根本無法對(duì)其進(jìn)行解答.

借助逆向思維改變傳統(tǒng)的解題順序，顛覆“先讀題，再解題”的解題模式，能夠加快學(xué)生的解題速度，使其在整理思路的過程中獲得新的解題經(jīng)驗(yàn).以下列問題的解答為例：現(xiàn)在有一瓶油，油和瓶子的總質(zhì)量為2.2kg，瓶子的質(zhì)量為0.6kg，已知瓶子的容積為1.5dm3，請(qǐng)計(jì)算油的密度.在常規(guī)思路下，學(xué)生利用“整體的質(zhì)量減去瓶子的質(zhì)量得出油的質(zhì)量，然后質(zhì)量/體積”來及計(jì)算密度，解題思路與教師所傳授的教學(xué)方法相符，在逆向思維下，可要求學(xué)生先尋找題目中的關(guān)鍵詞，然后進(jìn)行解題，“計(jì)算密度”“容積”“質(zhì)量”等概念被學(xué)生整理出來，學(xué)生結(jié)合計(jì)算要求搜集信息，完成解題任務(wù).從解題流程上來看，計(jì)算過程似乎更加復(fù)雜，但在逆向思維下，學(xué)生能夠準(zhǔn)確回答“求什么”的核心問題，保障解題的高效率.利用逆向思維先嘗試推導(dǎo)解題要求，學(xué)生可以對(duì)關(guān)鍵數(shù)字進(jìn)行歸納、整理，并配合密度、質(zhì)量、體積等單位嘗試推導(dǎo)解題思路：或是求解容積、密度等物理量，或是根據(jù)問題的答案來對(duì)比差值.逆向思維可幫助學(xué)生快速做出假設(shè)，隨后在諸多假設(shè)中選擇可用的解題思路，進(jìn)而加快解題速度.

2.2 應(yīng)用逆向思維尋找解題思路，保障解題準(zhǔn)確

保證思路正確是學(xué)生順利完成解題任務(wù)的第一要求.因思路錯(cuò)誤而產(chǎn)生解題錯(cuò)誤的問題較為常見：在審題、解題的過程中，部分學(xué)生無法理清題目與物理?xiàng)l件之間的數(shù)量關(guān)系，導(dǎo)致物理概念與已知量相互混淆，從而產(chǎn)生計(jì)算上的錯(cuò)誤.配合逆向思維重新確定解題思路，在相反的方向推導(dǎo)并歸納解題活動(dòng)，能夠有效提高學(xué)生的物理解題效率.

借助逆向思維尋找解題思路，除幫助學(xué)生掌握基本的解題流程外，更能夠保障解題活動(dòng)的準(zhǔn)確、高效.以下列物理問題的解答為例：密封的塑料盒被放入水中，發(fā)現(xiàn)塑料盒正好可以懸浮在水面上，問塑料盒的體積與塑料盒中空氣的體積之比是多少？(塑料盒的密度已知)這是初中物理解題活動(dòng)中常見的分析問題，解題難度較大，部分學(xué)生認(rèn)為，題目中沒有給出明確的物理概念，此問題無解.一些學(xué)生在思考的過程中則拘泥于“已知量”的計(jì)算：計(jì)算塑料盒的內(nèi)部容積，計(jì)算空氣的整體密度，之后才能得出塑料盒的體積與空氣的體積比.整個(gè)計(jì)算過程尤其復(fù)雜.教師可利用逆向思維引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析：塑料盒浮在水面上，證明浮力與塑料盒的重力相等，塑料盒內(nèi)的空氣和塑料盒同時(shí)受到浮力，則二者所受的浮力之和為水的浮力，根據(jù)二力平衡法則可快速確定解題思路.為訓(xùn)練學(xué)生的逆向思維，要對(duì)題目中的關(guān)鍵物理量進(jìn)行拆分：不以物理概念的視角去審視相關(guān)物理量，而是強(qiáng)調(diào)物理概念的獨(dú)立性特點(diǎn).如上述問題當(dāng)中，將紙盒體積、空氣質(zhì)量、浮力視為三個(gè)對(duì)等因素，學(xué)生則可以快速從問題當(dāng)中提取出所需要的物理信息.在逆向思維的帶動(dòng)下，一些看似無解的問題也能被回答，學(xué)生的解題能力得到逐步提升.

2.3 應(yīng)用逆向思維合理假設(shè)結(jié)果，推導(dǎo)解題過程

當(dāng)部分物理問題無法求得答案時(shí)，教師會(huì)選擇借助假設(shè)的方式幫助學(xué)生整理思路，將對(duì)問題的思考轉(zhuǎn)化為對(duì)結(jié)論的推導(dǎo)，在證明結(jié)論的過程中得出對(duì)應(yīng)的物理答案.在應(yīng)用逆向思維進(jìn)行解題的過程中，這種“先給答案，再算過程”的解題方式也發(fā)揮出了較大的價(jià)值：借助對(duì)答案的重新推導(dǎo)，學(xué)生能夠獨(dú)立規(guī)劃解題思路，從而在證明結(jié)論的同時(shí)掌握物理學(xué)習(xí)方法.

逆向思維下的“假設(shè)解題法”在初中物理證明題的應(yīng)用中較為常見.在解答相關(guān)問題時(shí)，可對(duì)學(xué)生的逆向思維與解題策略進(jìn)行應(yīng)用.以下列問題為例：卡車承載貨物時(shí)的重量為35000N，其以10m/s的速度在馬路上行使十分鐘，卡車所受的阻力為2500N，問卡車行進(jìn)到10分鐘時(shí)，牽引力的做功是否達(dá)到2000000J.在計(jì)算的過程中，學(xué)生結(jié)合阻力、牽引力等概念進(jìn)行計(jì)算，得出計(jì)算結(jié)果.在逆向思維的帶領(lǐng)下，可嘗試假設(shè)結(jié)果，借由對(duì)結(jié)果的驗(yàn)證得出結(jié)論：假設(shè)卡車做功達(dá)到了2000000J，根據(jù)做功公式，則W=Fs=2500N×6000m，結(jié)論錯(cuò)誤，證明卡車在運(yùn)動(dòng)的過程中所做的功無法達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn).通過逆向思維，學(xué)生學(xué)會(huì)在問題中假設(shè)結(jié)論，以證明結(jié)論是否存在為解題思路進(jìn)行計(jì)算.相較于傳統(tǒng)的計(jì)算方式，其免除了比較大小、重復(fù)計(jì)算的過程，整體的計(jì)算效率得到了進(jìn)一步的保障.

2.4 應(yīng)用逆向思維調(diào)動(dòng)解題經(jīng)驗(yàn)，構(gòu)建知識(shí)結(jié)構(gòu)

學(xué)生借助當(dāng)前所掌握的物理知識(shí)來解答相關(guān)問題，雖然具備了優(yōu)秀的應(yīng)用物理知識(shí)的能力，但對(duì)于物理概念的掌握較為局限，其忽視了物理知識(shí)之間的“聯(lián)動(dòng)性”特點(diǎn).在逆向思維的帶領(lǐng)下，教師可幫助學(xué)生重新規(guī)劃解題思路，將已經(jīng)掌握的、快要遺忘的物理知識(shí)重新調(diào)動(dòng)起來，在教學(xué)環(huán)節(jié)加以應(yīng)用.對(duì)于學(xué)生來說，其對(duì)于“復(fù)習(xí)”活動(dòng)的興趣遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于教學(xué)活動(dòng)，當(dāng)學(xué)生能夠利用既有的物理知識(shí)解決新的物理問題時(shí)，解題熱情也會(huì)隨著教學(xué)活動(dòng)同步增長.

教師可利用逆向思維調(diào)動(dòng)學(xué)生的解題經(jīng)驗(yàn)，將不同的物理知識(shí)點(diǎn)聯(lián)系起來，幫助學(xué)生確定解題方向.以下列物理辨析題的教學(xué)為例：下列描述中，所涉及到的物理知識(shí)與其他現(xiàn)象不相同的選項(xiàng)是：

(1)冰在陽光下融化

(2)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)

(3)電機(jī)帶動(dòng)電扇吹風(fēng)

(4)卡車在公路上行駛

在解題的過程中，學(xué)生直接將答案A提取出來，，因?yàn)檫x項(xiàng)A是熱量變化的過程，但部分學(xué)生會(huì)給出反對(duì)意見，認(rèn)為BCD三個(gè)選項(xiàng)中也包含熱量的變化.教師可引導(dǎo)學(xué)生對(duì)“熱量”與內(nèi)能兩個(gè)物理概念進(jìn)行分析，在掌握正確的物理知識(shí)之后給出答案.在物理教學(xué)活動(dòng)中，概念混淆是導(dǎo)致學(xué)生無法正確解題的重要原因，在分析問題的過程中，可將對(duì)應(yīng)的物理知識(shí)在題目之后標(biāo)注出來，以此來進(jìn)行解題.先歸納知識(shí)，再回顧問題，能夠提升學(xué)生的解題正確率.

2.5 應(yīng)用逆向思維總結(jié)解題方法，形成解題框架

教師不僅要強(qiáng)調(diào)學(xué)生解題技能的訓(xùn)練，更要引導(dǎo)學(xué)生形成獨(dú)特的解題方法，使其在解答某一類型的物理問題時(shí)掌握相應(yīng)的解題技巧，提升學(xué)生的解題效率.部分學(xué)生正在嘗試配合物理知識(shí)歸納相應(yīng)的解題框架，但受限于個(gè)人能力，學(xué)生很難清晰的展示當(dāng)時(shí)的解題思路與解題方法，導(dǎo)致后續(xù)的解題活動(dòng)“半途而廢”.在應(yīng)用逆向思維開展解題教學(xué)活動(dòng)的過程中，當(dāng)學(xué)生給出某種解題方法時(shí)，教師可對(duì)其進(jìn)行引導(dǎo)，以此來幫助學(xué)生掌握系統(tǒng)化的解題技巧.

2.6 應(yīng)用逆向思維給出相同結(jié)論，提高解題效率

逆向思維不僅能夠幫助學(xué)生從相反的角度考慮問題，在引導(dǎo)學(xué)生思考、解題的過程中，甚至可以根據(jù)題目的解答要求來省略解題過程，以此來充分鍛煉學(xué)生的物理思維.配合逆向思維實(shí)施物理解題教學(xué)，教師可嘗試通過“給出相反結(jié)論”的新方式來解答相關(guān)問題：給出明顯不成立的物理結(jié)論，省略推導(dǎo)、驗(yàn)算的過程，保障物理教學(xué)活動(dòng)的高效性.

逆向思維引導(dǎo)著學(xué)生從不同的、乃至于截然相反的角度思考物理問題，不僅能夠加快學(xué)生理解問題的效率，更能夠幫助學(xué)生掌握新的解題技巧與解題方法，使其在解題的過程中不斷積累經(jīng)驗(yàn).在應(yīng)用逆向思維的過程中，要鼓勵(lì)學(xué)生通過設(shè)置相反結(jié)論、提出假設(shè)問題等方法實(shí)施教學(xué)工作.重新認(rèn)識(shí)物理知識(shí)，以此來保障物理教學(xué)質(zhì)量.