物理教學中逆向思維能力的“三結合”培養

秦水輝

（廣西桂林農業學校，廣西 桂林 541006）

人的思維具有可逆性，所謂“可逆性”就是從結果或結論出發，反過來分析問題，反面推敲，逆向追索，分析這一結論或結果的原因和條件。這種思維方式就是我們通常說的“逆向思維”，逆向思維是一種創造性思維。逆向思維屬于發散性思維的范疇，是一種具有啟發性、創造性、靈活性的求異思維，同時也是提出問題、分析問題和解決問題的一種重要方法。人們在分析問題和解決問題時，一般都習慣于從原因開始探求結果，這種思維方式我們稱之為“正向思維”。在物理教學中，教師一般都比較注重學生“正向思維”能力的培養，通常是教師按照一定的固有知識結構，從題目條件出發，聯想到已知的公式、定律，單從某一個方向思考問題，采用一定的程式解決問題。應該說這種方式是解決問題的基本方法，確實是非常重要的。但是，如果長期按照這種方式方法去思考問題，就會形成“思維定勢”，學生就只會按老師所講的、書上寫的去機械地模仿，無疑會制約學生的的思維與創造性的發揮。因此在物理學教學中我們必須注重學生逆向思維能力的培養。筆者通過多年的教學經驗總結了培養學生逆向思維能力“三結合”的培養方法。

一、物理課堂教學與逆向思維能力的培養相結合

學生受生活經驗、學習閱歷的影響，其思維方式多以正向思維為主，并形成習慣，在物理課堂教學中為培養學生逆向思維能力，必須寓逆向思維訓練于平時的物理課堂教學之中。

1.將逆向思維能力培養與物理學史教育結合起來。在物理教學過程中，要充分挖掘教材中大量運用逆向思維取得成功的物理學史和科學發明史的事例，再現物理學家進行科學研究時所采用的思想和方法，對學生進行有意識的教育。讓學生領略到科學的本質，掌握科學學習的策略和科學的思維方法，從而提高學生的科學素質。例如奧斯特發現了電流的磁效應，法拉第對電流磁效應產生了極大的熱情，并對其進行研究。他認為既然電能夠產生磁，反過來，磁也應該能產生電。經過不懈努力，終于發現磁生電的方法，從而使電能的大規模生產和利用成為可能，為造福人類作出了巨大貢獻。法拉第運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發現和科學創造中有著巨大的作用。因此，在物理學習的過程中，我們要加強對學生的逆向思維能力的訓練。

2.將逆向思維能力培養與物理概念的教學結合起來。物理學是研究物質物體運動最一般規律和物質基本結構的學科，是一門自然科學。在教學中有許許多多的的物理概念，在進行物理概念教學時，傳統的教學模式一般是從大量的生活經驗、回憶舊知識或從一些實驗現象出發引入物理概念，使學生掌握新知識，順利達到知識的遷移。這種教學方式符合學生的認知規律，這種教學模式不能說不科學。從思維方式看這樣的教學過程屬于正向思維的模式。但是如果我們在運用這種教學方式引出物理概念的同時，再從反向認識這些概念和規律，學生對物理概念和規律的理解將更加深刻。比如：對于摩擦力這一概念的教學.可先通過大量實例歸納、抽象出摩擦力這一概念，然后向學生提出這樣一個問題“如果自然界沒有了摩擦力，我們這個世界將會是什么樣？”對于這個問題將會引起學生的極大興趣，他們會紛紛發表自己的看法，各抒己見，課堂氣氛十分活躍。學生的思維活動得到了充分的調動。再比如；關于平均速度和瞬時速度的理解，我們可以提出這樣的問題，若物體在某段時間內每時每刻的瞬時速度都等于零，則他在這段時間內平均速度是否一定等于零。反過來若物體在某段時間內平均速度等于零，則他在這段時間內的瞬時速度又是否一定等于零。通過這樣的討論，使學生進一步理解了物理概念，同時也訓練了學生的逆向思維能力。

3.將逆向思維能力培養與物理規律的教學結合起來。在物理規律的教學中，我們可以采用正反兩方面理解的方法，使學生對物理規律的理解更為透徹。例如對于動能定理的理解，教材是這樣描述的，“合外力對物體所做的功等于物體動能的變化”也就是說如果外力對物體做了功，物體的動能一定發生變化，外力對物體做了多少功，物體的動能就發生了多少變化。那么如果反過來理解呢？如果物體的動能發生了變化，是否一定有外力對它做了功？通過逆向思維能力的培養可以使學生更全面準確地理解物理規律，克服片面性。例如：在講解熱力學第二定律時，“機械能可以全部轉化為熱能，”那么反過來“熱能能否全部轉化為機械能？”再比如：“勻變速直線運動的加速度是恒定的”。反過來“加速度恒定的運動是否一定是勻變速直線運動”，通過這樣的反問，可使學生科學地理解初始條件對運動過程的影響。

二、物理練習題教學與逆向思維能力的培養相結合

1.靈活地運用逆向思維方式。有些練習題運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：將一個物體以某一初速豎直上拋，求該物體在到達最高點時最后1S內通過的位移。這道題運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間題，就不難解決：物體在到達最高點之前的1S內通過的位移大小等于物體從最高點開始下落的第1S內通過位移的大小，這樣求解就顯得很簡單。

2.巧妙地運用反證法。反證法是一種常用的逆向思維方式，在物理學中有著廣泛的應用。伽利略批駁亞里斯多德關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用了這種思維方式。又例如這樣一道練習題：所有的電場線都不相交，我們能否斷言，電場中任何兩條電場線都不相交，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單。

3.善于運用運動的反演原理。通常許多的物理規律、物理過程都具有某些對稱性或可逆性，物理狀態變化的正向過程與其逆向過程等效的特點。如運動的可逆性、彈簧的可逆性、熱學過程的可逆性、電路的可逆性及光路的可逆性等。運用可逆性原理解題能很好地培養學生逆向思維能力。

例：一物體以初速度v沿光滑的斜面向上做勻減速直線運動，經過時間 t秒后速度減為零，通過的路程為S，則

（A）經t/2時，速度為v/2，通過的路程為s/2

（B）經t/2時，速度為 v/2，通過的路程為3s/4

本題考查勻變速直線運動規律中比例關系的應用，學生一般習慣于正向思維，如果用正向思維的方法解這道題會感到很棘手，解答起來非常繁瑣，但如巧妙地應用“運動反演法”即用逆向思維法解這道題就顯得很簡單。

三、物理實驗與逆向思維能力的培養相結合

探究性實驗是物理實驗的一種類型。在中職物理教材中配備的學生分組實驗中就有一定比例的探索性實驗，如“探究小車速度隨時間變化的規律”，“探究彈力與彈簧伸長量的關系”、“探究閉合電路的歐姆定律”等。探究性實驗的一個重要特點就是有利于培養學生的逆向思維能力。因此在平時的實驗教學之中，一方面應充分利用和挖掘課本上的探索性實驗，另一方面還可將一些驗證性實驗改成探究性實驗。“探究求合力的方法”“探究加速度與力、質量的關系”，同時還可指導學生探究新的實驗途徑。例如：驗證機械能守恒實驗就可改為探索性實驗。在沒有講機械能守恒定律之前，讓學生去探索、歸納出機械能守恒定律。在學生實驗之前，教師提出一些要求與注意事項，實驗中需要解決的問題。譬如：紙帶的選取（第1、2兩點間距應約為2毫米），重物下落速度的測定，需不需要測重物的質量等，讓學生獨立思考或討論，這樣做既可充分調動學生的思維積極性，也增加了學生探索問題的興趣。

總之，只要我們在教學中充分挖掘教材內容，根據學生的具體情況，有意識的進行逆向思維的訓練，將有利于培養學生思維的靈活性。正確進行逆向思維的培養，對于開拓思路，克服定向思維的局限，都會起到積極的作用。

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［2］張明明主編.物理（通用類）[M].北京：高等教育出版社，2011.

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［4］黃裕昌.逆向思維能力的培養[J].科技創業月刊，2005，（8）.