高中物理教學中學生逆向思維的培養策略研究

李萬金

（甘肅省武威第八中學，甘肅武威 733000）

隨著社會發展，科學與科技創新已成為學校非常重要的一項教育目標。教師教學的目的不僅是將理論知識和解題技能傳授給學生，還要使其能靈活運用物理語言、圖像對實際問題進行解決，并能通過物理學習具備科學思維和自主學習能力。逆向思維和以往傳統的思維方式有所不同，其是一種特殊的發散和創新思維。因高中物理知識具有連貫性，模型具有相似性，所以學生在學習時難免會產生定向思維，而這對其深入學習和思考能力發展非常不利。若能在物理教學中融入逆向思維培養，則能對學生思維深度和寬度進行拓寬，有利于創新型人才培養。

一、逆向思維概述

逆向思維又稱之為反向思維，是指利用反方向角度對某一事件或問題進行思考，而在此角度下思考便可發現之前未注意到的點，并結合這一點有針對性地對問題進行解決。逆向思維是物理思維的重要原則，同樣也屬于創新思維的組成部分，是教師在教育教學中對學生展開思維訓練的載體，逆向思維培養有利于學生思維敏捷性的提升［1］。很多高中生之所以物理學習水平不高，是因為其缺乏逆向思維能力，只是借助順向思維來進行公式定理的學習，在運用時也存在著生搬硬套的問題，自身缺乏創造、觀察、分析以及開拓能力，逆向思維訓練有利于學生思維結構改變，可使其思維靈活性、深刻性得到增強，幫助學生逐漸具備分析、解決復雜問題的能力。當學生具備逆向思維，其能全面掌握所學相關知識，明確解題方向，快速對解題思路進行梳理，靈活運用知識點來解決物理問題，同時逆向思維可使學生在分析物理問題時不再停留于淺表，而是投入深層含義分析當中，并能挖掘出問題本質。

二、逆向思維與物理學

人在思考問題時都有習慣趨勢，遇到問題時會按照固定思路思考，這也是我們通常所講的思維定式。思維定式是指學生在物理學習中思維活動具有的心理準備狀態，這種心理準備狀態是由學生以往知識、經驗、思維方式、習慣所構成，且會影響到后續的思維，使思維活動方向趨于一致。高中物理學習中學生的思維定式表現為其會按照某種思路去思考和解決相關問題，當此種思路習慣與問題解決途徑一致，思維定式便可促進問題快速解決；而若此種習慣思路相悖于具體問題解決途徑，就會導致學生思維被束縛，因此在解題中出現失誤。簡單來講，在問題解決中思維定式有積極一面，同時也可能會阻礙學生思考。在解決問題時，學生可以先按照既定方法進行思考，若在問題思考解決時遇到困難，便可對思考問題的角度進行轉化，尋求新的解決方案，通過反向思維進行剖析、推理猜測。因此，高中物理教師在教學中一定要重視對學生逆向思維能力的培養，并將其作為一項重要的教學任務。

高中物理中有很多概念、規律都是在逆向思維下產生的。物理學研究物質的結構以及運動規律，是一門與科學思維相結合，并以實驗事實為基礎的科學。對于物理學科來講，實驗是其基礎，而科學思維是其生命。物理的概念、規律、理論都有堅實基礎，而通過實驗課對物理理論是否正確進行檢驗也是推動物理學發展與啟迪物理思維的基本動力。很多重要的物理思想均是在實驗基礎上，通過科學思維作用所產生的結果，因此對于物理學發展來講，科學思維有著重要的決定和推動作用。而物理學在經過多年發展之后，也有一套自身研究解決問題的方法，這些方法不但會推動物理學發展，也會對其他學科發展造成影響，同時也是辯證唯物主義哲學基礎，且會在一定程度上影響人們的思想觀點與思維。對物理學發展歷史進行分析之后可以發現，逆向思維建立與存在于眾多物理定律和規律中，甚至在物理學乃至科學發展中都有獨特作用，正是因為有了逆向思維活動，才使物理學變得更加獨特和新穎［2］。

牛頓就曾經通過逆向思維，結合行星運動三大定律提出了“為何行星這樣運動？”之后再結合這一問題嚴密的展開推理論證，分析總結，就天體運動原因進行明確，與此同時還發展出了萬有引力定律。又如法拉再受到奧斯特的“電產生磁”這一現象的啟發之后，通過逆向思維思考“電能夠產生磁，那么磁是否能夠產生電能？”之后結合這一問題經過十年實驗，最終得出了電磁感應定律。再比如受到愛因斯坦光量子啟發之后，德布羅意發散逆向思維提出：“是不是不只光子才有波粒二象性？中子、質子、電子是否也包括波粒二象性？”后來人們在實驗過程中對電子衍射觀察后對其觀點正確性進行了驗證，進而產生了新的普遍法則。

三、高中物理教學中培養學生逆向思維能力存在的問題

現階段很多高中物理教師在對學生進行評價時會將成績作為主要標準，而以分數評判學生優劣的模式之下，也催生了固定的物理實驗過程以及解題思路模式。雖然創新教育的提出也有一段時間，但多數教師在實際教學中并不重視創新教育。一些教師也能意識到對學生逆向思維培養的重要性，但在實際應用過程中依然存在較多問題。因學生受到傳統思維觀念影響較深，在通過逆向思維學習時必然會產生不適感，甚至很有可能會陷入思維迷宮。目前多數高中物理教師在實際教學中會將重心放在知識傳授、技能培養上，并未針對學生逆向思維發展開展實踐活動，也較少組織學生利用所學物理知識深入思考探究［3］。雖然一些教師也會在典型物理習題或是物理概念中有針對性地對學生逆向思維進行鍛煉，但多數學生的逆向思維依然缺乏全面性。

四、高中物理教學中學生逆向思維培養策略

（一）在概念教學中培養學生逆向思維

高中物理的主要內容為對物質基本運行結構和原理進行研究，物理概念是對物理研究成果的匯總，也是人類發展至今所形成的文明成果。以往教學中，教師會采取灌輸模式來進行物理概念講解，這樣雖然學生也能對概念記憶和理解，但這對其思維能力培養非常不利。物理概念是自然實際生活中經過無數次驗證所提煉出來的內容，其可指導學生深入投入到物理知識探究中。而想要獲得良好的概念教學成效，便要摒棄以往灌輸式教學方式，指導學生探究式學習，以更深入地理解物理概念，避免死記硬背，無法靈活應用，出現遺忘現象。所以在實際教學中，教師應引導學生探究式學習，而這對教師便提出了更高的要求。教師除了需要具備專業的物理知識之外，還要摒棄以往傳統教學觀念，能靈活科學地選擇教學方式，生動形象地對教材中的概念和定義進行講解，并能鼓勵學生從多個角度理解與探究物理概念，在此過程中培養自身逆向思維，使其逐漸對物理學習產生濃厚興趣。

例如，在教學運動相關內容時包括多項知識內容：勻速運動、勻減速運動、加速運動，同時也會涉及初速度、末速度、平均速度、加速度等多個概念，若教師依然采取灌輸式講解方式，學生在理解時會非常困難，實際應用也會出現問題，所以在實際概念教學中，教師便可加強對學生逆向思維的調動和培養［4］。如在教學勻減速直線運動這一概念時部分學生難以理解，而勻加速運動相對比較容易理解，這時教師便可引導學生通過逆向思維將運動過程反過來，將勻減速直線運動末速度看作勻加速直線運動初速度，這樣學生在求路程時就會更加快捷。高中物理概念本身并不是固定的，在不同題目當中同一概念的含義也會有所不同，因此在實際教學中可依附這一特性，將逆向思維培養滲透在教學環節中。

（二）創設問題情境，培養學生逆向思維

高中物理教師也可通過創設問題情境的方式來對學生逆向思維進行培養。當學生無法全面深入理解某一知識點時，教師便可結合知識點為其設計具有探究價值的問題，以將學生探究興趣充分調動起來，而這一舉措也有利于學生學習能力培養。教師可通過設計答案不確定的問題，也可引導學生深入研究，從整體上把握該節知識，發散學習思維。在此過程中教師也要做好引導工作，通過提問將學生學習興趣充分激發出來，并通過學生回答明確其學習狀況，有針對性地對學生進行逆向思維能力培養。

要想借助物理問題情境創設的方式培養學生逆向思維，首先，教師要做到提問具有靈活性，能給予學生思考的空間，從而有利于其思維意識開拓。因此，教師要鼓勵學生自主發現問題，并在與其他同學交流的過程中準確分析問題，從各個角度思考解答，以對物理思維進行培養。如在物理教材中有這樣一項內容：已知二力大小，求二力之和。探究這一問題時，學生會發現兩個大小相同的力的合力并不完全相同，可能是兩力的相加，也可能兩力的相減，或是單純地通過加減根本無法得到。若教師在實際教學中只是將力的合成與分解理論直接講解給學生，就會使其產生定向思維，無法對力的合成與分解內容完全進行理解，在今后遇到問題時也無法靈活運用這一部分知識。這時，教師便可將力的合成與分解兩個方向合為一體，選擇兩名學生在講臺上手拉手朝兩個不同方向運動，引導下面學生通過觀察這兩名學生的運動速度對合力大小進行判斷，同時也可通過運動方向來對分力的大小進行判斷。這種方式有利于學生快速對物理知識進行掌握，培養其逆向思維能力。

（三）借助實驗培養學生逆向思維

在高中物理教學中，實驗課程是非常關鍵的一項內容。物理概念的形成需在不斷進行實驗證明之后再確立，所以教師應意識到實驗教學的重要性，并積極通過物理實驗教學激發學生探索欲望，提升其思維能力和探索能力。而要想將實驗教學培養學生逆向思維能力的作用充分發揮出來，教師還要對以往傳統實驗演示法進行轉變，使學生自主投入到對物理現象的觀察、問題的探索中，發現物理原理。傳統實驗教學中教師會將實驗原理、步驟以及方法告知學生，引導學生按照講解步驟操作，而這也導致實驗教學缺乏創新性，學生并未自主投入探究。而要想解決這一問題，教師便可嘗試先對類似實驗進行演示，將學生探究欲望調動起來，之后再鼓勵其動手操作，使其能通過實驗對物理現象產生原因進行推測，引導不同學生之間展開溝通交流，有機結合個人觀點與教學內容，并通過逆向思維對實驗原理進行理解。

如在“自由落體運動”相關內容教學時，教師便可引導學生結合已有經驗對伽利略落地實驗結果進行明確，思考如何設計實驗，明確試驗所需的設備以及實驗原理，同時做好數據管理工作。教師可基于實驗原理將反向結果提出來，鼓勵學生通過實驗對教師提出的反向理論進行推翻。如教師可提出“兩個球中較輕的球會更快落下”，之后引導學生自主通過實驗來進行這一理論的推翻。在此過程中學生能深刻認識到實驗結果，明確兩球會一同落下，在完成實驗中拓展自身思維模式，提升探究事物的能力和逆向思維能力。

（四）在習題訓練中強化逆向思維

物理習題有利于學生鞏固和深化所學知識，也可提升理論知識的運用能力。在習題解答過程中，需要學生思維活躍，并能深入探究習題解決方法，所以在物理習題教學中教師便可合理應用逆向思維，使學生有效地應用物理規律以及概念，在習題解答中學會舉一反三。在實際教學中，教師需引導學生打破思維定式，嘗試從相反或多個角度思考相關問題，實現一題多解。

在習題講解時，教師可對題目已知條件和求解方式進行改變，提升學生思維的敏銳度，使其能明確同一問題的解決方法也可有多種。物理學中有一些可逆性的解決方法，包括電路可逆、彈簧可逆、運動可逆、光路可逆。所以在習題教學過程中，教師應引導學生充分利用這些內容的可逆性原理，使解題思路更加簡潔化，有效培養學生逆向思維。如在運動教學中，勻速直線運動和拋體運動具有可逆性，而傳統方法在此類題目解答中步驟較多，若能引導學生借助逆向思維推敲，不但能解決問題，還可使解決方法更加簡便化。如在解決車輛剎車或勻減速運動等物理習題時，教師便可引導學生借助逆向思維，將其看作是初速度為零的勻加速直線運動，以對解題過程進行簡化。

五、結語

總之，逆向思維培養有利于對傳統教學中學生存在的定向思維模式進行打破，激發學生自主學習和研究意識，使其具備較強的創新意識和能力。高中物理教師應意識到逆向思維培養的重要性，并結合物理學科特點、教材及學生實際情況，在概念教學、實驗教學、習題教學各環節中培養學生逆向思維，使其學會舉一反三，逐步提升物理核心素養。