高中物理教学中学生逆向思维的培养策略研究

李万金

（甘肃省武威第八中学，甘肃武威 733000）

随着社会发展，科学与科技创新已成为学校非常重要的一项教育目标。教师教学的目的不仅是将理论知识和解题技能传授给学生，还要使其能灵活运用物理语言、图像对实际问题进行解决，并能通过物理学习具备科学思维和自主学习能力。逆向思维和以往传统的思维方式有所不同，其是一种特殊的发散和创新思维。因高中物理知识具有连贯性，模型具有相似性，所以学生在学习时难免会产生定向思维，而这对其深入学习和思考能力发展非常不利。若能在物理教学中融入逆向思维培养，则能对学生思维深度和宽度进行拓宽，有利于创新型人才培养。

一、逆向思维概述

逆向思维又称之为反向思维，是指利用反方向角度对某一事件或问题进行思考，而在此角度下思考便可发现之前未注意到的点，并结合这一点有针对性地对问题进行解决。逆向思维是物理思维的重要原则，同样也属于创新思维的组成部分，是教师在教育教学中对学生展开思维训练的载体，逆向思维培养有利于学生思维敏捷性的提升［1］。很多高中生之所以物理学习水平不高，是因为其缺乏逆向思维能力，只是借助顺向思维来进行公式定理的学习，在运用时也存在着生搬硬套的问题，自身缺乏创造、观察、分析以及开拓能力，逆向思维训练有利于学生思维结构改变，可使其思维灵活性、深刻性得到增强，帮助学生逐渐具备分析、解决复杂问题的能力。当学生具备逆向思维，其能全面掌握所学相关知识，明确解题方向，快速对解题思路进行梳理，灵活运用知识点来解决物理问题，同时逆向思维可使学生在分析物理问题时不再停留于浅表，而是投入深层含义分析当中，并能挖掘出问题本质。

二、逆向思维与物理学

人在思考问题时都有习惯趋势，遇到问题时会按照固定思路思考，这也是我们通常所讲的思维定式。思维定式是指学生在物理学习中思维活动具有的心理准备状态，这种心理准备状态是由学生以往知识、经验、思维方式、习惯所构成，且会影响到后续的思维，使思维活动方向趋于一致。高中物理学习中学生的思维定式表现为其会按照某种思路去思考和解决相关问题，当此种思路习惯与问题解决途径一致，思维定式便可促进问题快速解决；而若此种习惯思路相悖于具体问题解决途径，就会导致学生思维被束缚，因此在解题中出现失误。简单来讲，在问题解决中思维定式有积极一面，同时也可能会阻碍学生思考。在解决问题时，学生可以先按照既定方法进行思考，若在问题思考解决时遇到困难，便可对思考问题的角度进行转化，寻求新的解决方案，通过反向思维进行剖析、推理猜测。因此，高中物理教师在教学中一定要重视对学生逆向思维能力的培养，并将其作为一项重要的教学任务。

高中物理中有很多概念、规律都是在逆向思维下产生的。物理学研究物质的结构以及运动规律，是一门与科学思维相结合，并以实验事实为基础的科学。对于物理学科来讲，实验是其基础，而科学思维是其生命。物理的概念、规律、理论都有坚实基础，而通过实验课对物理理论是否正确进行检验也是推动物理学发展与启迪物理思维的基本动力。很多重要的物理思想均是在实验基础上，通过科学思维作用所产生的结果，因此对于物理学发展来讲，科学思维有着重要的决定和推动作用。而物理学在经过多年发展之后，也有一套自身研究解决问题的方法，这些方法不但会推动物理学发展，也会对其他学科发展造成影响，同时也是辩证唯物主义哲学基础，且会在一定程度上影响人们的思想观点与思维。对物理学发展历史进行分析之后可以发现，逆向思维建立与存在于众多物理定律和规律中，甚至在物理学乃至科学发展中都有独特作用，正是因为有了逆向思维活动，才使物理学变得更加独特和新颖［2］。

牛顿就曾经通过逆向思维，结合行星运动三大定律提出了“为何行星这样运动？”之后再结合这一问题严密的展开推理论证，分析总结，就天体运动原因进行明确，与此同时还发展出了万有引力定律。又如法拉再受到奥斯特的“电产生磁”这一现象的启发之后，通过逆向思维思考“电能够产生磁，那么磁是否能够产生电能？”之后结合这一问题经过十年实验，最终得出了电磁感应定律。再比如受到爱因斯坦光量子启发之后，德布罗意发散逆向思维提出：“是不是不只光子才有波粒二象性？中子、质子、电子是否也包括波粒二象性？”后来人们在实验过程中对电子衍射观察后对其观点正确性进行了验证，进而产生了新的普遍法则。

三、高中物理教学中培养学生逆向思维能力存在的问题

现阶段很多高中物理教师在对学生进行评价时会将成绩作为主要标准，而以分数评判学生优劣的模式之下，也催生了固定的物理实验过程以及解题思路模式。虽然创新教育的提出也有一段时间，但多数教师在实际教学中并不重视创新教育。一些教师也能意识到对学生逆向思维培养的重要性，但在实际应用过程中依然存在较多问题。因学生受到传统思维观念影响较深，在通过逆向思维学习时必然会产生不适感，甚至很有可能会陷入思维迷宫。目前多数高中物理教师在实际教学中会将重心放在知识传授、技能培养上，并未针对学生逆向思维发展开展实践活动，也较少组织学生利用所学物理知识深入思考探究［3］。虽然一些教师也会在典型物理习题或是物理概念中有针对性地对学生逆向思维进行锻炼，但多数学生的逆向思维依然缺乏全面性。

四、高中物理教学中学生逆向思维培养策略

（一）在概念教学中培养学生逆向思维

高中物理的主要内容为对物质基本运行结构和原理进行研究，物理概念是对物理研究成果的汇总，也是人类发展至今所形成的文明成果。以往教学中，教师会采取灌输模式来进行物理概念讲解，这样虽然学生也能对概念记忆和理解，但这对其思维能力培养非常不利。物理概念是自然实际生活中经过无数次验证所提炼出来的内容，其可指导学生深入投入到物理知识探究中。而想要获得良好的概念教学成效，便要摒弃以往灌输式教学方式，指导学生探究式学习，以更深入地理解物理概念，避免死记硬背，无法灵活应用，出现遗忘现象。所以在实际教学中，教师应引导学生探究式学习，而这对教师便提出了更高的要求。教师除了需要具备专业的物理知识之外，还要摒弃以往传统教学观念，能灵活科学地选择教学方式，生动形象地对教材中的概念和定义进行讲解，并能鼓励学生从多个角度理解与探究物理概念，在此过程中培养自身逆向思维，使其逐渐对物理学习产生浓厚兴趣。

例如，在教学运动相关内容时包括多项知识内容：匀速运动、匀减速运动、加速运动，同时也会涉及初速度、末速度、平均速度、加速度等多个概念，若教师依然采取灌输式讲解方式，学生在理解时会非常困难，实际应用也会出现问题，所以在实际概念教学中，教师便可加强对学生逆向思维的调动和培养［4］。如在教学匀减速直线运动这一概念时部分学生难以理解，而匀加速运动相对比较容易理解，这时教师便可引导学生通过逆向思维将运动过程反过来，将匀减速直线运动末速度看作匀加速直线运动初速度，这样学生在求路程时就会更加快捷。高中物理概念本身并不是固定的，在不同题目当中同一概念的含义也会有所不同，因此在实际教学中可依附这一特性，将逆向思维培养渗透在教学环节中。

（二）创设问题情境，培养学生逆向思维

高中物理教师也可通过创设问题情境的方式来对学生逆向思维进行培养。当学生无法全面深入理解某一知识点时，教师便可结合知识点为其设计具有探究价值的问题，以将学生探究兴趣充分调动起来，而这一举措也有利于学生学习能力培养。教师可通过设计答案不确定的问题，也可引导学生深入研究，从整体上把握该节知识，发散学习思维。在此过程中教师也要做好引导工作，通过提问将学生学习兴趣充分激发出来，并通过学生回答明确其学习状况，有针对性地对学生进行逆向思维能力培养。

要想借助物理问题情境创设的方式培养学生逆向思维，首先，教师要做到提问具有灵活性，能给予学生思考的空间，从而有利于其思维意识开拓。因此，教师要鼓励学生自主发现问题，并在与其他同学交流的过程中准确分析问题，从各个角度思考解答，以对物理思维进行培养。如在物理教材中有这样一项内容：已知二力大小，求二力之和。探究这一问题时，学生会发现两个大小相同的力的合力并不完全相同，可能是两力的相加，也可能两力的相减，或是单纯地通过加减根本无法得到。若教师在实际教学中只是将力的合成与分解理论直接讲解给学生，就会使其产生定向思维，无法对力的合成与分解内容完全进行理解，在今后遇到问题时也无法灵活运用这一部分知识。这时，教师便可将力的合成与分解两个方向合为一体，选择两名学生在讲台上手拉手朝两个不同方向运动，引导下面学生通过观察这两名学生的运动速度对合力大小进行判断，同时也可通过运动方向来对分力的大小进行判断。这种方式有利于学生快速对物理知识进行掌握，培养其逆向思维能力。

（三）借助实验培养学生逆向思维

在高中物理教学中，实验课程是非常关键的一项内容。物理概念的形成需在不断进行实验证明之后再确立，所以教师应意识到实验教学的重要性，并积极通过物理实验教学激发学生探索欲望，提升其思维能力和探索能力。而要想将实验教学培养学生逆向思维能力的作用充分发挥出来，教师还要对以往传统实验演示法进行转变，使学生自主投入到对物理现象的观察、问题的探索中，发现物理原理。传统实验教学中教师会将实验原理、步骤以及方法告知学生，引导学生按照讲解步骤操作，而这也导致实验教学缺乏创新性，学生并未自主投入探究。而要想解决这一问题，教师便可尝试先对类似实验进行演示，将学生探究欲望调动起来，之后再鼓励其动手操作，使其能通过实验对物理现象产生原因进行推测，引导不同学生之间展开沟通交流，有机结合个人观点与教学内容，并通过逆向思维对实验原理进行理解。

如在“自由落体运动”相关内容教学时，教师便可引导学生结合已有经验对伽利略落地实验结果进行明确，思考如何设计实验，明确试验所需的设备以及实验原理，同时做好数据管理工作。教师可基于实验原理将反向结果提出来，鼓励学生通过实验对教师提出的反向理论进行推翻。如教师可提出“两个球中较轻的球会更快落下”，之后引导学生自主通过实验来进行这一理论的推翻。在此过程中学生能深刻认识到实验结果，明确两球会一同落下，在完成实验中拓展自身思维模式，提升探究事物的能力和逆向思维能力。

（四）在习题训练中强化逆向思维

物理习题有利于学生巩固和深化所学知识，也可提升理论知识的运用能力。在习题解答过程中，需要学生思维活跃，并能深入探究习题解决方法，所以在物理习题教学中教师便可合理应用逆向思维，使学生有效地应用物理规律以及概念，在习题解答中学会举一反三。在实际教学中，教师需引导学生打破思维定式，尝试从相反或多个角度思考相关问题，实现一题多解。

在习题讲解时，教师可对题目已知条件和求解方式进行改变，提升学生思维的敏锐度，使其能明确同一问题的解决方法也可有多种。物理学中有一些可逆性的解决方法，包括电路可逆、弹簧可逆、运动可逆、光路可逆。所以在习题教学过程中，教师应引导学生充分利用这些内容的可逆性原理，使解题思路更加简洁化，有效培养学生逆向思维。如在运动教学中，匀速直线运动和抛体运动具有可逆性，而传统方法在此类题目解答中步骤较多，若能引导学生借助逆向思维推敲，不但能解决问题，还可使解决方法更加简便化。如在解决车辆刹车或匀减速运动等物理习题时，教师便可引导学生借助逆向思维，将其看作是初速度为零的匀加速直线运动，以对解题过程进行简化。

五、结语

总之，逆向思维培养有利于对传统教学中学生存在的定向思维模式进行打破，激发学生自主学习和研究意识，使其具备较强的创新意识和能力。高中物理教师应意识到逆向思维培养的重要性，并结合物理学科特点、教材及学生实际情况，在概念教学、实验教学、习题教学各环节中培养学生逆向思维，使其学会举一反三，逐步提升物理核心素养。