Question

如何在高中物理教学中培养学生的逆向思维能力

Answer 1

在物理教学中，经常可以发现学生对一些概念、定律、定理不容易理解，在解题时应用常规方法遇到困难，或由于思维定势的影响，解题过程复杂。在教学过程中，引导学生应用逆向思维方法，就可以达到事半功倍的效果。所谓逆向思维就是反过来思考问题，逆转时间和空间顺序，把过程、条件和目标、原因和结果都沿着相反的方向去思考。逆向思维是创造性思维的基本方法，逆向思维也是提出问题、分析问题、解决问题的一种重要方法。我在教学实践中，对培养学生的逆向思维能力，做了一些尝试，受到了一定的成效。
一、在物理概念建立过程中运用逆向思维的方法，使学生养成逆向思维的习惯。
在物理概念的教学过程中有些物理概念的建立，学生由于受感性认识的影响和思维定势的习惯影响，往往不容易理解和接受。如对牛顿第一定律的学习就是一个例子。古希腊的哲学家亚历史多的根据经验时是提出了“历史维持物体运动的原因”的结论，这一结论很容易被人们接受，因为一辆车子，用力推时，车子才前进，定制用力，车子就停下来。而意大利著名物理学家伽利略大胆的采用逆向思维的方法，通过伽利略“理想斜面试验”，提出了“当一个物体在水平面上运动没有碰到任何障碍时，它的运动将会是匀速的兵将无限的继续进行下去，假若平面在空间是无限延伸的话”的科学论断，为牛顿建立第一定律建立了坚定的基础。这一逆向思维的结果，改变了人们对力和运动的关系的认识。通过对牛顿第一定律的学习，使学生体会到逆向思维在科学研究上的重要作用。对事物的分析研究，有时用逆向思维的方法，往往可以得到意想不到的结果。
二、在科学的预测中应用逆向思维的方法培养学生逆向思维的兴趣。
在电磁场的学习中，首先学习了奥斯特的电流磁效应现象，即通电导线能够产生磁场。在这一基础上启发引导学生从逆向思维的角度讨论：能否通过磁场产生电流？如何使导体在磁场中产生电流？这对部分内容的学习可以向学生介绍：受到磁效应启发的法拉第通过逆向思维，一直思考利用磁场能否长生殿的问题。经过十多年的不懈努力，终于发现了电磁感应现象，为电磁学的发展奠定了基础。通过“电生磁” 、“磁生电”的学习，激发了学生“逆向思维”的兴趣。在光的本性学习中，也可以向学生介绍微观粒子的波粒二象性，提出同样是逆向思维的结果。爱因斯坦在肯定了光的电磁波动性的前提下，提出了光的粒子性，圆满解释了光电效应，受到启发的德布罗意大胆进行逆向思维，提出本质上是粒子性的微观粒子，也应该举用波动性，后来被观察到的中子、质子衍射实验所证实，这就是著名的德布罗意物质波动概念。
在科学的预测中，应用逆向思维取得了成果，这些生动的事实使学生提高了学习物理的兴趣，有时学生拓宽了视野，拓展想象空间，增加求知欲，提高学习物理的兴趣。
三、在物理解题中应用逆向思维的方法，提高解题能力。

在讨论匀减速直线运动的问题时，有时把它反过来思考，即把它当作加速多相同的匀加速直线运动来考虑，会给解题带来许多方便，这就是逆向思维在解题中的应用。
竖直上抛运动中的上升阶段和下落阶段，　就具有这种“可逆性”。
机和光学常用光路可逆原理来解题，也是逆向思维解题的典型例子。
下面看一例子：一直汽车刹车前速度为5米／秒，刹车时加速度大小为0．4m／s，求汽车静止前2．5s内滑行的距离S。
汽车做的事匀减速运动，如果按汽车的运减速运动的过程来计算，其中一种方法是首先要求出汽车刹车后到停下来所用的时间t，算出t秒通过的位移，然后算出（t－2．5）秒时间内通过的位移，在得出静止前2．5s的距离S。这样的常规解法很麻烦，如果引导学生把汽车的刹车过程逆着来看，他就是初速度为零的匀加速直线运动通过2．5秒的位移，那么计算过程就非常简单，只用S＝1／2at公式即可求出答案。
通过类似例题的分析，使学生在解物理习题的时候，就肯动脑筋，会灵活运用所学的知识，用最简便的方法得出答案。
由于“逆向思维”的方法是与人们正常思维相背离的，要使学生掌握和应用“逆向思维”的方法，就要在教学过程中经常对学生进行鼓励、引导。由于逆向思维改变了人们探索和认识事物的思维定势，所以经常引导学生对问题多做逆向思维，可以引发学生超常的思想和效应，养成善于思考的习惯，提高学习物理的兴趣，掌握正确的学习方法。