高中物理教學(xué)中學(xué)生逆向思維的培養(yǎng)策略探究

【摘要】新課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)高中物理教學(xué)提出了新要求，而培養(yǎng)學(xué)生的逆向思維是教學(xué)的落腳點(diǎn)之一。探討魯科版“摩擦力”教學(xué)中學(xué)生逆向思維培養(yǎng)的理論基礎(chǔ)，并從構(gòu)建物理情境、設(shè)計(jì)探究任務(wù)、開展物理實(shí)驗(yàn)、布置物理作業(yè)的維度探討高中物理教學(xué)中學(xué)生逆向思維的培養(yǎng)策略，以期為高中物理教學(xué)改革、創(chuàng)新提供理論支持和實(shí)踐指導(dǎo)。

【關(guān)鍵詞】高中物理；逆向思維；“摩擦力”

作者簡(jiǎn)介：陳衛(wèi)真（1979—），女，福建省泉州市城東中學(xué)。

隨著物理教育的發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生逆向思維已成為高中物理教師的重要任務(wù)之一。逆向思維能夠幫助學(xué)生打破常規(guī)思維模式，從新的角度審視和解決問(wèn)題?！澳Σ亮Α弊鳛楦咧形锢斫虒W(xué)的重要內(nèi)容，其涉及的概念和原理復(fù)雜且抽象，是培養(yǎng)學(xué)生逆向思維的良好載體。因此，本文旨在通過(guò)探究“摩擦力”教學(xué)中的逆向思維培養(yǎng)策略，為高中物理教師提供新的教學(xué)思路和方法。

一、魯科版“摩擦力”教學(xué)中學(xué)生逆向思維培養(yǎng)的理論基礎(chǔ)

（一）認(rèn)知發(fā)展理論

皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展理論揭示了學(xué)生心智成長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程，強(qiáng)調(diào)了抽象邏輯思維在高中階段學(xué)習(xí)中的重要性。在教授“摩擦力”這一物理概念時(shí)，教師不應(yīng)僅僅局限在傳統(tǒng)的教學(xué)框架內(nèi)，而應(yīng)巧妙利用高中學(xué)生心智發(fā)展的特點(diǎn)，引導(dǎo)他們采用逆向思維方式進(jìn)行深度學(xué)習(xí)。逆向思維強(qiáng)調(diào)逆向分析問(wèn)題，能使學(xué)生深化對(duì)摩擦力的本質(zhì)的理解。教師可以設(shè)計(jì)富有啟發(fā)性的問(wèn)題，促使學(xué)生主動(dòng)思考摩擦力在自然界和人類生活中的不可或缺性，從而改變他們對(duì)摩擦力的固有認(rèn)知，推動(dòng)他們的認(rèn)知能力發(fā)展［1］。

（二）建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)不是被動(dòng)接受知識(shí)的過(guò)程，而是主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)的過(guò)程。在“摩擦力”教學(xué)中，教師可以通過(guò)逆向思維訓(xùn)練，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探索和發(fā)現(xiàn)知識(shí)，從而培養(yǎng)他們的知識(shí)建構(gòu)能力。具體而言，教師可以要求學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，探究摩擦力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響。此任務(wù)需要學(xué)生深入理解摩擦力的特性，并且能創(chuàng)造性地運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析［2］。在此期間，學(xué)生可能會(huì)經(jīng)歷“嘗試—失敗—再嘗試—成功”的過(guò)程。而每一次失敗都會(huì)給他們帶來(lái)寶貴的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，促使他們不斷調(diào)整和完善自己的方案?？梢?，主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)不僅能培養(yǎng)學(xué)生的逆向思維，還能提升他們的問(wèn)題解決能力和創(chuàng)新能力。

二、高中物理教學(xué)中學(xué)生逆向思維的培養(yǎng)策略

（一）構(gòu)建物理情境，開啟逆向思維之門

在傳統(tǒng)的物理教學(xué)中，教師往往會(huì)從現(xiàn)象出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生逐步分析，進(jìn)而歸納出物理規(guī)律。構(gòu)建物理情境則要求教師從已知的規(guī)律或結(jié)論出發(fā)構(gòu)建與之相符的情境。具體而言，教師需要先深入了解物理教學(xué)內(nèi)容，通過(guò)對(duì)知識(shí)的梳理，找出適合進(jìn)行逆向思維訓(xùn)練的關(guān)鍵點(diǎn)；再?gòu)年P(guān)鍵點(diǎn)切入，通過(guò)提出逆向問(wèn)題、設(shè)置相反的實(shí)驗(yàn)條件、從相反的角度分析問(wèn)題等方式，構(gòu)建能夠激發(fā)學(xué)生逆向思維的情境，讓學(xué)生在思考、探究中潛移默化地形成逆向思維模式。

在魯科版“摩擦力”教學(xué)中，首先，教師可以梳理“摩擦力”這一節(jié)的教學(xué)內(nèi)容，明確摩擦力的概念、分類、方向、大小等關(guān)鍵點(diǎn)。然后，教師可以著重關(guān)注學(xué)生容易形成思維定式的部分，如有的學(xué)生認(rèn)為摩擦力總是會(huì)阻礙物體的運(yùn)動(dòng)，而忽略了摩擦力在某些情況下也可以作為動(dòng)力。立足于此，教師可以提出逆向問(wèn)題，旨在打破學(xué)生的思維定式，激活課堂活力：“如果摩擦力突然消失，那么世界會(huì)變成什么樣子？”［3］圍繞該問(wèn)題，學(xué)生可以展開探討和交流。在此基礎(chǔ)上，教師可以利用多媒體資源展示一系列如汽車無(wú)法啟動(dòng)、人們無(wú)法行走、建筑物無(wú)法保持穩(wěn)定等沒有摩擦力的場(chǎng)景，以此帶給學(xué)生感官上的刺激。最后，教師可以繼續(xù)提問(wèn)，旨在引導(dǎo)學(xué)生從相反的角度思考摩擦力的作用，深化對(duì)物理知識(shí)的理解：“如果摩擦力消失了，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)會(huì)如何變化？我們?nèi)绾卫眠@個(gè)變化來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題？”

在這一系列教學(xué)活動(dòng)中，教師以情境為基石，以問(wèn)題為線索，引導(dǎo)學(xué)生由淺入深、循序漸進(jìn)地展開逆向思考、探索，能夠切實(shí)強(qiáng)化學(xué)生的思維能力。

（二）設(shè)計(jì)探究任務(wù)，點(diǎn)燃逆向思維之火

設(shè)計(jì)探究任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生探究能力和思維能力的重要途徑。在實(shí)際的教學(xué)中，教師應(yīng)明確逆向思維的培養(yǎng)目標(biāo)，思考自己希望通過(guò)探究任務(wù)讓學(xué)生達(dá)到怎樣的逆向思維水平，以及掌握哪些逆向思維的技巧和方法。然后，教師應(yīng)構(gòu)建起逆向探究框架：探究的起點(diǎn)（已知結(jié)果或結(jié)論等）、探究的路徑（逆向推理的步驟和邏輯）以及探究的終點(diǎn)（需要探究的物理規(guī)律或原理）。立足于逆向探究框架，教師需要考慮學(xué)生的認(rèn)知水平、學(xué)習(xí)興趣、思維能力等，設(shè)計(jì)集趣味性、差異性、實(shí)踐性、開放性于一體的探究任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)逆向推理，逐步挖掘出物理現(xiàn)象的本質(zhì)，以此提升學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。

在為魯科版“摩擦力”教學(xué)設(shè)計(jì)探究任務(wù)之前，教師可以將逆向思維的培養(yǎng)目標(biāo)設(shè)定為：學(xué)生能夠從已知的現(xiàn)象出發(fā)，逆向推導(dǎo)出摩擦力的產(chǎn)生條件、影響因素以及作用效果等?；谀繕?biāo)的引領(lǐng)，教師可以將“摩擦力與物體運(yùn)動(dòng)的關(guān)系”作為探究起點(diǎn)，將“分析摩擦力的產(chǎn)生條件”和“分析影響摩擦力的因素”作為探究路徑，將“摩擦力的本質(zhì)”作為探究終點(diǎn)，以此構(gòu)建逆向探究的框架［4］。

在此基礎(chǔ)上，教師可以設(shè)計(jì)“逆向探索摩擦力的奧秘”這一任務(wù)，要求學(xué)生從摩擦力阻礙物體運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象出發(fā)，逆向思考并探究以下問(wèn)題：1.摩擦力是如何產(chǎn)生的？摩擦力產(chǎn)生需要滿足哪些條件？2.影響摩擦力大小的因素有哪些？它們是如何影響摩擦力的？3.摩擦力在物體運(yùn)動(dòng)中起到什么作用？它如何影響物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)？基于任務(wù)的驅(qū)動(dòng)，學(xué)生可以結(jié)合日常生活中的實(shí)例進(jìn)行觀察和分析；也可以查閱資料和展開小組討論，提出自己的見解；還可以設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證對(duì)摩擦力影響因素的猜想。

當(dāng)學(xué)生在探究過(guò)程中遇到阻礙時(shí)，教師需要及時(shí)給予點(diǎn)撥和啟發(fā)。例如：教師可以提出“你們認(rèn)為有哪些因素會(huì)影響摩擦力的大小？它們是如何與摩擦力產(chǎn)生聯(lián)系的？”這一問(wèn)題，以此引導(dǎo)學(xué)生重新審視實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；或者可以將兩種不同的材料相互摩擦，讓學(xué)生思考“為什么它們之間的摩擦力會(huì)這么大？它們具有的什么特性導(dǎo)致了該結(jié)果？”這一問(wèn)題，以此引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)根據(jù)實(shí)際現(xiàn)象進(jìn)行探究。

在學(xué)生完成探究任務(wù)后，教師可以組織學(xué)生進(jìn)行分享和討論，講述自己的發(fā)現(xiàn)以及通過(guò)逆向思維得出的結(jié)論。對(duì)于某個(gè)學(xué)生的發(fā)言，其他學(xué)生可以提出自己的疑問(wèn)或建議。教師在此環(huán)節(jié)應(yīng)認(rèn)真傾聽每個(gè)學(xué)生的發(fā)言，指出學(xué)生在逆向思維方面的優(yōu)勢(shì)和不足，并幫助學(xué)生做出改進(jìn)。

（三）開展物理實(shí)驗(yàn)，培育逆向思維之花

物理實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)習(xí)的重要組成部分。開展物理實(shí)驗(yàn)，可以讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中感受到逆向思維的獨(dú)特魅力。具體而言，教師應(yīng)深入解讀教材與相關(guān)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，從逆向思維的角度優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。在實(shí)驗(yàn)開始前，教師可以通過(guò)提問(wèn)和互動(dòng)等方式，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理和操作進(jìn)行充分探討，激發(fā)學(xué)生的好奇心和探究欲望，為后續(xù)開展逆向思維訓(xùn)練奠定基礎(chǔ)［5］。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教師可以鼓勵(lì)學(xué)生嘗試從實(shí)驗(yàn)結(jié)果出發(fā)，逆向推導(dǎo)實(shí)驗(yàn)原理，助力學(xué)生深入理解物理現(xiàn)象的本質(zhì)和相關(guān)規(guī)律。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)總結(jié)和反思，進(jìn)一步鞏固所學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)逆向思維。

在魯科版“摩擦力”教學(xué)中，教師可以借助環(huán)環(huán)相扣、層層遞進(jìn)的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生從全新的或與常規(guī)思維不同的角度探究和認(rèn)識(shí)關(guān)于摩擦力的現(xiàn)象。

在實(shí)驗(yàn)開始前，教師應(yīng)準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)所需的儀器，如斜面、小車、滑塊、彈簧測(cè)力計(jì)等。教師可以引導(dǎo)學(xué)生回顧摩擦力的概念和性質(zhì)，并讓學(xué)生回答相關(guān)問(wèn)題。

在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，教師可以從以下三個(gè)方面切入，引導(dǎo)學(xué)生全身心投入實(shí)驗(yàn)中，成為學(xué)習(xí)的主人翁。其一是觀察。教師可以讓學(xué)生觀察小車在不同斜面和不同材質(zhì)的滑塊上滑動(dòng)的現(xiàn)象，記錄小車滑動(dòng)的速度、距離等數(shù)據(jù)，分析小車在不同情況下的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，以此讓學(xué)生直觀感受摩擦力的存在及其對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響。其二是推導(dǎo)。教師可以引導(dǎo)學(xué)生逆向推導(dǎo)摩擦力的產(chǎn)生原因和影響因素，讓學(xué)生思考“為什么小車在不同斜面和不同材質(zhì)的滑塊上的滑動(dòng)情況不同？這說(shuō)明小車的滑動(dòng)情況與哪些因素有關(guān)？”等問(wèn)題，從而逐漸認(rèn)識(shí)到滑動(dòng)摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度、壓力大小有關(guān)。其三是驗(yàn)證。教師可以讓學(xué)生通過(guò)改變斜面的傾斜角度、更換其他材質(zhì)的滑塊等方式，對(duì)自己推導(dǎo)的結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。

在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師可以讓學(xué)生分享自己的實(shí)驗(yàn)過(guò)程和發(fā)現(xiàn)，給予學(xué)生點(diǎn)評(píng)和指導(dǎo)，再引導(dǎo)學(xué)生思考“通過(guò)開展實(shí)驗(yàn)，你對(duì)摩擦力有了哪些新的認(rèn)識(shí)？逆向思維在實(shí)驗(yàn)探究中起到了怎樣的作用？”等問(wèn)題。另外，教師還可以鼓勵(lì)學(xué)生在課后繼續(xù)探索與摩擦力相關(guān)的知識(shí)，如靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力CgnagR3Flz9q4JUXBmAx1g==的區(qū)別、減小摩擦力的方法等，以此培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和探究精神。

（四）布置物理作業(yè)，鍛造逆向思維之劍

作業(yè)是教學(xué)拓展和延伸的內(nèi)容，寫作業(yè)是鞏固課堂學(xué)習(xí)成果的重要手段。教師應(yīng)從作業(yè)設(shè)計(jì)、作業(yè)指導(dǎo)、作業(yè)評(píng)價(jià)等多個(gè)維度滲透逆向思維培養(yǎng)目標(biāo)。在作業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，教師可以設(shè)計(jì)一系列具有啟發(fā)性和挑戰(zhàn)性的作業(yè)，如要求學(xué)生由實(shí)驗(yàn)結(jié)果反推實(shí)驗(yàn)條件、由物理現(xiàn)象反推其背后的物理規(guī)律等；在作業(yè)指導(dǎo)環(huán)節(jié)，教師應(yīng)有目的、有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生逐步形成逆向思維習(xí)慣，如鼓勵(lì)學(xué)生多角度思考問(wèn)題，嘗試從反面或?qū)α⒚鎸ふ医忸}線索；在作業(yè)評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)，教師應(yīng)著重了解學(xué)生在逆向思維方面的發(fā)展?fàn)顩r，同時(shí)可以根據(jù)學(xué)生的作業(yè)完成質(zhì)量給予適當(dāng)?shù)墓膭?lì)和獎(jiǎng)勵(lì)，激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步培養(yǎng)逆向思維的積極性。

在為魯科版“摩擦力”教學(xué)設(shè)計(jì)作業(yè)之前，教師可以通過(guò)課堂提問(wèn)、小測(cè)驗(yàn)來(lái)了解學(xué)生是否掌握了摩擦力的基本知識(shí)。然后，教師需要了解學(xué)生在學(xué)習(xí)“摩擦力”時(shí)遇到的困難和存在的誤區(qū)，如混淆靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力的產(chǎn)生條件，不理解摩擦系數(shù)與材料特性的關(guān)系［6］。在此基礎(chǔ)上，教師可以參考如表1所示的內(nèi)容設(shè)計(jì)題目，促進(jìn)學(xué)生逆向思維的發(fā)展。

在進(jìn)行作業(yè)批改時(shí)，教師應(yīng)針對(duì)學(xué)生的錯(cuò)誤理解或邏輯推理過(guò)程中存在的缺陷，通過(guò)書面反饋、個(gè)別討論等多種方式提供詳盡的解釋和指導(dǎo)，以此助力學(xué)生逆向思維的培養(yǎng)。

結(jié)語(yǔ)

總而言之，本文基于新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，以魯科版“摩擦力”教學(xué)為例，深入探討了逆向思維在高中物理教學(xué)中的培養(yǎng)策略。采用本文提出的四個(gè)策略能夠切實(shí)培養(yǎng)學(xué)生的逆向思維，為高中物理教學(xué)的改革與創(chuàng)新提供有力的支撐。筆者期待有更多教育工作者能夠探索出一系列有效的教學(xué)策略，助力高中物理教學(xué)質(zhì)量的提升，培養(yǎng)出更多具備逆向思維的優(yōu)秀人才，為物理學(xué)科的可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)智慧和力量。

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