高中物理教学中学生逆向思维的培养策略研究

张俊俊

摘  要：随着社会的发展，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、图像解决实际问题，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，则能发展学生思维深度和宽度，有利于培养创新型人才。

关键词：高中物理；逆向思维；思维习惯

物理作为高中课程体系中一门既重要又特殊的学科，抽象性和复杂性是主要特征。学生学习起来往往感到较为困难，影响到整体学习效果，而思维能力是他们的一项核心能力，通过思维能力的培养能有效转变这一不利局面。高中物理教师在日常教学中需将思维能力的培养放在重要位置，以新课程标准的具体要求为基本导向，全面培养学生的思维能力，不仅可以提高他们的学习效率与解题能力，还有助于学生核心素养的形成。

一、高中物理课堂教学概述

在新课程标准推广落实之后，高中物理的教学形式与内容已经做出了适应学生学习能力与学习特点的创新性改动。结合高中物理的学科特征来分析，高中物理是一门具有一定学习门槛的、抽象概念性知识较多的、有一定学习难度的复合型科目。

现阶段的物理课堂教学中，增加了实践性教学内容的占比。首先，在教材设计方面，几乎每一个单元内容中都有着“说一说，做一做”的环节，其目的在于以教师示范性实验的讲解模式，活跃高中物理课堂氛围，增强课堂物理教学的趣味性，降低学生的理解难度。其次，在教师认知方面，越来越多的教师意识到物理实验的重要性和示范性教学对学生的启发作用，在教学过程中有意识地为学生留出了相对较多的物理思考时间，鼓励其自行深入理解物理知识的应用及变化形式。最后，在教学模式方面，由于教育信息化潮流的影响，高中物理课堂教学中，增加了多媒体教学的应用频次，部分物理教师也会使用多媒体模拟实验来代替实际的物理实验示范操作，一方面提升了物理實验的过程清晰度，允许学生反复观看，有助于加深学生对物理实验过程的了解，另一方面，降低了教师的备课难度，提升了物理教学效果。

二、高中物理教学中学生逆向思维培养现状

逆向思维是指从已知结果或问题出发，倒推回推导过程或解决方案的一种思维模式。它与传统的前向思维（即从已知条件出发推导到未知结果）截然不同。逆向思维不仅要求学生具备逻辑推理和问题解决的能力，更需要他们在面对困难和复杂的问题时能够独立思考、不受限制地寻找解决方案。在逆向思维中，学生需要将目标结果或问题作为起点，通过反向推理和透彻的分析，逐步揭示与之相关的信息和条件，并最终达到解决问题的方法或过程。

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进行深入思考探究。虽然一些教师也会在典型物理习题或物理概念中有针对性地锻炼学生逆向思维，但多数学生的逆向思维依然缺乏全面性。

三、高中物理教学中学生逆向思维的培养策略

（一）设计适应性问题

设计适应性问题是培养学生逆向思维的重要策略之一。通过设计问题，引导学生从已知的结果或条件出发，倒推回推导过程或解决方案，培养他们的逆向思维能力。例如在高中物理电磁感应教学中，提出以下适应性问题，旨在引导学生从已知结果或条件出发，倒推回推导过程或解决方案：

第一，基于法拉第电磁感应定律。给定一个导线在磁场中运动的情况，学生需要根据已知的磁感应强度和导线的速度，倒推回感应电动势的大小和方向等参数。例如，一个导线以2m/s的速度穿过磁感应强度为1T的磁场，计算导线两端的感应电动势是多少？

第二，基于楞次定律。给定一个闭合电路中磁场的变化情况，学生需要根据已知的磁场变化率和导线回路中的电阻值，倒推回感应电流的大小和方向等参数。例如，一个磁场的磁感应强度以每秒1T的速率减小，闭合电路中的电阻为3Ω，求感应电流的大小和方向。

第三，基于长度与速度的关系。给定一条导线以一定速度与一个垂直的磁场相交，学生需要根据已知的导线长度和感应电动势的大小，倒推回导线的运动速度等参数。例如，一根长度为2m的导线与磁感应强度为0.5T的磁场垂直相交，在导线两端产生的感应电动势为1V，求导线的运动速度是多少？

第四，基于自感现象。给定一个自感线圈在外加电流突变的情况，学生需要根据已知的线圈匝数和电流变化率，倒推回自感电动势的大小和方向等参数。例如，一个线圈包含200匝，电流从5A增加到10A，求线圈两端产生的自感电动势大小和方向。

在实施适应性问题的过程中，教师应鼓励学生思考多种解决方案，进行合作讨论和自主探索，并提供必要的指导和反馈。这样的教学方法将有效激发学生的逆向思维能力，培养其问题解决能力、创造力和分析思维。通过逆向思维的训练，学生将更好地理解物理原理和应用，提高他们的学习效果和学科素养。

（二）联系现实生活案例

高中物理教师可以在日常教学中将课堂所讲内容与现实生活进行对照关联，越是学生熟悉的场景案例，越可以让学生有兴趣进行本质剖析与内容挖掘。例如，在“向心力”单元内容教学中，现实生活中许多人会乘坐旋转游乐设施，例如旋转木马、摩天轮等。这些活动都涉及“向心力”的概念。通过观察这些活动，学生可以思考以下逆向思维问题：已知人坐在旋转游乐设施上时会感到受力向内靠拢，以维持平衡。学生可以倒推，思考是什么力导致了人体向内靠拢？答案是“向心力”。然后再想一想，在旋转过程中，向心力的大小和方向如何变化？学生可以发现，随着旋转速度的增加，人体受到的向心力也增大；而随着距离旋转中心的增加，向心力也增大。

通过让学生观察和思考现实生活案例，提出逆向思维问题，教师可以激发学生运用已知结果或条件，倒推回推导过程或解决方案的能力。这样的训练可以培养学生的逻辑思维、问题解决和创新能力，并将物理知识与实际应用相结合。

（三）重视实验内容，培育逆向思维

高中阶段和义务教育阶段相比，很多学生的思维模式相对较为独立，适合培育逆向思维，通过实验的形式强调物理知识的推导过程，学生掌握知识的来龙去脉，可以在潜移默化中形成逆向思维。具体教学时，教师要在思想上重视实验课程，为学生组织探索性实验，启发学生对问题的合理思考，锻炼学生的动手开拓能力，这也是当前新课程改革的重要指向。

为进一步开发学生的逆向思维，设计实验教学步骤时，教师要引导学生展开自主探究，充分调动学生对知识的向往和渴求。例如，学习自由落体运动相关内容时，教师可以结合伽利略落体实验结果的常规实验步骤，引导学生从结论反推实验过程。整体实验的步骤应由学生自主设计或小组结合设计，这一方式能让学生明确实验原理，找到正确的实验设备，同时使学生参与实验数据的记录和管理。

日常物理教学时，学生要根据实验原理反向推导实验结果，通过自己的实验验证教师的结论是否正确。例如，教师可以向学生提出一个伪命题“质量较轻的球下坠速度更快”，接下来由学生进行自由物理探究实验，实验结果表明两个球会在同一时间落下，因此该结论证实了命题的真伪。通过逆向思维的实验推导，学生对该项知识点印象深刻，进一步开拓了思维模式，助力其探究事物能力的进一步提高。

（四）基于逆向解析，深化习题研究

教学活动层出不穷，但基本目的皆围绕学生学习、掌握并应用知识。结合当前教学情况分析，在学生掌握知识后，教师一般于课堂教学中采取教学测验、随堂测试等方式，观察学生是否切实掌握知识并能够应用，并根据学生的掌握情况展开下一阶段的教学活动。此类内容往往以学生的实际情况为基础，如发现学生未掌握知识，教师便会继续根据学生并未掌握的部分再次讲授，以此实现查缺补漏的目的。但需要注意的是，部分学生在知识的掌握方面存在一定的问题，即其对概念的学习已经达到了“滚瓜烂熟”的水平，但不知为何，在解题过程中明显存在无法灵活运用的异常情况，或是解答后答案与正确方向存在差异。

物理学相对严谨，解题答案相对唯一，很少存在多种答案或是答案完全不同的情况，之所以出现这种状况，主要原因在于学生没有掌握解题方法，而此时若是教师仍旧按照“学生没有掌握知识”的方式，再次进行概念讲解或是相关内容的讲授，明显影响教学效率并浪费教学时间。因此，还需基于逆向思维实现对教学内容的分析，以此提高教学活动的效率。

（五）培养学生逆向思维习惯

一般学生都习惯顺着教师的思路听课，顺着问题去思考，习惯性地是顺向思维。但是在科学研究中，逆向思维非常重要。有时顺向思维很难解决的问题，使用逆向思维会瞬间茅塞顿开，问题迎刃而解。所以对科学研究而言，逆向思维习惯是一个非常有力的武器。要培养物理人才，就要重视教学中对学生逆向思维习惯的培养。

例如，教学“测量重力大小的方法”时，可以教学两种方法，第一种方法：公式法，由牛顿第二定律F=ma，可知F→G，a→g，这样公式就变成G=mg。所以先测量物体做自由落体运动的加速度g，再用天平测量物体的质量值m，就可以求重力。第二种方法：平衡法。把待测物体直接挂在测力计上，当两者达到静止状态时，测力计对物体的拉力就等于待测物体的重力，因此测力计的读数就是物体重力的大小。

为培养学生逆向思维，教师可以进行例题分析：

若把一铁球挂在测力计上，当两者静止时，下面判断正确的是（）。

A. 铁球对测力计的拉力就是铁球的重力

B. 铁球对测力计的拉力小于铁球的所受重力

C. 测力计是铁球重力的施力物体

D. 铁球的重力大小就等于测力计对铁球的拉力大小

解析：先对整个系统做一个受力分析，对铁球而言，既是受力物体，又是施力物体；对重力而言，铁球是受力物体；而对测力计的拉力而言，铁球又是施力物体，A项错。由于系統处于静止平衡状态，铁球对测力计的拉力是等于铁球所受重力，B项不正确。小球的重力的施力物体是地球，C项错，D项正确。

分析：测量重力大小的方法，按照顺向思维，一般首先会想到计算重力的公式，采用公式法进行计算。而教学中可以充分启发学生开动脑筋，运用逆向思维方法解决问题。如果想要得到重力大小，不是顺向思维按照公式进行计算，而是思考能否有办法从结论出发寻求解决方案。目的就是得到重力大小，如果直接能测量出重力大小不是更好吗，因此重力可直接测量。通过这样的引导，可以使学生逐步养成逆向思维习惯。

四、结语

总之，逆向思维培养有利于打破传统教学中学生存在的定向思维模式，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。

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（责任编辑：邹宇铭）