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        物理教學(xué)中逆向思維能力的“三結(jié)合”培養(yǎng)

        2013-09-30 06:43:24秦水輝
        關(guān)鍵詞:可逆性逆向規(guī)律

        秦水輝

        (廣西桂林農(nóng)業(yè)學(xué)校,廣西 桂林 541006)

        人的思維具有可逆性,所謂“可逆性”就是從結(jié)果或結(jié)論出發(fā),反過來分析問題,反面推敲,逆向追索,分析這一結(jié)論或結(jié)果的原因和條件。這種思維方式就是我們通常說的“逆向思維”,逆向思維是一種創(chuàng)造性思維。逆向思維屬于發(fā)散性思維的范疇,是一種具有啟發(fā)性、創(chuàng)造性、靈活性的求異思維,同時也是提出問題、分析問題和解決問題的一種重要方法。人們在分析問題和解決問題時,一般都習(xí)慣于從原因開始探求結(jié)果,這種思維方式我們稱之為“正向思維”。在物理教學(xué)中,教師一般都比較注重學(xué)生“正向思維”能力的培養(yǎng),通常是教師按照一定的固有知識結(jié)構(gòu),從題目條件出發(fā),聯(lián)想到已知的公式、定律,單從某一個方向思考問題,采用一定的程式解決問題。應(yīng)該說這種方式是解決問題的基本方法,確實是非常重要的。但是,如果長期按照這種方式方法去思考問題,就會形成“思維定勢”,學(xué)生就只會按老師所講的、書上寫的去機(jī)械地模仿,無疑會制約學(xué)生的的思維與創(chuàng)造性的發(fā)揮。因此在物理學(xué)教學(xué)中我們必須注重學(xué)生逆向思維能力的培養(yǎng)。筆者通過多年的教學(xué)經(jīng)驗總結(jié)了培養(yǎng)學(xué)生逆向思維能力“三結(jié)合”的培養(yǎng)方法。

        一、物理課堂教學(xué)與逆向思維能力的培養(yǎng)相結(jié)合

        學(xué)生受生活經(jīng)驗、學(xué)習(xí)閱歷的影響,其思維方式多以正向思維為主,并形成習(xí)慣,在物理課堂教學(xué)中為培養(yǎng)學(xué)生逆向思維能力,必須寓逆向思維訓(xùn)練于平時的物理課堂教學(xué)之中。

        1.將逆向思維能力培養(yǎng)與物理學(xué)史教育結(jié)合起來。在物理教學(xué)過程中,要充分挖掘教材中大量運(yùn)用逆向思維取得成功的物理學(xué)史和科學(xué)發(fā)明史的事例,再現(xiàn)物理學(xué)家進(jìn)行科學(xué)研究時所采用的思想和方法,對學(xué)生進(jìn)行有意識的教育。讓學(xué)生領(lǐng)略到科學(xué)的本質(zhì),掌握科學(xué)學(xué)習(xí)的策略和科學(xué)的思維方法,從而提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)。例如奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng),法拉第對電流磁效應(yīng)產(chǎn)生了極大的熱情,并對其進(jìn)行研究。他認(rèn)為既然電能夠產(chǎn)生磁,反過來,磁也應(yīng)該能產(chǎn)生電。經(jīng)過不懈努力,終于發(fā)現(xiàn)磁生電的方法,從而使電能的大規(guī)模生產(chǎn)和利用成為可能,為造福人類作出了巨大貢獻(xiàn)。法拉第運(yùn)用從電生磁想到磁生電的思維就是逆向思維法。這種思維方法在科學(xué)發(fā)現(xiàn)和科學(xué)創(chuàng)造中有著巨大的作用。因此,在物理學(xué)習(xí)的過程中,我們要加強(qiáng)對學(xué)生的逆向思維能力的訓(xùn)練。

        2.將逆向思維能力培養(yǎng)與物理概念的教學(xué)結(jié)合起來。物理學(xué)是研究物質(zhì)物體運(yùn)動最一般規(guī)律和物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)的學(xué)科,是一門自然科學(xué)。在教學(xué)中有許許多多的的物理概念,在進(jìn)行物理概念教學(xué)時,傳統(tǒng)的教學(xué)模式一般是從大量的生活經(jīng)驗、回憶舊知識或從一些實驗現(xiàn)象出發(fā)引入物理概念,使學(xué)生掌握新知識,順利達(dá)到知識的遷移。這種教學(xué)方式符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律,這種教學(xué)模式不能說不科學(xué)。從思維方式看這樣的教學(xué)過程屬于正向思維的模式。但是如果我們在運(yùn)用這種教學(xué)方式引出物理概念的同時,再從反向認(rèn)識這些概念和規(guī)律,學(xué)生對物理概念和規(guī)律的理解將更加深刻。比如:對于摩擦力這一概念的教學(xué).可先通過大量實例歸納、抽象出摩擦力這一概念,然后向?qū)W生提出這樣一個問題“如果自然界沒有了摩擦力,我們這個世界將會是什么樣?”對于這個問題將會引起學(xué)生的極大興趣,他們會紛紛發(fā)表自己的看法,各抒己見,課堂氣氛十分活躍。學(xué)生的思維活動得到了充分的調(diào)動。再比如;關(guān)于平均速度和瞬時速度的理解,我們可以提出這樣的問題,若物體在某段時間內(nèi)每時每刻的瞬時速度都等于零,則他在這段時間內(nèi)平均速度是否一定等于零。反過來若物體在某段時間內(nèi)平均速度等于零,則他在這段時間內(nèi)的瞬時速度又是否一定等于零。通過這樣的討論,使學(xué)生進(jìn)一步理解了物理概念,同時也訓(xùn)練了學(xué)生的逆向思維能力。

        3.將逆向思維能力培養(yǎng)與物理規(guī)律的教學(xué)結(jié)合起來。在物理規(guī)律的教學(xué)中,我們可以采用正反兩方面理解的方法,使學(xué)生對物理規(guī)律的理解更為透徹。例如對于動能定理的理解,教材是這樣描述的,“合外力對物體所做的功等于物體動能的變化”也就是說如果外力對物體做了功,物體的動能一定發(fā)生變化,外力對物體做了多少功,物體的動能就發(fā)生了多少變化。那么如果反過來理解呢?如果物體的動能發(fā)生了變化,是否一定有外力對它做了功?通過逆向思維能力的培養(yǎng)可以使學(xué)生更全面準(zhǔn)確地理解物理規(guī)律,克服片面性。例如:在講解熱力學(xué)第二定律時,“機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為熱能,”那么反過來“熱能能否全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能?”再比如:“勻變速直線運(yùn)動的加速度是恒定的”。反過來“加速度恒定的運(yùn)動是否一定是勻變速直線運(yùn)動”,通過這樣的反問,可使學(xué)生科學(xué)地理解初始條件對運(yùn)動過程的影響。

        二、物理練習(xí)題教學(xué)與逆向思維能力的培養(yǎng)相結(jié)合

        1.靈活地運(yùn)用逆向思維方式。有些練習(xí)題運(yùn)用正向思維方式與逆向思維方式都能解答。但也常常有這樣的習(xí)題,按照正向思維方式解答顯得很繁瑣,利用逆向思維卻可以使問題變得極為簡單,而且還常常使陷入“山窮水盡疑無路”的正向思維,走向“柳暗花明又一村”。例如:將一個物體以某一初速豎直上拋,求該物體在到達(dá)最高點時最后1S內(nèi)通過的位移。這道題運(yùn)用正向思維方法也可求解,但比較麻煩,如果采用逆向思維分析這個間題,就不難解決:物體在到達(dá)最高點之前的1S內(nèi)通過的位移大小等于物體從最高點開始下落的第1S內(nèi)通過位移的大小,這樣求解就顯得很簡單。

        2.巧妙地運(yùn)用反證法。反證法是一種常用的逆向思維方式,在物理學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用。伽利略批駁亞里斯多德關(guān)于物體下墜的快慢是由它們的重量決定的例子就巧妙地應(yīng)用了這種思維方式。又例如這樣一道練習(xí)題:所有的電場線都不相交,我們能否斷言,電場中任何兩條電場線都不相交,說明理由。如果用正向思維說明這一問題,就顯得相當(dāng)困難。但是我們換一種思維方式,采用反證法問題就變得異常簡單。

        3.善于運(yùn)用運(yùn)動的反演原理。通常許多的物理規(guī)律、物理過程都具有某些對稱性或可逆性,物理狀態(tài)變化的正向過程與其逆向過程等效的特點。如運(yùn)動的可逆性、彈簧的可逆性、熱學(xué)過程的可逆性、電路的可逆性及光路的可逆性等。運(yùn)用可逆性原理解題能很好地培養(yǎng)學(xué)生逆向思維能力。

        例:一物體以初速度v沿光滑的斜面向上做勻減速直線運(yùn)動,經(jīng)過時間 t秒后速度減為零,通過的路程為S,則

        (A)經(jīng)t/2時,速度為v/2,通過的路程為s/2

        (B)經(jīng)t/2時,速度為 v/2,通過的路程為3s/4

        本題考查勻變速直線運(yùn)動規(guī)律中比例關(guān)系的應(yīng)用,學(xué)生一般習(xí)慣于正向思維,如果用正向思維的方法解這道題會感到很棘手,解答起來非常繁瑣,但如巧妙地應(yīng)用“運(yùn)動反演法”即用逆向思維法解這道題就顯得很簡單。

        三、物理實驗與逆向思維能力的培養(yǎng)相結(jié)合

        探究性實驗是物理實驗的一種類型。在中職物理教材中配備的學(xué)生分組實驗中就有一定比例的探索性實驗,如“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”,“探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系”、“探究閉合電路的歐姆定律”等。探究性實驗的一個重要特點就是有利于培養(yǎng)學(xué)生的逆向思維能力。因此在平時的實驗教學(xué)之中,一方面應(yīng)充分利用和挖掘課本上的探索性實驗,另一方面還可將一些驗證性實驗改成探究性實驗?!疤骄壳蠛狭Φ姆椒ā薄疤骄考铀俣扰c力、質(zhì)量的關(guān)系”,同時還可指導(dǎo)學(xué)生探究新的實驗途徑。例如:驗證機(jī)械能守恒實驗就可改為探索性實驗。在沒有講機(jī)械能守恒定律之前,讓學(xué)生去探索、歸納出機(jī)械能守恒定律。在學(xué)生實驗之前,教師提出一些要求與注意事項,實驗中需要解決的問題。譬如:紙帶的選取(第1、2兩點間距應(yīng)約為2毫米),重物下落速度的測定,需不需要測重物的質(zhì)量等,讓學(xué)生獨(dú)立思考或討論,這樣做既可充分調(diào)動學(xué)生的思維積極性,也增加了學(xué)生探索問題的興趣。

        總之,只要我們在教學(xué)中充分挖掘教材內(nèi)容,根據(jù)學(xué)生的具體情況,有意識的進(jìn)行逆向思維的訓(xùn)練,將有利于培養(yǎng)學(xué)生思維的靈活性。正確進(jìn)行逆向思維的培養(yǎng),對于開拓思路,克服定向思維的局限,都會起到積極的作用。

        [1]喬際平.物理創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[M].北京:首都師范大學(xué)出版社,1998.

        [2]張明明主編.物理(通用類)[M].北京:高等教育出版社,2011.

        [3]李寶華.物理教學(xué)中培養(yǎng)創(chuàng)新能力的案例分析[J].中學(xué)物理教與學(xué),2005,(11).

        [4]黃裕昌.逆向思維能力的培養(yǎng)[J].科技創(chuàng)業(yè)月刊,2005,(8).

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