高中物理教學中學生逆向思維的培養(yǎng)策略探究

【摘要】新課程標準對高中物理教學提出了新要求，而培養(yǎng)學生的逆向思維是教學的落腳點之一。探討魯科版“摩擦力”教學中學生逆向思維培養(yǎng)的理論基礎(chǔ)，并從構(gòu)建物理情境、設(shè)計探究任務(wù)、開展物理實驗、布置物理作業(yè)的維度探討高中物理教學中學生逆向思維的培養(yǎng)策略，以期為高中物理教學改革、創(chuàng)新提供理論支持和實踐指導?！娟P(guān)鍵詞】高中物理；逆向思維；“摩擦力”隨著物理教育的發(fā)展，培養(yǎng)學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生打破常規(guī)思維模式，從新的角度審視和解決問題?！澳Σ亮Α弊鳛楦咧形锢斫虒W的重要內(nèi)容，其涉及的概念和原理復雜且抽象，是培養(yǎng)學生逆向思維的良好載體。因此，本文旨在通過探究“摩擦力”教學中的逆向思維培養(yǎng)策略，為高中物理教師提供新的教學思路和方法。一、魯科版“摩擦力”教學中學生逆向思維培養(yǎng)的理論基礎(chǔ)（一）認知發(fā)展理論皮亞杰的認知發(fā)展理論揭示了學生心智成長的動態(tài)過程，強調(diào)了抽象邏輯思維在高中階段學習中的重要性。在教授“摩擦力”這一物理概念時，教師不應(yīng)僅僅局限在傳統(tǒng)的教學框架內(nèi)，而應(yīng)巧妙利用高中學生心智發(fā)展的特點，引導他們采用逆向思維方式進行深度學習。逆向思維強調(diào)逆向分析問題，能使學生深化對摩擦力的本質(zhì)的理解。教師可以設(shè)計富有啟發(fā)性的問題，促使學生主動思考摩擦力在自然界和人類生活中的不可或缺性，從而改變他們對摩擦力的固有認知，推動他們的認知能力發(fā)展［1］。（二）建構(gòu)主義學習理論建構(gòu)主義學習理論認為，學習不是被動接受知識的過程，而是主動建構(gòu)知識的過程。在“摩擦力”教學中，教師可以通過逆向思維訓練，引導學生主動探索和發(fā)現(xiàn)知識，從而培養(yǎng)他們的知識建構(gòu)能力。具體而言，教師可以要求學生設(shè)計一個實驗方案，探究摩擦力對物體運動的影響。此任務(wù)需要學生深入理解摩擦力的特性，并且能創(chuàng)造性地運用所學知識進行實驗設(shè)計和數(shù)據(jù)分析［2］。在此期間，學生可能會經(jīng)歷“嘗試—失敗—再嘗試—成功”的過程。而每一次失敗都會給他們帶來寶貴的學習經(jīng)驗，促使他們不斷調(diào)整和完善自己的方案?？梢姡鲃咏?gòu)知識不僅能培養(yǎng)學生的逆向思維，還能提升他們的問題解決能力和創(chuàng)新能力。二、高中物理教學中學生逆向思維的培養(yǎng)策略（一）構(gòu)建物理情境，開啟逆向思維之門在傳統(tǒng)的物理教學中，教師往往會從現(xiàn)象出發(fā)，引導學生逐步分析，進而歸納出物理規(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內(nèi)容，通過對知識的梳理，找出適合進行逆向思維訓練的關(guān)鍵點；再從關(guān)鍵點切入，通過提出逆向問題、設(shè)置相反的實驗條件、從相反的角度分析問題等方式，構(gòu)建能夠激發(fā)學生逆向思維的情境，讓學生在思考、探究中潛移默化地形成逆向思維模式。在魯科版“摩擦力”教學中，首先，教師可以梳理“摩擦力”這一節(jié)的教學內(nèi)容，明確摩擦力的概念、分類、方向、大小等關(guān)鍵點。然后，教師可以著重關(guān)注學生容易形成思維定式的部分，如有的學生認為摩擦力總是會阻礙物體的運動，而忽略了摩擦力在某些情況下也可以作為動力。立足于此，教師可以提出逆向問題，旨在打破學生的思維定式，激活課堂活力：“如果摩擦力突然消失，那么世界會變成什么樣子？”［3］圍繞該問題，學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法啟動、人們無法行走、建筑物無法保持穩(wěn)定等沒有摩擦力的場景，以此帶給學生感官上的刺激。最后，教師可以繼續(xù)提問，旨在引導學生從相反的角度思考摩擦力的作用，深化對物理知識的理解：“如果摩擦力消失了，物體的運動狀態(tài)會如何變化？我們?nèi)绾卫眠@個變化來解決實際問題？”在這一系列教學活動中，教師以情境為基石，以問題為線索，引導學生由淺入深、循序漸進地展開逆向思考、探索，能夠切實強化學生的思維能力。（二）設(shè)計探究任務(wù)，點燃逆向思維之火設(shè)計探究任務(wù)是培養(yǎng)學生探究能力和思維能力的重要途徑。在實際的教學中，教師應(yīng)明確逆向思維的培養(yǎng)目標，思考自己希望通過探究任務(wù)讓學生達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（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（需要探究的物理規(guī)律或原理）。立足于逆向探究框架，教師需要考慮學生的認知水平、學習興趣、思維能力等，設(shè)計集趣味性、差異性、實踐性、開放性于一體的探究任務(wù)，引導學生通過逆向推理，逐步挖掘出物理現(xiàn)象的本質(zhì)，以此提升學生的物理核心素養(yǎng)。在為魯科版“摩擦力”教學設(shè)計探究任務(wù)之前，教師可以將逆向思維的培養(yǎng)目標設(shè)定為：學生能夠從已知的現(xiàn)象出發(fā)，逆向推導出摩擦力的產(chǎn)生條件、影響因素以及作用效果等。基于目標的引領(lǐng)，教師可以將“摩擦力與物體運動的關(guān)系”作為探究起點，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，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“逆向探索摩擦力的奧秘”這一任務(wù)，要求學生從摩擦力阻礙物體運動的現(xiàn)象出發(fā)，逆向思考并探究以下問題：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.摩擦力在物體運動中起到什么作用？它如何影響物體的運動狀態(tài)？基于任務(wù)的驅(qū)動，學生可以結(jié)合日常生活中的實例進行觀察和分析；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)計一個實驗，驗證對摩擦力影響因素的猜想。當學生在探究過程中遇到阻礙時，教師需要及時給予點撥和啟發(fā)。例如：教師可以提出“你們認為有哪些因素會影響摩擦力的大??？它們是如何與摩擦力產(chǎn)生聯(lián)系的？”這一問題，以此引導學生重新審視實驗內(nèi)容；或者可以將兩種不同的材料相互摩擦，讓學生思考“為什么它們之間的摩擦力會這么大？它們具有的什么特性導致了該結(jié)果？”這一問題，以此引導學生學會根據(jù)實際現(xiàn)象進行探究。在學生完成探究任務(wù)后，教師可以組織學生進行分享和討論，講述自己的發(fā)現(xiàn)以及通過逆向思維得出的結(jié)論。對于某個學生的發(fā)言，其他學生可以提出自己的疑問或建議。教師在此環(huán)節(jié)應(yīng)認真傾聽每個學生的發(fā)言，指出學生在逆向思維方面的優(yōu)勢和不足，并幫助學生做出改進。（三）開展物理實驗，培育逆向思維之花物理實驗是物理學習的重要組成部分。開展物理實驗，可以讓學生在實驗中感受到逆向思維的獨特魅力。具體而言，教師應(yīng)深入解讀教材與相關(guān)的實驗內(nèi)容，從逆向思維的角度優(yōu)化實驗設(shè)計。在實驗開始前，教師可以通過提問和互動等方式，引導學生對實驗?zāi)康摹⒃砗筒僮鬟M行充分探討，激發(fā)學生的好奇心和探究欲望，為后續(xù)開展逆向思維訓練奠定基礎(chǔ)［5］。在實驗過程中，教師可以鼓勵學生嘗試從實驗結(jié)果出發(fā)，逆向推導實驗原理，助力學生深入理解物理現(xiàn)象的本質(zhì)和相關(guān)規(guī)律。在實驗結(jié)束后，教師可以引導學生進行實驗總結(jié)和反思，進一步鞏固所學知識，培養(yǎng)逆向思維。在魯科版“摩擦力”教學中，教師可以借助環(huán)環(huán)相扣、層層遞進的實驗活動，引導學生從全新的或與常規(guī)思維不同的角度探究和認識關(guān)于摩擦力的現(xiàn)象。在實驗開始前，教師應(yīng)準備實驗所需的儀器，如斜面、小車、滑塊、彈簧測力計等。教師可以引導學生回顧摩擦力的概念和性質(zhì)，并讓學生回答相關(guān)問題。在實驗環(huán)節(jié)，教師可以從以下三個方面切入，引導學生全身心投入實驗中，成為學習的主人翁。其一是觀察。教師可以讓學生觀察小車在不同斜面和不同材質(zhì)的滑塊上滑動的現(xiàn)象，記錄小車滑動的速度、距離等數(shù)據(jù)，分析小車在不同情況下的運動狀態(tài)，以此讓學生直觀感受摩擦力的存在及其對物體運動的影響。其二是推導。教師可以引導學生逆向推導摩擦力的產(chǎn)生原因和影響因素，讓學生思考“為什么小車在不同斜面和不同材質(zhì)的滑塊上的滑動情況不同？這說明小車的滑動情況與哪些因素有關(guān)？”等問題，從而逐漸認識到滑動摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度、壓力大小有關(guān)。其三是驗證。教師可以讓學生通過改變斜面的傾斜角度、更換其他材質(zhì)的滑塊等方式，對自己推導的結(jié)果進行驗證。在實驗結(jié)束后，教師可以讓學生分享自己的實驗過程和發(fā)現(xiàn)，給予學生點評和指導，再引導學生思考“通過開展實驗，你對摩擦力有了哪些新的認識？逆向思維在實驗探究中起到了怎樣的作用？”等問題。另外，教師還可以鼓勵學生在課后繼續(xù)探索與摩擦力相關(guān)的知識，如靜摩擦力與滑動摩擦力的區(qū)別、減小摩擦力的方法等，以此培養(yǎng)學生的自主學習能力和探究精神。（四）布置物理作業(yè)，鍛造逆向思維之劍作業(yè)是教學拓展和延伸的內(nèi)容，寫作業(yè)是鞏固課堂學習成果的重要手段。教師應(yīng)從作業(yè)設(shè)計、作業(yè)指導、作業(yè)評價等多個維度滲透逆向思維培養(yǎng)目標。在作業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)，教師可以設(shè)計一系列具有啟發(fā)性和挑戰(zhàn)性的作業(yè)，如要求學生由實驗結(jié)果反推實驗條件、由物理現(xiàn)象反推其背后的物理規(guī)律等；在作業(yè)指導環(huán)節(jié)，教師應(yīng)有目的、有意識地引導學生逐步形成逆向思維習慣，如鼓勵學生多角度思考問題，嘗試從反面或?qū)α⒚鎸ふ医忸}線索；在作業(yè)評價環(huán)節(jié)，教師應(yīng)著重了解學生在逆向思維方面的發(fā)展狀況，同時可以根據(jù)學生的作業(yè)完成質(zhì)量給予適當?shù)墓膭詈酮剟?，激發(fā)學生進一步培養(yǎng)逆向思維的積極性。在為魯科版“摩擦力”教學設(shè)計作業(yè)之前，教師可以通過課堂提問、小測驗來了解學生是否掌握了摩擦力的基本知識。然后，教師需要了解學生在學習“摩擦力”時遇到的困難和存在的誤區(qū)，如混淆靜摩擦力和滑動摩擦力的產(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)計題目，促進學生逆向思維的發(fā)展。在進行作業(yè)批改時，教師應(yīng)針對學生的錯誤理解或邏輯推理過程中存在的缺陷，通過書面反饋、個別討論等多種方式提