例谈中学物理新课程教学中绿色思维能力的培养

王金兵

（南通市如东县丰利中学，江苏 南通 226408）

中学物理新课程标准指出：物理学科作为自然科学的重要分支，不仅对物质文明的进步和人类对自然界认识的深化起了重要的推动作用，而且对人类的思维发展也产生了不可或缺的影响。在中学物理教学中需要大力培养学生思维能力，常规思维可能有用，但有时用常规思维并不能很好地解决问题，甚至有时会阻碍问题的解决，使得思维“沙漠化”，这时要想在“思维的沙漠”中呈现出“绿洲”，就要有相应的“绿色思维”。

绿色思维是相对于常规思维而言，其中典型代表就是逆向思维，学生的全面发展和科学素养的提高有时常常在常规思维中徘徊，在绿色的逆向思维中诞生。就连法拉第发现的电磁感应现象、爱因斯坦提出的光子说等都是逆向思维的结果。可见逆向思维的巨大威力和不可或缺性。

所谓绿色逆向思维，是指和正向思维方向相反而又相互联系的思维过程，即我们通常所说的“倒着想”或“反过来想一想”。绿色逆向思维属于发散性思维的范畴，是一种创造性的求异思维。在中学阶段，物理课程的价值主要表现之一是通过科学想象与科学推理方法的结合，发展学生的想象力和分析概括能力，使学生养成良好的思维习惯，敢于质疑，勇于创新，最终能达到全面提高学生的综合能力。

一、在物理新课教学中培养学生绿色逆向思维能力

在中学物理概念、原理和规律教学中，我们可以挖掘教材中的某些探索性内容，引导学生利用绿色逆向思维去掌握知识。例如：学习力的概念时，对力的作用是相互的，学生往往理解不深，我就给学生举这样的例子，左手掌击右掌时两掌都觉得疼痛，这是为什么？学习摩擦力时，给学生提问：大家知道汽车是有牵引力作用而前进，那么这个牵引力是谁施加的呢？在冰面上走路为什么易打滑？然后让学生讨论，并提示如果地面向前推着人，人还打滑吗？使学生更深刻地理解摩擦力。通过执果索因，启发学生自己去猜想、推理、判断、验证所学知识，不仅使学生知道概念、原理和规律的来龙去脉，而且教给学生如何运用物理思维去逐步得出科学理论的方法，使学生更加能理解好物理概念、原理和规律。

探讨某些选择题的选项是否正确时，运用绿色逆向思维可能很有效。例如，很多学生对“光滑水平面匀速运动的物体在水平方向是否受力”有怀疑。对于这个问题可以假设受一个水平力，但不能找到另一个力来和它平衡，且这个力的施力物体也找不到。因此水平方向并不受力。这种思维方法是先提出与规律中的结论相反的假定，然后从这个假定中得出和已知条件相矛盾的结果来，这样就否定了原来的假定而肯定了规律中的结论。这种由“果”及“因”的反转思维往往可以简洁明了地完成顺向思维很难解决的问题。通过反向逆推，引导学生利用逆向思维去发问、发现，可以进一步扩大和完善学生的认知结构，深化和升华所学的课本知识。

二、在各种类型物理实验中培养绿色逆向思维能力

（一）运用演示实验和学生实验，引导学生逆向思考

物理是以实验为基础的自然科学。必要的演示实验教学和学生实验不仅能加深学生对物理知识的认识，更能培养学生必要的动手动脑能力。常规思维模式往往使学生按部就班，导致学生思维定势，逐渐丧失创新的欲望和能力。诸如在讲一个实验时，首先向学生分析实验的设计原理和内容要求，然后再指导学生亲自动手完成实验，在此基础上师生通过分析、对比，共同总结出这类实验的规律，以达到触类旁通、举一反三的目的。例如：在《磁生电》这节课的教学时，教师可以重新演示奥斯特实验，引导学生逆向思考，奥斯特发现通电导体周围存在着磁场，表现为电能产生磁。那么反过来，磁能否产生电？怎样才能使磁生电呢？学生回答：不确定，可以试试。然后展开讨论，教师在旁点拨引导，探究合适的实验方案，最后由学生根据实验事实，逐步归纳、概括出结论：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生电流。

（二）利用探究实验，加强学生逆向思维的培养

科学探究的成功与否主要取决于实验方法和实验技术，其中实验方法占着重要地位。在理解这些实验方法时引导学生用逆向思维。例如：麦克斯韦电磁场理论的基本观点——“变化的磁场产生电场，变化的电场也产生磁场”，也是逆向思维的典型示例。再如，在讲授“小孔成像”时，教师再提出一个探究性试验：“小孔既然能成像”，那么“小点能否成像呢”？此时学生的讨论很激烈，学习热情高涨，求知欲望越来越强烈，对物理的学习和实验的探究产生浓厚的兴趣。

三、在习题教学中，强化对学生逆向思维能力的训练

在物理习题教学中，应用逆向思维解题，即先确定题目中要求什么结论，然后根据题意，运用掌握的物理概念、定律及公式，按照题意逐层次反向推导，直到利用题中给出的已知条件能够将问题解决为止。分析完毕，将逆向思维的分析过程反向逐层写出，即为习题的解题步骤。在物理学习中，思维定势还有着相当程度的影响作用。

[例1]甲、乙两个相同的量筒内分别装有水和酒精，放在水平桌面上，两种液体对量筒底部的压强相等，比较在两种液体内部同一水平的两点所受的压强大小。若教师在分析上述题目后，有意识地把已知条件和未知相互对调一下：在液体内部同一水平面上的两点处受到液体的压强相等，比较液体对两个底部的压强的大小。这样就可有意识地达到活跃和培养学生逆向思维的作用。

[例2]一人站立在平面镜前，然后慢慢后退，则：

A.他在平面镜中的像越来越小，像离平面镜越来越远；

B.他的像越来越大，像离平面镜越来越近；

C.像的大小不变，但像离人却越来越远；

D.像的大小不变，像与人的距离也不变

反思：此题错选A的比例竟占50%。进一步的分析发现，这么多的学生之所以错选，是因为在解该题时凭借视觉的通常经验——远小近大，而没有根据问题的需要进行必要的思维活动，忽略了“像的大小”与“你看到的镜中像的大小”是两回事。

[例3]有一块冰漂浮在一杯浓盐水中（冰的密度小于浓盐水的密度），如果冰块全部熔化后，液面将（ ）

A.上升 B.下降 C.不变 D.无法判定

解析：从题中的答案看，要比较的是冰熔化前排开浓盐水的体积V排和冰熔化成水的体积V水，若V水＜V排，则液面下降；若 V水＞V排，则液面上升；若 V水=V排，则液面不变。V水、V排不能确定，则无法判断，要准确判断，必须求出V水和V排。

比较所求结果，V水＞V排，冰熔化后液面上升，则答案应选（A）。

应用逆向思维解题，思路清晰，且能准确判断各种选择题及其他类型题的答案。

四、在应用物理知识解决实际问题中，加强对学生逆向思维的强化

（一）运用转换，逆向思维

音叉的振动转化为乒乓球的弹起（或水花溅起）；物体温度的高低转化为液体的热胀冷缩；分子运动转化为扩散现象；分子之间有空隙转化为两种液体混合时体积变小；硬度大的物体的微小形变转化为平面镜的反射光线的改变；物体动能的大小转化为另一物体被撞的距离大小；物体重力势能转化为木桩被打击而陷入沙中的深度；是否存在磁场转化为小磁针是否偏转；比较电热大小转化为火柴燃烧的先后，等等。另外，电动汽车，太阳能汽车代替内燃式汽车也是这种思维的运用。

（二）利用反转，逆向思维

例如人在岸上看到水中有一条鱼，现想用鱼叉叉中鱼，请问应对着所看到的鱼还是对着所看到的鱼下方叉去？

水中的鱼发光经水面折射到人眼中，而人眼看到的“鱼”是逆着折射光线形成在真实鱼稍上方的虚象，根据光路的可逆性，鱼叉必须应对着所看到的“鱼”下方叉鱼。

光路的可逆性这一知识在初中物理中虽不处于凸显位置，只是一带而过，但应用光路的可逆性可使许多光学问题处理简便而清晰，起到事半功倍的效果，而且能训练和培养逆向思维，加深对光学知识的理解，达到融会贯通、左右逢源的佳境。

新课程的核心理念是为了每一位学生的发展，而学生的发展不是指某一方面的发展，而是全面、和谐的发展。事实证明，学生的全面发展和科学素养的提高，往往在常规思维中徘徊，在绿色思维中诞生。当然，绿色逆向思维能力的培养决不是一朝一夕能完成的，但实践证明只要持之以恒，学生的学习态度、学习习惯、学习方法、实践能力、个性品质都会随着逆向思维能力的培养而全面发展。当然，强调逆向思维不是要求一切问题都要从另一面去思考，同时，没有知识基础的逆向思维是无源之水。在其他条件相同的情况下，基础知识越丰厚牢固，对问题的理解就越深刻，应用绿色逆向思维就能取得更大的成效。