◇郭秋維 何夢婷（福建：福州市中山小學）

逆向思維，就是我們對平時司空見慣的似乎已成定論的事物和觀點，反過來思考的一種思維方式。科學老師在指導(dǎo)學生進行智能尋軌器制作的過程中，可巧用逆向思維來認識某些元件的正反向不同特性，進而理解電路工作的正反原理，并進行演繹分析；在檢測和調(diào)試過程中，運用逆向思維進行分析和調(diào)整，可促使電路工作正常，尋軌順暢自然，行程遠，達到智能尋道的作用，從而提高學生的逆向思維能力。

逆向思維，顧名思義，即不按常規(guī)的思維方式，不從事物的正向思路考慮問題，偏偏反其道而行之，以獲得解決問題的一種新穎方式。在日常生活中，逆向思維無所不在，有著極其廣泛的實用價值。但它總是與正向思維相對應(yīng)而存在，所以，我們在分析逆向思維問題時，有必要聯(lián)系正反兩方面的因素，才能加深對逆向思維的理解，收到更好的效果。韋鈺院士指出：“兒童具有強大的學習能力，是一個積極主動的學習者。嬰兒一來到這個世界，就開始了從一個生物人向社會人發(fā)展的學習過程?！?/p>

智能尋軌器的制作，蘊含科學創(chuàng)新信息，內(nèi)隱著反向思維，如能充分發(fā)揮其優(yōu)勢，就會幫助我們分析與認識其中規(guī)律，從而達到有效解決行走問題之目的。

一、應(yīng)用逆向思維的優(yōu)勢

有時遇事絞盡腦汁想不出好辦法來，不妨改變一種思考方法，換一個角度，從事物的反面進行琢磨，可能會產(chǎn)生意想不到的效果。生活中常見的逆向思維有原理逆向、功能逆向、結(jié)構(gòu)逆向、程序逆向、因果逆向、狀態(tài)逆向、屬性逆向等。如，司馬光砸缸救孩子就是應(yīng)用逆向思維來解決問題的實例。事物之間總是相互聯(lián)系的，正向思維與逆向思維的順逆方向不同，解決問題的功效也有別。

很多人總習慣性地常規(guī)思維，這固然有很大的好處，但也存在著明顯的不足：不能適應(yīng)突變的情境；面對難關(guān)，往往難以實現(xiàn)突破；不能逾越鴻溝。用上逆向思維后，就能夠勢如破竹，使問題迎刃而解。對大自然中的萬事萬物，多問幾個為什么：假如沒有灰塵，假如沒有蒼蠅，大自然又會怎樣呢？這種訓(xùn)練，對培養(yǎng)學生的逆向思維有獨特的促進作用。

二、認識元件，理解特性

電容也是一樣，可以有幾種方法驗證。容量稍大的電解電容，可用萬用表檢測電容的充放電情況，當表針從左到右慢慢移動到一定位置時，然后又返回到無窮大，這實際顯示的是充電與放電過程。再次就要調(diào)換方向檢測，依然有充放電存在。容量越大擺動幅度就越大。其中的充電與放電也是一對順逆問題，處于一個共同體之中。許多電路中的延時發(fā)光或延時熄滅，均是利用電容器的充放電原理來設(shè)計的。當接上電池時，LED 燈不亮，按下并松開按鈕，LED 燈立即發(fā)亮，此后慢慢變暗。容量小的電容器，變化速度更快。

三、分析原理，演繹推理

有效的思維是一個不斷提問、解答、追問和不斷明朗的過程。要調(diào)動學生的思維，在難度適中的基礎(chǔ)上，方法的正確與否很關(guān)鍵，是繼續(xù)思考和追問的原動力。在一個特定的環(huán)境中，學生的思維能夠從一個點到另一個點連續(xù)地進行，完成真正的、深刻的、有效的思維活動。

智能尋軌器要正常工作，按反向推理，要讓尋軌器行走→要有一個完整的閉合回路→輪子前進→齒輪轉(zhuǎn)動→電機旋轉(zhuǎn)→電路板元件正?！_關(guān)閉合→電池4.5V 供足。這種思路很重要，有時可與正向聯(lián)系起來分析。

如出現(xiàn)一架智能尋軌器不前進的情況，該查哪里呢？根據(jù)逆向思維原理，逐步查找，進行檢測。先查一下電機是否正常，如是電機出岔子，當然車子走不了。這時可撇開其他的線路，對電機進行單獨測試。電機的問題，到底是齒輪機械的配合轉(zhuǎn)動問題，還是小馬達的問題。如電機正常，繼之應(yīng)查電路板上各元件的情況：各點的電壓正常與否？電子元件是否有燒毀或擊穿情況？最后再查查電池的供電情況：電池的電量多少？有沒有存在導(dǎo)線接觸不良情況？焊接點是否虛焊？這就是倒序來檢查智能尋軌器的各部分情況。只有考慮順逆的不同思維方向，才能更有效地查找其中的問題所在。

四、檢測調(diào)試，對癥下藥

智能尋軌器雖小，舞臺卻很大，要讓學生插上逆向思維的翅膀，激發(fā)學生試著解決行走中的實際問題，以實現(xiàn)一次次質(zhì)的飛躍。

為確保組裝焊接正常，可對電路板進行單獨測試，把車架、電池與電路板三者分開，將車子輪子懸空架起來。當接入電源時，可能會出現(xiàn)三種狀態(tài)：一是車子的兩個輪子都旋轉(zhuǎn)起來；二是一個輪子轉(zhuǎn)動，另一個輪子不動；三是兩個輪子都不動。查清問題后就可以區(qū)別對待，有的放矢，有針對性地排除解決問題（見實物圖1）。

圖1 電池、電子元件、車身三分離

在寬松狀態(tài)下，學生的思維閘門是開放的，隨時會有感而發(fā)，提出一些有挑戰(zhàn)性的問題。教師應(yīng)認識到，問題驅(qū)使下的學習是難得的好機會，要因勢利導(dǎo)，就此發(fā)揮，定會收到意想不到的效果。

（一）左右對稱問題

智能尋軌器的電子電路板設(shè)計左右對稱也是一種互逆關(guān)系。如，在D 型智能尋軌器中，左邊的100Ω 電阻、10KΩ 電阻、傳感器、504 可變電阻、紅色發(fā)光二極管和調(diào)速電位器等元件，與左邊的電機有直接關(guān)系；同理，右邊的那些元件與右邊的電機也有關(guān)系。當出現(xiàn)問題時，就要檢查相對應(yīng)一邊的那些元器件（見電路板實物圖2）。

圖2 D型智能尋軌器電子電路板

這時，我們可以左右對比琢磨，由此及彼，順逆結(jié)合，逐一查找，直至問題解決。

（二）輪子倒轉(zhuǎn)問題

有時候，一架智能尋軌器安裝完畢后進行試車，會出現(xiàn)智能尋軌器向左繞圈子或向右繞圈子的情況。仔細分析一下，原來是有一邊輪子是不動的，導(dǎo)致一邊前進，另一邊不動，就變成繞圈子了。往哪邊繞圈子就是哪邊輪子不動，這時，只要把不動那邊電機的兩個接線柱的兩條線松開并對換焊接妥，讓輪子都向前滾動，就得到科學糾正了。這種問題較為簡單，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，立刻調(diào)整解決之。

（三）電阻大小問題

在智能尋軌器行駛過程中，往往會出現(xiàn)一直往一邊轉(zhuǎn)彎的情況，好像與一邊有特別的情感。遇到這種情況，我們就要分析：為了讓兩輪走得一樣快，是要調(diào)走快的還是走慢的輪子？如調(diào)走得快的那個輪子，細想一下，要讓這個輪子走慢，應(yīng)該從調(diào)速電阻上下功夫：電阻大，走得慢；電阻小，走得快。于是，就從可變電阻上著手調(diào)試。旋轉(zhuǎn)操作時，要細旋慢調(diào)，不能一步到位，要旋一點試走一下，再旋一點，再試走一下。沉住心，慢慢琢磨，直到調(diào)到最佳平衡狀態(tài)。有時，可能一邊調(diào)到極點還是不奏效，這時就要調(diào)整另一個電阻。要注意另一個調(diào)整的方向應(yīng)該相反。歸納起來，原則就是：與傳感器配合的電阻值大，靈敏度就低，走得慢；反之，電阻小，靈敏度高，走得快。這實際也包含著逆向關(guān)系，明白這一點，就能得心應(yīng)手，手到病除。

五、不能忽視傳感器的靈敏度

智能尋軌器最終是要在黑白的軌道上前進的，在機械都正常的情況下，還有幾方面的環(huán)境因素不能忽視：周圍環(huán)境的光線強弱程度不同，白天與晚上有差別，而且陰天與晴天也有差別，背光與向陽更有差別。即使是同樣的教室、同樣的時間段，有陰影和沒陰影也有差別。在現(xiàn)場操作中，可借助一塊擋光板來調(diào)整光線的強弱，以達到智能尋軌器順利行走的目的。

當然，尋道本身的黑條色道、電池的電量與篷布走道粗細程度也有關(guān)，需要綜合考慮，才能控制好它的速度。

總之，客觀事物總是存在著千絲萬縷的內(nèi)在聯(lián)系。在智能尋軌器的分析調(diào)試中，當正向思維不能有效地解決問題時，不妨反其道而行之：從結(jié)果出發(fā)，進行恰當?shù)哪嫦蛩季S，常常會收到意想不到的效果，出現(xiàn)峰回路轉(zhuǎn)、柳暗花明又一村的局面。順逆結(jié)合，相得益彰，能夠讓思維得到更有效的多維發(fā)散拓展。