浅谈高中物理形象思维教学，本文主要内容关键词为：形象思维论文,浅谈论文,高中物理论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一般人认为：文艺家用形象思维，科学家用抽象思维。还有一些人认为，形象思维是初级思维，抽象思维是高级思维，到了高中阶段，应主要培养学生的抽象思维。这是一种片面的认识。
形象思维是以表象为思维材料而进行的思维。形象思维具有形象性、跳跃性、动态性、粗略性和创造性等特点。抽象思维是以概念为思维材料而进行的思维。抽象思维具有抽象性和概括性、逻辑性和系统性、线型性和精确性等特点。人在认识世界的时候，先有形象思维，后有逻辑思维。但是有了逻辑思维之后，形象思维并不等于完成了任务，形象思维在逻辑思维的基础上是继续发展的。
如果我们在高中物理教学中仅仅以培养学生的抽象思维为核心，忽视学生形象思维的培养，就会造成学生思维的片面性，直接导致学生大脑中构筑不出与物理知识相对应的物理图景，不能形成物理过程的动态形象，不会运用形象思维分析和解决问题，进而感到物理抽象、枯燥、难学。因此，在物理教学中加强形象思维的培养非常重要。
一、形象思维在物理学中的作用
很多物理学家都是用形象思维来思考问题的，物理学中很多重大的发现也都离不开形象思维。爱因斯坦就曾经说：“我思考问题时，不是用语言进行思考，而是用活动的跳跃的形象进行思考，当这种思考完成以后，我要花很大力气把它们转换成语言。”在科学史上，许多重大的发现都与形象思维相联系。
对于物理学而言，形象思维具有不可忽视的作用。这种作用主要表现在如下几个方面：
1.形象思维是提出物理假说的重要途径。
2.形象思维为学习物理提供形象支持。
3.形象思维便于对物理问题的整体把握和定性分析。
4.形象思维常常能唤起直觉，诱发灵感，促进创造性思维的发展。
二、高中物理形象思维教学策略
形象思维在物理学习中有着重要的作用。实验研究表明：中学生在物理活动中唤起多种物理图景及对其变换的能力是学好物理的一个重要条件。那么，怎样来进行高中物理形象思维教学呢？
1.丰富学生的表象储备，增加形象思维素材
(1)重视实验
物理学是一门实验科学，实验不仅是物理学重要的研究方法和途径，而且物理实验的装置、实验的过程、展示的现象等可以为学生提供丰富、生动、直观的物理形象。充分开展实验教学，是帮助学生储备丰富的物理形象的有效途径。开足开齐演示实验、分组实验，积极创设条件，创造性地开发随堂实验、课外小实验、课外探究实验等，是值得我们努力的工作。我们都有这样的经验：有时一个概念讲很多遍，学生就是记不住，物理实验展示的图景却能让学生经久难忘。有关研究发现，主管形象记忆的右脑记忆量是主管抽象记忆的左脑记忆量的百万倍。人们对图形的识别几乎是瞬时的。这是不是值得我们注意的现象呢？
(2)发挥多媒体教学的优势
有些物理现象，不宜观察，或者在中学里还无法用实验来演示，则可以借助于挂图、模型、投影、录像、多媒体课件等现代化教学手段。采用这些措施展现的实验虽然同实际事物有一定差距，但也能给学生提供直观的形象，对培养学生形象思维能力有独特的作用。
此外，认知心理学的研究表明，形象思维中运用的形象知识有不同的形式和种类，有的是由经验直接概括后形成的，如电路图、光路图、受力图等；另一类是在物理概念的主导下对原有形象加工再造而形成的新形象，如电场线、磁感线等。对于第二类物理形象，可以发挥多媒体教学的优势。
例如，关于电场线的教学，一般采用实验模拟的办法：把头发屑撒在蓖麻油里，加上电场，微屑的排布显示出电场的分布情况，用来模拟电场线。但这样做常常让学生产生误解，认为电场线是客观存在的。在进行这部分内容教学的时候，笔者作了如下处理：
先根据孤立点电荷的场强公式
画出点电荷+Q周围某点的场强（用有箭头的线段表示），然后再显示同一圆周上各点的场强，接着显示外层空间的场强分布情况，如图1。在图1的基础上变换出图2，并提出电场线的概念（同理可以变换出负场源点电荷的电场线分布情况，如图3）。这样处理可以让学生体会到电场线是描述电场强弱和方向的形象工具这一本质，并能建立起关于电场的鲜明形象。
那么，当某一空间同时存在等量异（同）种电荷的时候，电场又是怎样分布的呢？可以先在等量异（同）种电荷的周围找几个特殊点，分别画出每个场源电荷在这些点的场强，然后进行矢量合成，最后画出图4（或图5）。不过，这样形成的图4（或图5）是静态的，与图2、图3是分立并列的，看不出它们之间的联系。如果再用动画的形式展示两个孤立等量异（同）种点电荷从“无穷远”处逐渐靠近的过程中，它们的电场线在图2（或图3）的基础上渐渐发生变形，最后变成图4（或图5）的形状，学生会有一种豁然开朗的感觉，这些物理形象就相互联系起来了。
(3)重视板书
板书历来受到教师们的重视，是教师的基本功之一，也是一门教学艺术。教师通过文字、符号、图表、图解等形式，把教学重点、难点、过程分析或关键性的知识写在黑板上，给学生提供视觉信号。所以板书也是为学生提供鲜明再造物理形象的良好载体。但是随着多媒体技术的发展，不少教师开始忽视板书的作用，有的年轻教师甚至会整节课都不在黑板上留下任何“墨宝”。实际上，板书是不能完全被多媒体课件代替的，教师可以根据学生的现场反应临时更改板书的内容、顺序和结构，充分体现课堂的生成性。而且板书较课件有保留时间相对长、完整性好等优点。
例如，关于“万有引力定律的应用”的习题类型较难把握，可以启发学生分析概括出两种题型：①万有引力充当向心力；②万有引力等于重力（忽略地球自转），画出下面对称的图形。
图6
(4)巧用语言
形象不仅可以由视觉图像来提供，也可以通过语言描述来构想。认知心理学家认为，表象是图像、语言双重编码的，图像和语言在一定条件下可以互译。所以恰当运用语言直观也可以为学生创设物理形象。例如在讲到“电场”概念的时候，学生会感到抽象难懂。为了突破这个难点，教师一般会演示试探电荷在电场中受到力的作用，进而让学生体会电场的存在。尽管如此，还是有学生感到难以理解。如果在讲解电场概念之前，先让学生欣赏一首诗：“解落三秋叶，能开二月花。过江千尺浪，入竹万竿斜。”并让学生猜猜诗中描述的这么有魔力的东西是什么？当学生猜出谜底“风”的时候，会有一种茅塞顿开之感。然后再让学生感受图7（见下页），更加领会到风虽然看不见、摸不着，但是“三秋叶”“二月花”“千尺浪”“万竿斜”都显现了“风”的存在。在此基础上，再演示试探电荷在电场中受力的实验，学生就能很容易感受到电场的存在了。这样，形象的“诗情画意”与严谨的科学实验交相呼应，可以收到相当好的教学效果。
图7
除了诗化的语言外，形象化的语言也可以帮助学生形成物理形象。例如，为了说明两个带电体之间的静电力是通过电场来传递的，可以说成一个带电体“浸”在另一个带电体产生的电场里，受到了该电场的作用力。一个“浸”字可以让学生浮想联翩，感受到电场的存在，并形成电场的形象。
2.让学生体验运用物理形象进行形象思维的过程，培养形象思维能力
(1)在概念和规律教学中运用形象思维
物理概念是物理学的基础，物理规律是物理学的核心。在中学物理概念和规律的教学中，教师们历来重视培养学生分析、归纳、定义等抽象思维能力，这无疑是正确的。但是，如果不重视培养学生的形象思维能力，那么，学生的思维就得不到全面的发展，抽象思维本身也会因为缺少形象的“支持”而发生困难。
如何借助形象思维的“支持”形成概念呢？下面通过“平抛运动”的教学，说明形象思维和抽象思维在形成概念时是怎样相互作用的。
首先，我们先演示小球做平抛运动，使学生获得平抛运动的初步印象。接着演示平抛运动与自由落体运动的等时性实验，让学生描述这两种运动的情景，并让学生在黑板上绘出平抛小球和自由落体小球每隔相同时间位置的变化图，请全体同学评议、修改，直到得出满意的结果。再演示平抛运动与水平方向匀速运动的等时性实验，并做同样的处理，让学生获得反映平抛运动在水平方向运行特征的典型形象。然后引导学生将两种典型形象融合在一起，形成概括平抛运动本质属性的理性形象。最后，做三球相碰的演示，使得上述结论更加形象、直观。
其次，引导学生运用抽象思维方法研究平抛运动的基本规律：平抛运动可分解为水平和竖直两方向的分运动。水平方向有初速度，但不受力，所以水平方向做匀速直线运动；竖直方向初速度为零，只受重力，所以做自由落体运动。在此基础上再推导位移、速度的大小和方向的公式。
这样得出的公式学生们理解得透彻，用起来得心应手，不仅形成了概念、规律，而且培养了学生的形象思维能力。
由此也可以看出，形成物理概念时必须同时借助形象思维和抽象思维，二者相互结合，才能达到好的效果。
(2)在解题教学中运用形象思维
解决物理问题是一种目的性、方向性极强的脑力劳动，一个复杂的物理问题很难用语言描述清楚，一个用语言表达的复杂的物理问题读起来又常常难懂。因此，在解决物理问题时必须借助于形象思维。首先，弄清问题情境，再根据问题情境构建出具体的形象，画出示意图、光路图、电路图、受力图等，从而对问题有一个完整的、形象的认识；其次，将典型的物理形象抽象成一个理想化形象，并使其在大脑中活动起来，在时空中演变发展，通过对比、概括等，引导解题活动有目的地向着预想的方向发展，从中领悟到问题的定性结论；最后，运用数理方法推导出定量的结果。
例 如图8，有一圆形边界的匀强磁场区域，一束电子流以不同的速率，由圆周上的同一点A，沿半径方向射入磁场，电子在磁场中()
A.路程长的运动时间长
B.速率小的运动时间短
C.偏转角度大的运动时间长
D.运动的时间有可能无限长
学生常常沿着下面的思路解答：
电子在磁场中做匀速圆周运动，如下页图9，电子在磁场中的运动时间
，推导到这里，就遇到了困难：一是速率大的电子的入射点A与出射点B对应的圆心角2θ是大还是小？二是θ/tanθ的值随θ的变化怎样变化？
图9
问题陷入僵局的原因就是没有很好地运用形象思维，一味运用推理。如果先启用形象思维，分别画出不同速率的电子在圆形边界磁场中的大致轨迹，再应用物理公式进行逻辑推理，问题就能迎刃而解。
由此可见，物理解题一般要经历两个阶段：在第一阶段，主要是调用存储在右半脑的形象材料，进行形象思维，得出定性的结论。在第二阶段，主要是调用存储在左半脑的抽象材料，进行抽象思维，得出问题的逻辑结构和定量结果。正如华罗庚所说：“数缺形时少直观，形缺数时难入微。”实际上在形象思维中也经常用到一部分抽象知识，而抽象思维中也经常要用到一部分形象知识。也就是说，在实际思维活动中，形象思维和抽象思维经常是结合起来用的。
3.培养和发展学生的想象力
想象是人在头脑里对已储存的表象进行加工改造形成新形象的心理过程，是形象思维的一种基本形式。想象力是人们探索未知世界的一项重要能力。
在中学物理教学中有意识地培养和发展学生的想象力，不仅是学好物理的一个必要条件，而且是培养学生形象思维能力的一个重要方面。首先，把思维形象化、具体化，令被研究的物理现象及其过程在脑海中形成物理图景、物理模型，构想出理想化的物理形象，可以激发学生的想象力。其次，用类比的方法来理解抽象的问题，强调类比的作用。例如，类比高度研究电势，类比电梯研究电动势，类比万有引力研究库仑力等。第三，发展学生的空间想象力。在教学过程中有意识地要求学生在文字叙述的基础上画出图形，以增强学生空间想象的自觉性，使空间想象力有充分的锻炼机会。第四，鼓励学生联想。鼓励学生在遇到问题时能从不同角度、不同方面思考、联想、唤起许多与该问题有关的表象，并与新问题作对比，组构新的物理形象，提高想象的丰富性和目的性。
例如，“分子电流假说”在高中物理知识中的地位并不重要，很多教师处理这部分内容时常常寥寥数语，一笔带过。实际上，在物理学史上，安培分子电流假说的提出显现了安培非凡的想象力。在进行这部分内容的教学时，可以模拟安培当年面临的情景，给学生展示条形磁铁和通电螺线管的磁场相似的磁感线分布，让学生展开想象的翅膀，提出新的物理形象，解释磁铁为什么会有磁性。这个过程对发展学生的想象力能起到很好的促进作用。
总之，形象思维与抽象思维是人的两种基本思维方式，如鸟之两翼，相伴而行。在思维活动中，特别是高水平的思维活动，必须是同时运用两种思维形式，巧妙结合，相辅相成。因此，我们在进行高中物理教学时，要改变那种过于重视抽象思维教学、忽视形象思维教学的倾向，使学生的两种思维各得其所、相得益彰、和谐发展，使学生的思维既深刻细致，又富有创造力。