物理教学要狠抓形象思维的培养_教法学法-查字典物理网

现代脑科学十分成功地揭示了大脑两半球的机能是不对称的，它们之间存在着明显的分工：左半脑对于语言性信息的处理能力较强，是主管语言和逻辑思维的神经中枢；右半脑则对于非语言性信息的处理能力较强，是主管表象和形象思维的神经中枢。两半球的机能充分表明。形象志维和逻辑思维是人类理性认识中思维的两种基本方式。然而，两半脑不是相互分割的，它们之间总是高度协调，息息相通，相互沟通、相互补充，既各负其职、又相辅相成，使大脑构成一个统一的控制系统，共同完成思维活动，达到对客观世界的认识。在正常状态下，一种思维形式出现时。必然伴随着另一种思维形式的紧密配合，极少出现单独工作的情况。总之，表象和概念是思维不可分割的基本细胞；脑的两半球协调并用，正是人类思维的基本特征。我们称之为“人类思维的成对并存规律”。就以最抽象的数学来说，它也是研究形数结合的科学。华罗庚曾指出：“数缺形时少直观，形少数时难入微。”列宁更明确地说道：“甚至在数学上也是需要幻想的，没有它就不可能发明徽积分。”物理学也是比较注重逻辑思维的领域。然而，诺贝尔物理学奖获得者格拉肖指出：“在我们研究物理问题的时候，往往会见到现实世界的各种形式。对世界或人类社会的事物形象掌握得越多，越有助于抽象思维、”事实上，从思维的角度来看，物理物理，就“物”论“理”；“物”中有“理”；“理”中陷“物”；即“物”想“理”，喻“理”用“物”；确实是“物”“理”渗透，珠联壁合。这正是物理思维的基本特征。

然而，现实的教学工作中，实质上往往只重视左半脑的开发，重视逻辑思维的发展，而严重地忽视了右半脑的开发，忽视了形象思维的培养。学生学习效果的考核，也是如此。鉴于这种严重的偏向。为了使学生的左、右的获得协调发展，发挥大脑的整体功能，培养出大批时代所需要的创造性人才，我们以物理教学为例，着重阐述一些培养形象思维能力的具体做法。

一、为形象思维准备丰富的表象

外界真实事物生动具体的形象，经过人们多次的知觉，在人脑中留下的痕迹，心理学称为表象。人脑对已有的表象进行加工改造。创造出新形象的过程就是形象思维。正如没有概念就难以进行逻辑思维一样，没有丰富的表象就不能创造出新形象。第七届全国物理竞赛有一道帆船逆风行舟问题。陕西省1499名优秀学生参赛，前100名的平均得分为0.95分（满分为10分）最后对前7名进行口试，仍有两名答错。据调查，根本原因是：生活在黄土高原上的学生对此问题缺乏表象。形象思维完成不了，又怎能进行逻辑思维呢？平时的教学工作中，不是经常遇到学生对自己不熟悉的事物难以理解吗？研究表明：人类五官感知客观世界的比率是：视觉占83％，听觉占11％，嗅觉占3．5％，触觉占1．5％，味觉占1％。同时，人脑中贮存形象信息和语言信息的比例是：1000：1。爱因斯坦说过，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。当这种思考完成之后，我要花很大力气把它们转换成语备这正是一个物理学家的思维过程；首先是右脑的形象思维，然后才是左脑的逻辑分析。那么，没有丰富的表象做为第一步加工材料，又如何谈及完成第二步呢？可见，为了培养学生的形象思维，首要地是应先贮存丰富的物理表象。

（一）加强实验和观察，是形成丰富的物理表象的重要途径。

一个成功的演示实验，能起到千言万语说不清、一看实验就分明的作用，给学生留下深刻的表象。设计时应出奇、反常，以激起学生的悬念和联想。譬如，“一纸托杯水”引入大气压强，“煮”金鱼阐明水是热的不良导体等。要尽可能把教师演示变成学生动手做，这样摄入的形象生动、具体。增如，将钢笔用立于放在桌上的纸条上，将纸条慢慢的抽去，钢笔帽倒下；将纸条迅速抽去，钢笔帽仍然直立不倒。然后诱导学生用动量定理解释（把形象思维与逻辑思维紧密结合）这种现象。

从培养形象思维能力的角度出发，学生实验中探索性优于验证性。因为探索性学生实验做于物理规律建立之前，实验所获得的一系列物理表象，正好用来进行思维加工，使形象思维与逻辑思维相得益彰，生动、形象、具体地归纳出物理规律。这样获得的规律，既有利于学生理解，又有利于学生应用。这在楞次定律的教学中，表现得尤为明显。因此，凡是物理定律，均应创造条件，认真实施探索性学生实验产在具体设计教学过程时，还应注意对一个单元或一章知识进行全面地系列安排，从而把探索性实验贯穿始终。这在初中教学中特别突出。以“密度”的单元教学为例：首先安排一节测1厘米3的钢、铁、铝的质量”的探索性实验，为引出密度概念埋下伏笔。再紧扣“如何鉴别区分不同物质？”安排看一看、嗅一嗅、压一压、尝一尝等演示实验，并利用上述等所获得的表象，使形象思维与逻辑思维相配合，形成密度概念。最后，学习密度的应用，又安排具有设计性、研究性的实验：1．用天平和量筒测盐水密度；2．用弹簧秤、墨水瓶及一杯水重测盐水密度，并与前者相比。

重视课外小实验、小制作。让学生动手做测力计、托盘天平等，其表象就更清楚、更深刻了，原理、结构和使用也就更准确、更灵活了。利用塑料药瓶和塑料软管做成潜水艇模型，研究其浮沉原理，就能加深对阿基本稳定律的理解。在手掌上放一块砖，让手掌由静止向上、向下做加速运动时，体验手掌所受压力的感觉，从而去领会超重和失重现象。

在所有的实验中，都要善于诱导学生进行认真观察，以建立正确的视觉表象、譬如；利用对比观察分清蒸发与沸腾的区别；要明察秋毫，善于看出水银温度计、无液气压计等的微小变化；要善于捕捉稍纵即逝的现象，像当威尔逊云室迅速膨胀的瞬间能看到a或B射线的径迹；等等。眼睛是心灵的窗户。观察是摄取表象的镜头。只有镜头对得正，光圈调得准，距离选得好，才能摄取丰富的表象。

（二）尽量联系实际，广泛摄取物理表象。我们的周围是一个丰富多采的物理世界，只要我们做有心人，随时都可以采撷一些物理现象与我们所教的物理内容联系起来，来丰富物理表象。

日常生活中的那些司空见惯的现象，正可以从类比中形成表象。学习分子运动论时，学生对一瓶水与一瓶酒精混合后装满两瓶的实验难以理解。只要问：一桶核桃和一桶大豆倒在一起，还是两桶吗？学生就会豁然开朗。有了表象，疑难也就迎刃而解了。

现代科学技术的基本理论，许多是源于物理学的。起火是现代火箭的雏形，而火箭的运动就是反冲运动；光在光导纤维中的传括正是光的全反射；等。

组织学生参观科技展览。举办“身边物理学讲座”；进行“应用物理竞赛”；成立课外物理兴趣小组，等等。这些都能丰富学生的物理表象。

还要充分运用教学挂图和课本中的插图。譬如：实物图（手按图钉。阐述压强）。示意图（受力图、电路图、光路图等）；立体剖面图（原子反应堆等）；以及可与实物模型相配合的内燃机四步冲程图；等等。

（三）从声象教材中充分摄取物理表象。

研究表明：同样的学习内容，单纯用听觉学习。单纯用视觉学习。视听并用学习，三小时后，记忆效率分别为：60％，70％，80％；三天后，记忆效率分别为：15％，40％，75％。声象教材的独特之处，正在于能使视觉和听觉并用，画面适当配合解说、音乐、音响效果，以形象和声音表现内容，促使左、右脑同时工作，以提高教学质量。

声象教材还有着许多直接接触周围世界而难以达到的优越之处。它不受时间限制。能够真实地再现发生过的事物：用慢镜头表现变化速度极快以致看不清的现象，又可用快镜头展示变化速度极慢难以感觉的过程；它不受空间限制，能够满足人们观察的需要；把边远的事物展现在眼前，把人眼看不到的微小事物千百倍的放大，又把巨大的事物缩小展现；它又能利用特写镜头突出事物的关键部分，增强观察的精确性。

我们认为，那些难以在课堂上展现出来的物理事物，譬如：学校条件下难以观察到的物理现象（火箭的发射、原子弹的爆炸等）。物理学史上的经典实验（马德堡半球实验等）。临时难以演示成功的实验；以及某些技能的示范等等。这些均可摄制成放映几分钟的录像片。以便有的放矢地穿插在授课时播放。以学会物理表象，使形象教学与理论教学密切结合起来。

另外，还应制作成套的幻灯片。特别是可动式复合投影片，譬如配合“机械振动和机械波”而制作的波的形成、传送、干涉、衍射等复合投影片。教学电影的作用可继续发展有条件的学校还应重视微机的应用。

二、尽力加强学生右脑的训练

形象思维绝非文学艺术家的专利品，人皆有之，更为自然科学家所重视──只是称其为“想象”。爱因斯坦曾经说过，想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括自世界上的一切，推动着进步。并且是知识进化的源泉，严格地说，想象力是科学研究中的实在因素。英国物理学家廷德尔指出：有了精确的实验和观测作为研究的依据，想象力便成为自然科学理论的设计师。伏尔泰谈得更具体：“看到了有人用一根木棒掀起一块用手推不动的大石头，积极想象就能创造出各种各样的杠杆，然后还能创造出各种复杂的动力机，这种机械只不这是杠杆的改装而已，必须首先在心灵里进想出机械及其效能。然后才能付诸实现。”这正是马克思所阐述的：建筑师在建造房屋之前，“已经在自已的头脑中把它建成了。”其实，心理学家对想象所下的定义，也表明它就是形象思维。

那么，在教学中如何加强形象思维能力的培养呢？

（一）充分发挥形象思维的教学功能

教学活动中的形象思维，是一种按一定目的。自觉进行的有意形象思维。根据思维的新颖程度和形成方式不同，它又可分为再造型形象思维和创造型形象思维。

再造型形象思维是根据语言的描述，文字的表达，或图样的示意，在人们头脑中形成新形象的过程。它在教学过程中应用最经常，最广泛，是学生进行学习不可缺少的条件。为此，在物理教学中要加强物理状态和物理过程的分析。譬如，在学习“运动和静止”时，让学生观出一幅城市风光图。首先诱导：从图中你看到了那些物体在运动？学生很快回答了明显的运动物体。进一步启发后，有的说：我坐在汽车中，看见路旁的高楼、树木。电线杆也在运动。有的说：图上所有的物体都随着地球在天空中运动。再问：当你判断一个物体运动时，是把哪个物体看做静止不动的？学生有声有色的描述，从静中看到了动，又从动中认识了静。一幅幅物体做各种运动的表象在大脑中奔驰、喧啸、组合、变化，形象思维与逻辑思维相依为命，最后顺利地归纳出“运动”、“静止”、“参照物”等概念，有力地促进了教学。

要特别指出：在习题教学中，要把这种定性分析做为解题的首要一步、关键一步。要认真仔细地分析问题所描述故物理现象发展变化的全过程，力求对整个运动了如指掌。图景清晰。再现型形象思维完成了，解题的思路也就清楚了。

创造型形象思维是人脑在原有事物表象的基础上，独立地首创出新形象的思维过程，是。对科学研究中的未知研究对象的一种形象化的联想、类比、构思，从而把不能由感觉器官感知的自然现象的形象，鲜明地展现在脑海中，进而揭示其本质和规律。譬如，原子的核式结构学说就是一个典型事例。卢瑟福根据a粒子散射实验的事实分析，联想太阳系的构成，类比原子核犹如太阳，雄距中心，诸电子则在各自特定的轨道上运行，如群星的绕日。正是这种创造型形象思维的成果反映了原子结构的本质。物理学中的电力线、磁通量、载流子、PN结、光线、能级等等，都是创造型形象思维塑造的、过去未曾由感官反映过的事物的表象，从而构成了有血有肉的物理学理论体系。

教学时，对于这些创造型形象思维的成果，一绝不能漠然视之、草率应付，而应循循善诱，恰如物理学家当年创造这些物理表象时一样，启发学生也重新来一次创造，以培养其形象思维能力。具体实施时的要求：一方面要加强实验观察，使学生“眼见为实”，例如进行电力线、磁力线的实验，用示波器显示稳恒电流、脉动电流、正弦交流电的波形等，难以实验观察时，也要通过类比加以绘图示意，如半导体的机理，链式反应。另一方面除了运用语言信息“激活”学生的左脑，更要善于运用表象信息“激、活”右脑，通过联想法、类比法、比喻法、幽默法等，用学生比较熟悉的实物形象使抽象的知识具体化、形象化，以调动学生的右脑思维活动。譬如，磁通量的概念对于学生理解、掌握、运用椤次定律和法拉弟电磁感应定律具有举足轻重的地位，然而在概念上它是十分抽象的。我们在磁力线实验的基础上，诱导学生用熟悉的实物形象比喻、联想，将平面图想象成立体图，从而使匀强磁场、磁通量，磁通密度、磁通量的变化率等概念形象化。这些贮存于学生脑海中的显明形象，将在处理电磁感应的具体问题时，促进右脑配合左脑，顺利地完成思维活动。

幻想是创造型形象思维的一种特殊形式，其特征是指向未来，并与个人愿望紧密联系。在物理教学中。有许多可以激发学生进行幻想的内容，譬如宇宙航行、超导、激光等。一个物理教师要善于给学生插上幻想的翅膀一使他们在未来的广阔天地里尽情翱翔！

（二）充分发挥理想化方法的教学功能。

形象思维过程是一个形象的分析综合过程，是从众多的已有表象中，根据某种需要，分析出某些共同的本质要素，然后按照新的构思重新综合，创造出新形象的过程。其独特形式之一，乃是典型化，也就是根据同一类事物的共同特征；创造出新的典型形象的过程。典型化是文学艺术创作的重要方式，所谓“典型环境中的典型人物”，在自然科学研究中。则称之为理想化方法。它实际上是唯物辩证法中，要抓主要矛盾和矛盾的主要方面的辩证方法的体现。

在物理学研究中，理想化方法表现为：其一，理想模型。就是建立一种高度抽象的理想物理形象，并赋予它一定的物理概念。包括理想物体、（如质点、光滑平面、点电荷、薄透镜等）和理想系统（如保守为系统、热力学系统等）。其二，理想过程。就是用一个理想化的物理过程形象，近似的反映某些实际物理过程的主要特征形象。如匀速直线运动、气体的等温、等压、等容过程等）。其三，理想实验。就是以一定的实验观察为基础。而在大脑中进行的一种理想化的思维过程。它不是实践活动，而是“思想中的实验”。伽利略发现惯性定律时的理想斜面实验，就是一个典范。

理想化方法用物理表象信息和物理概念信息激发整个大脑，使形象思维和逻辑思维相辅相成，以便认识物理世界的奥秘。它的具体应用贯穿于整个物理教学之中：物理教学处理任何问题都要首先确定研究对象，而所有的物理对象都是理想模型；解决物理问题的关键一步是分析物理过程，而所有的物理过程都是理想过程；物理问题的研究，又往往要进行理想实验。例如，当我们研究第一宇宙速度时，地球和人造卫星都被视为理想模型──质点；人造卫星绕地球的运动则是做理想过程──匀速圆周运动。提出第一宇宙速度的分析过程，则根据平抛运动的性质，得出抛体的初速度大到一定值时，就变成了人造地球卫星，这正是牛顿当年所进行的理想实验。

（三）培养形象思维能力的天地十分广阔。

人类对大脑机能的认识还很不够，虽然对逻辑思维的研究已经比较深入，但对形象思维的探索还刚刚起步。我们认为：开发右脑功能的天地是十分广阔的。请看：我国的诗词宝库五彩缤纷、琳琅满目。其中有许多诗句准确地描述，甚至完满地解释了物理现象，广泛地涉及力学、声学、光学等领域。例如。毛主席的“坐地日行八万里，巡天遥看一千河”，梁元帝的“不疑行船动，唯看远树来”等，描述的是静止、运动、参考物。王涣之的“欲穷千里目，更上一层楼”等。描绘的是光的直线传播。于良史的“掬水月在手，弄花香满衣。”刻画的是平面镜成像。诗中有画，画中有诗。教学中恰当引入，不仅能利用其艺术性，激发学生兴趣，而且可将其展现的艺术表象，转化为科学表象，充分发挥了形象思维的功能。

有些物理规律，很难用具体的形象描绘，但借助函数图像，仍可发挥形象思维的教学功的。例如，在探究性学生实验中，当测量出一系列数据后，即可用图线法探寻物理规律；一物理习题教学要善于运用图解法求解习题。教学中要重视培养学生读图、看图、作图、用图的技能。促使形象思维与逻辑思维相映成外。

学生在课外活动的实践性环节中，譬如制作航空模型、航海模型时，“构思成形”及“制形成物”都是进行形象思维的具体过程。

让学生课外阅读一些科技读物、科幻小说等；学生中的物理爱好者，要激发他们的广泛兴趣，培养其热爱文学艺术，能歌善舞。

总之，在这崭新的天地里，正是教师用武之地，让我们积累更多的经验吧。

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