物理教学中形象思维及其能力培养策略

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【摘要】教学实践提出培养形象思维能力的方法和教学策略：①创设物理情景，帮助学生建立丰富而又正确的物理表象；② 培养学生运用物理表象进行思维的习惯；③形象思维和抽象思维相结合，培养和发展学生的想象力。

【关键词】物理教学思维能力教学策略培养

1.教学中发现的问题

在教学工作中，我发现有的学生能把概念、定律都背得滚瓜烂熟，但一到具体理解、解决问题时就不知道怎么办；有的学生反映，老师上课讲的太快，脑子还没有反映过来讲的是什么？就进入下一个问题了；还有的说，老师上课讲的例子，虽然平时见过，但当时不在眼前，难以想像，分析时也不知道老师说什么，最后就放弃了。

这些问题使我思考，如何才能有效教学，使学生头脑中学到的物理知识活起来，指导学生的实践？我分析了学生想学而又学不好的原因，发现原因之一是老师对思维认识的片面性所导致思维培养的偏颇，即重视抽象思维，忽视形象思维的培养，致使课堂教学普遍存在枯燥、乏味和抽象、难懂的现象。课堂缺乏学生形象思维的空间，学生的形象思维能力没有得到培养和发展，使学的知识变成纯粹的文字和符号，没有在头脑中建立知识的形成过程，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，解决具体问题时无法将问题转化成过程图景。结果很多学生丧失了对物理学习的信心，思维能力的发展也受到了严重的阻碍，从而严重影响了物理学习的效果。形象思维有助于理解和掌握物理概念与物理规律；形象思维便于对物理问题的整体把握和定性分析；形象思维有助于启迪直觉、诱发灵感。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。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。”钱学森同志认为：人认识客观世界首先是用形象思维，而不是用抽象思维。比如，小孩子的思维也是从形象思维开始，然后到抽象思维的。因此，在物理教学中，为了学生智能的全面协调发展，我们需要探讨如何有效地培养学生的形象思维能力。

2.在物理教学中培养学生的形象思维能力

2.1创设物理情景，帮助学生建立丰富而又正确的物理表象。物理形象思维的基本形式是表象、直感和想像。拥有丰富而又正确的表象是形象思维的基础，一个表象贫乏的学生是不可能进行有效、正确的形象思维的。就像一个瞎子，从来没见过五颜六色世界，你如果要给它描述花红叶绿，他怎么也想象不出你所描述的事情。只有丰富的表象才能进行形象思维。表象来源于感性认识即直观，也就是实践中，外界事物作用于人的感觉器官，在大脑中产生的影像。没有直观，没有实践就不会有丰富的表象。因此，帮助学生建立正确、丰富的物理表象应摆在提高其形象思维能力的第一位。可通过以下三方面进行：

2.1.1充分利用实验开展形象化教学。作为形象思维基本材料的表象，并不是头脑中凭空臆造出来的，它根源于现实中的形象，离开了现实中的具体形象，形象思维就成了无源之水、无本之木。因此，在教学中我们要充分开展形象化教学，从所讲授的概念、规律、问题的需要出发，运用实验、模型、幻灯及多媒体电脑等多种直观的教学手段，向学生展示丰富多彩的感性材料，使学生通过眼、耳、鼻、舌、皮肤等多种外部感觉器官的感知，获得对物理现象的充分感知，从而在头脑中建立起正确的物理表象。

例如：在讲授“改变物体的内能”一节时，由于“内能”这个概念比较抽象，缺乏直观，因而学生对做功与物体内能间变化的关系印象不深，不容易把握。为此，我先让学生观察气体对外做功内能减小的实验。如图所示，在容积为1500毫升的塑料瓶中滴入少许酒精，用橡皮塞住（使之不漏气，但不要太紧），摇几下瓶子，使酒精充分蒸发，然后用手持打气筒向瓶中打气，当瓶中气压增大到一定程度时塞子突然“叭”的一声被弹起，同时看到瓶内生成的白雾向外冲出。面临这种声形俱备的实验，学生激动不已。我趁机追问：看到了什么现象？为什么塞子会突然被弹起？为什么又能看到白雾呢？在学生紧张的思考和议论中，引导学生分析知道：用气筒想瓶内打气，瓶内气压增大，当瓶内气压增大到足以克服作用在瓶塞上的大气压力和瓶口内壁对瓶塞的摩擦力的作用时，就会将瓶塞弹起。这时，瓶内气体对外做功，温度降低，空气中所含的酒精蒸汽有一部分液化成微小的液滴悬浮在空气中呈雾状。学生亲眼看到了气体对外做功内能减小的情景，头脑中留下了永生难忘的记忆，对本节内容乃至本章内容的学习都产生了积极的促进作用。

2.1.2充分利用物理图像建立物理过程的形象记忆。物理图像既是丰富的物理信息，又是形象思维和抽象思维联系的纽带，一个物理图像能生动、直观地展示一个物理现象。人教版九年制义务教育初中物理教材中，编排了大量的插图，物理学中还有光路图、电路图、受力示意图等图形，通过典型物理图形向学生展示大量生动、具体的物理现象，既有助于认识、理解物理现象内在的物理概念和规律，又有利于记忆，便于丰富学生的表象储备，同时，通过读图、看图，可以促进右脑的开发。

2.1.3用形象化的语言唤起学生已有的经验。物理表象在生活中是经常可以看到的，只是生活实际中的物理现象要比实验室中的物理现象复杂一些，但只要我们能够精选、简化，学生头脑中完全可以再现出丰富的物理表象。因此，教师在教学过程中，还要运用科学、准确、形象而又生动的语言描述学生已感知过的物理现象、物理过程及物理图景，以唤起学生头脑中的形象，从而使学生获得相关的物理表象。如在讲液化时，可以做适当的演示实验，但也可以帮助学生回忆冬天的早晨嘴中呼出的“白气”、闷热的夏天冰棒包装纸上的水滴现象。这些在学生头脑中已有深刻印象的物理现象，取之用于教学中直接应用的加工素材，即可使学生感到物理的亲切，同时也有利于学生自觉地将头脑中的感性认识条理化，以丰富其头脑中的物理表象储备。

2.2培养学生运用物理表象进行思维的习惯。心理学研究表明：能力与活动是密切联系的，个体的能力总是在活动中形成和发展起来并在活动中得到体现的。抽象思维能力如此，形象思维能力也是如此。学生大脑中积累了大量正确、生动的物理表象，这仅是为进行形象思维创造了先决条件，而并不等于学生就具备了形象思维的能力，只有当学生能运用物理表象分析研究物理问题时，才是具备了形象思维的能力。从建立物理表象到运用物理表象是一个飞跃，因此，要有效提高学生的形象思维能力，必须在建立正确的物理表象的基础上，将引导学生运用物理表象进行思维贯穿在教学的各个环节和方面，让学生在头脑中对表象进行操作、加工，使其能逐渐达到完全自觉地调节表象，从而养成运用物理表象进行思维的习惯。

2.2.1在物理实验教学中运用形象思维。教学中发现，许多学生物理表象贫乏的原因是没有认真观察演示实验现象、没有积极地参与探究性实验。认知心理学的研究表明，动作思维的操练直接制约着思维的发展。操作、观察实验的过程是一个形象思维的过程，在动态的问题情境中学生才会产生对问题的思考，经历知识的意义建构，在头脑中建立准确的物理过程场景。实验现象可以增加物理表象积累，为进一步的思维发展提供条件。没有具体的实际经验，无论他人如何详细地讲解，可能都没有太大的意义。因此，在物理实验教学中，应使学生养成认真观察、积极动手实验的习惯。学生动手实验过程中，不仅对实验本身、也同时对整个环境的信息都进行了加工。所有这些感觉信息都进脑中，成为实验记忆的一部分，并在它们被提取时得到激活。

2.2.2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，在概念和规律的教学中，要创设物理情景，使学生充分感知物理现象，获得丰富的感性认识，形成正确、鲜明的物理表象，引导学生对原始的感性材料、物理表象进行加工、改造、重组，通过分析、对比、归纳、想像等一系列思维操作，抽象出物理概念（或物理规律）。另外，在物理学中，许多物理定律、公式、及物理问题可以用图形来描述。物理图形既是丰富的物理信息，又是形象思维和抽象思维联系的纽带。因此，在物理概念和规律的教学中要培养学生的“识图思维能力”。 对学生“识图思维能力”的培养，要对学生强化“互译”训练，即把用文字描述的物理规律和定律去训练学生用图形表示，反过来将反映物理规律和定律的图形让学生“翻译”成文字描述形式。如：教学中反射定律和折射定律的直观表达，我没有直接画给学生，而是给出镜面、光线的画法，给出反射角、入射角的定义，学生观察完现象、得出规律后，让学生先动手试着用画图来表达规律，为了画出反映整个现象过程的图景，学生需要对实验过程回忆、再认知，并且进行知识的概括过程。首先经过自己的摸索画出体现部分特征的草图，到规范画法，学生对每一个环节就会较快领会图形表达的思想。反过来，对照图像说出定律的内容也较容易。使学生记忆定律时先在脑中浮现图像情景，变成有图可依的理解性形象记忆。又如：凸透镜成像规律的教学难点是帮助学生识记成像规律，在教学中，我利用以下物理图形帮助学生识记规律。

实践证明，利用此图记忆凸透镜成像规律，不仅记得快，而且记得牢，同时，此图也便于学生想像凸透镜成像情况的动态图景。

2.2.3在物理习题教学中运用形象思维。在习题教学中，要注意定性分析，提倡数形结合，促使学生养成运用形象来分析、思考问题的习惯。一般来讲，解物理题要经历两个阶段：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，作整体和定性分析；第二阶段，主要是调用左半脑的抽象材料进行抽象思维。然而，目前学生普遍缺乏运用物理形象进行思维的习惯，他们常常只习惯用公式去讨论问题，得出一些数学结论，而不习惯运用物理形象去思考现象或过程的本质。

为此，在讲解例题时，教师应先引导学生通过对问题信息的知觉来想象问题情景，构建典型形象，揣测物理变化的趋势，同时在纸上画出示意图或受力图、光路图、电路图等草图，并在草图上标明各个过程、状态的物理量；然后，再要求学生根据已画出的详细情景图，理性地分析各过程、状态的特征，将这些特征与大脑中已有的规律表象对应起来，寻找合适的规律解题；最后，才让学生运用物理概念、规律进行推理和演算，得出定量的结论。例如：有一只玻璃瓶，它的质量为0.1kg，当瓶内装满水时，瓶和水的总质量为0.4kg。用此瓶装金属颗粒若干，瓶和金属颗粒的总质量为0.8kg，若在装金属颗粒的瓶中再装满水，瓶、金属颗粒和水的总质量为0.9kg。求：（1）玻璃瓶的容积；（2） 金属颗粒的质量；（3） 金属颗粒的密度。此题对于学生来说显得过程较繁杂、条件较多，看一两遍印象不深刻。此时教师引导学生用画图的方式把题目的过程完整地再现出来，如图所示，然后引导学生分析各图中的信息及其关系，这样学生就能正确理解题意。

除此之外，教师还应对学生提出运用形象进行思维的严格要求，如解题一般应有题意图，论述问题应有必要的图形配合等，这种数与形的协同运用可以使题意更为集中、明确，从而加深学生对题意的理解，形成清晰的物理图景，帮助学生实践过程中，通过对头脑中物理表象的反复操作和加工提高形象思维能力。

2.3形象思维和抽象思维相结合，培养和发展学生的想象力。想像是人脑对已有表象进行加工、改造而创造新的形象的心理过程。想像是物理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。爱因斯坦曾说：“想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括着世界上的一切、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”。

物理想像的内容可分为：时空想像、理想化想像、图景想像、图形想像。研究表明：中学生在学习物理的活动中唤起多种物理图景及其变换的能力是学好物理的一个重要条件；独立形成新的物理图景的能力是最宝贵的一种能力，它与人的创造性直接相关，是进行创造性学习的必不可少的条件。因此，在物理教学中要把形象思维和抽象思维相结合，培养和发展学生的想像力。首先，把思维具体化、形象化，使被研究的物理现象及其过程在头脑中形成物理图景、物理模型，构想出理想化的物理形象。在解答物理问题时，要求学生正确地画出物理过程的示意图或在大脑中想像出物理过程的正确的物理图景；其次，发展学生的空间想像能力，在教学过程中，有意识地减少练习中的原始图形，改用纯文字叙述，要求学生在文字叙述的基础上画出图形，以增强学生空间想像的自觉性，使空间想像力有充分锻炼的机会；第三，鼓励学生联想。我国著名老教育家叶圣陶先生说过：“图画不单是文字的说明，且可拓宽儿童的想像。”在物理教学中，要充分利用课本插图启发学生联想。另外，要求学生每遇到一个物理问题都能从不同角度、不同方面思考、联想、唤起许多与该问题有关的表象，并与问题作对比，组构新的物理形象，提高想像的丰富性。

总之，形象思维不仅因为其直观、形象，具有利于理解和记忆的功能，可提高学生的物理学习能力，而且更重要的是，形象思维训练与发展创造能力密切相关。因此，在物理教学中，必须加强对学生形象思维能力的培养，促成学生的抽象思维和形象思维有机结合。这样才能根本摆脱物理教与学的困境，提高物理课教学的效率。

参考文献

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