物理教學中抽象問題形象化的途徑

摘 要：抽象思維和形象思維是分析解決物理問題的兩種基本思維形態(tài)。在物理教學中通過各種途徑將抽象物理問題形象化，有助于教師突破教學難點，有助于學生抽象思維和形象思維的互化。精心準備各種形象化途徑是教師進行教學設計及確保教學成功的關鍵。

關鍵詞：抽象思維；形象思維；抽象問題形象化；途徑

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A文章編號：1003-6148(2008)6(S)-0021-3

我們知道，形象思維與抽象思維是兩種基本的思維形態(tài)。抽象思維是建立在形象思維基礎之上的高級思維方式，可以解決本質、規(guī)律等問題，它具有精確、簡單、以點代面的特點；形象思維是運用圖形或圖像形成概念，借助于具體形象、具體的事物或具體場景進行的推理活動，但形象思維對概念的理解是殘缺不全的，解決經(jīng)驗尚可，解決理論問題就不可靠了，同時也力不從心了。所以這兩種思維方式應是相互依存的，例如，物理學中所有的形象模型，如電場線、磁感線、原子結構的湯姆生棗糕模型或盧瑟福行星模型，都是物理學家抽象和形象思維結合的產(chǎn)物。

而在物理教學當中，要有效地解決這個問題，筆者認為可以通過下列途徑來實現(xiàn)：

1 可以通過在實踐中積累的大量有價值的教學片斷，用生活化的物理將抽象問題形象化

教學片斷是教師在長期的教學實踐中總結出的富有代表性的教學材料，它可以是一個類比，一個生活事件，一個故事等。例如，電場的存在歷來是一個很抽象的概念，如果教師僅僅給出電場是存在于電荷周圍的一種特殊物質就一帶而過，學生是很難理解的，對此給出下面一個類比事例很有借鑒意義。在黑暗的房間里有一支燃燒的蠟燭，蠟燭的周圍彌漫著光，視力正常的人能感受到光，而瞎子因為視覺器官的失靈卻感受不到光，但不管怎樣蠟燭周圍的光總是存在的；同樣在電荷的周圍存在著電場，我們感受不到它的存在也是因為我們沒有感受電場的器官，但是我們卻可使用試探電荷來檢驗電場的存在。通過這樣一個形象的類比解釋，抽象的電場概念被形象化了，學生對電場的客觀存在性是很容易接受的。還有，在對加速度概念的應用時，學生往往對這樣一個問題感到困惑：一個質點做單向直線運動，加速度方向始終與速度方向相同，但當加速度的大小逐漸減小的零，則質點的速度如何變化？如果教師僅按照理論這樣講解：因為加速度a和速度v始終同方向，故質點做加速運動，速度不斷增大；當加速度a減小為零時，質點做勻速直線運動，速度最后達到最大值。實際上學生在聽了教師這樣的講解頭腦中可能還在狡辯：“可是加速度是減小的啊，速度怎么會增大呢？”這時候，教師可以用生活中與這個問題相近的事例進行形象類比，問題會很快得到解決。筆者在突破這個教學難點的時候曾用到下面一個經(jīng)典事例，效果很不錯。某同學在高一學年身高增加了4cm，高二學年身高增加了3cm，高三學年身高增加了1cm，上大學以后身高不增加了，可見盡管該學生的身高增長的“加速度”越來越小，幅度越來越慢，但他的身高依然在增高。一個不是從事教育工作的朋友和筆者在一次交談中，他個人認為能把抽象的知識用形象的語言表達出來，傳授給學生，使學生愛聽愛學的老師就是好老師，他的觀點盡管不全面但很中肯。

2 精彩的實驗也是將抽象問題形象化的有效途徑之一

在物理課堂教學中，實驗一方面能培養(yǎng)學生的學習興趣和激發(fā)學生的求知欲，另一方面能創(chuàng)設學生有效掌握知識的學習環(huán)境。能使學生在注意力高度集中的情況下，處于教師創(chuàng)設的情景中達到“我看了，記住了；我做了，理解了”，這正是教師演示實驗和學生分組實驗能達到的效果，而課堂教學中教師如果對該做的實驗不做，一帶而過講出結論，忽視了課堂的探究過程，學生往往處于“我聽了，忘記了”的狀態(tài)，這些情況筆者在教學實踐中有深刻地體會。例如，在講到失重現(xiàn)象中的“完全失重”時，筆者曾用過下面一個演示實驗。在一個平底吊盤上放一個重物m，把一張薄紙條A的一端壓在重物m和吊盤之間，如圖1所示，紙條盡量窄且不很結實，當抽動一端時，紙條輕易地被拉斷。實驗時，一只手把紙條的另一端固定，另一只手提著盤的吊線B（也可以請學生上講臺來幫助教師完成此實驗）。先用手提著盤和重物慢慢下降，則紙條先被拉緊，接著就斷裂了，這是因為紙條被重物壓著的一端存在靜摩擦力的作用。第二次換一張同樣的紙條，把紙條的一端壓在重物和盤之間，另一端固定，但是提吊線B的手突然放開，使盤和重物同時自由下落，可以看到紙條不但沒有被拉斷而且完好如初。這是因為自由下落過程中重物完全失重，不受盤的支持力，其反作用力--重物對盤的壓力也就消失了，使靜摩擦力不復存在，因此可以從容地拉出紙條。該實驗可以形象的演示“完全失重”現(xiàn)象。還有，在講到“自感”現(xiàn)象時，可用如圖實驗裝置讓學生親身體驗自感所產(chǎn)生的瞬間高壓。當開關接通時，電池和鎮(zhèn)流器構成閉合電路，產(chǎn)生穩(wěn)定的電流。接通開關，讓學生把兩手指分別按在兩只銅片上，在斷開開關的一瞬間，鎮(zhèn)流器中的線圈將產(chǎn)生很大的自感電動勢，與鎮(zhèn)流器相連的兩個銅片間形成瞬間高壓，學生將發(fā)出一聲尖叫!兩節(jié)小小的電池，竟能產(chǎn)生如此高的電壓，讓學生感到不可思議！這些親身體驗遠遠勝過教師單一的說教。因此，讓學生進入實驗環(huán)境，在教師的引導下，通過觀察、實驗、操作等親身實踐體驗，主動去探索新知識、獲取新知識，這正是抽象問題形象化的有效途徑之一。

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3 幽默風趣的板書板畫能對抽象問題形象化起到出奇制勝的作用

教學簡筆畫是一種情景圖示，它以生動、直觀、形象、簡縮、夸張等形式表現(xiàn)出來，能準確地揭示事物的本質，從而幫助學生建立思考問題的物理情景，學生不但易于理解，而且記憶深刻。例如，在講完光的反射定律之后，給出下面一個結合生活實際的例題很有借鑒意義。如果在有路燈的房前有一灘水，到了晚上，人們朝房子房子方向走時，能借助路燈的光看清這灘水；而從房子出來向外走時，卻看不到這灘水。那么向外走的人怎樣才能看到看清這灘水而避免踩入水中？教師在學生思考的時候畫了一幅該情景的簡筆畫。這個問題學生都有切身體會，但一時想不出好辦法。等學生思考了一會兒，教師一言未發(fā)，只在黑板簡單添了一個彎腰行走的人和一條進入人眼的光線。此時無聲勝有聲，學生頓時豁然開朗。一個抽象的光學問題就這樣被形象化了。

4 以現(xiàn)代多媒體技術為核心的計算機輔助教學是實現(xiàn)抽象問題形象化的新途徑

計算機輔助教學將圖示、聲音、動畫、視頻影像等多種形式有機地融為一體，實現(xiàn)了有聲可視。它的物理模擬和可重復性，使創(chuàng)設的物理情景更加豐富多彩，使物理教學更加形象化，以生動形象的視聽效果，模擬再現(xiàn)一些物理現(xiàn)象、物理過程，將瞬息即逝的短暫過程或現(xiàn)象延緩、拉長、重現(xiàn)，做到動中有靜、靜中有動，不但物理情景非常鮮明形象，而且可以無限地延伸學生的各種感官，拓寬感受的時空領域。解決物理問題時，若能提供一定量的動態(tài)物理情景，展示動態(tài)的物理過程，當它與大腦中儲存的對該事物的已有感知一致或相近時，原有的感知記憶就會被激活，就能使新舊知識處于“共振”狀態(tài)，思維被最大限度地激發(fā)，從而使學生處于最佳思維狀態(tài)，更容易實現(xiàn)抽象問題形象化。該途徑目前在物理教學中應用相當廣泛，這里就不再舉例說明了。

5 “學以致用，實踐出真知”也能有效實現(xiàn)抽象問題形象化這一目的

俗話說，“要知道梨子的味道，最好親自嘗一嘗”。學生通過課堂學習對物理概念或規(guī)律有了一個初步感知后，可通過課堂與課后實踐結合使學生對抽象知識的理解更加立體形象。例如，在學習了“圓周運動”后，筆者發(fā)現(xiàn)學生對“繩子拉小球”模型在豎直面內做圓周運動的最高點有一個最小速度的理解總出現(xiàn)問題，于是在課堂上介紹了“水流星”裝置，要求學生課后分組去制作簡易“水流星”，下節(jié)課展示表演。出乎我的意料，學生制作的積極性很高，幾乎每個小組都有自己的作品，制作材料也是五花八門，有用一次性杯子的，有用易拉罐的等等。在課堂上選了三個組的作品進行了表演，有表演成功的，也有表演失敗的，成功的介紹經(jīng)驗，失敗的總結原因。通過學生自己的實踐，原本在他們腦海中模糊抽象的知識就會更加形象豐滿，難點不攻自破。

總之，通過一定的途徑，有效地實現(xiàn)抽象問題形象化，有利于教師“傳道、授業(yè)、解惑”，有利于培養(yǎng)學生的抽象思維和形象思維。最終使學生能將具體問題抽象化，即讓學生在有了親身體驗的情況下具備將一個具體的物理問題通過建立抽象模型并最終解決的能力，讓抽象思維和形象思維外化為學生解決問題的行為習慣。

參考文獻：

［1］梁旭編著《中學物理教學藝術研究》，浙江大學出版社，2005年4月；

［2］陶洪著《物理實驗論》，廣西教育出版社，2007年2月。

(欄目編輯黃懋恩)