探究高中物理教學(xué)中形象思維能力的培養(yǎng)

丁杰偉

高中物理教育一項(xiàng)關(guān)鍵的要求和目標(biāo)就是提升學(xué)生的思維水平.直感思維和邏輯思維同屬基礎(chǔ)思維狀態(tài)，一般的高中物理教育比較側(cè)重對學(xué)生邏輯抽象思維的培養(yǎng)，而不重視提高學(xué)生的直觀思維水平.這種不重視直觀思維的物理教學(xué)方式，通常會讓學(xué)生在腦海中難以構(gòu)建和物理知識相匹配的形象，不能建立和物理知識匹配的物理圖像，影響了學(xué)生理解和學(xué)習(xí)物理學(xué)知識.所以，老師在高中物理的教學(xué)過程中需特別關(guān)注提升學(xué)生的直觀思維水平.

1 物理直觀思維的特征

物理直觀思維時(shí)基于物理表象構(gòu)建起來的，他具備形象性、動態(tài)性、創(chuàng)造性等特征.

1.1 形象性

在物理思維中形象性是最基本的一種特征.在物理學(xué)中形象的材料是比較豐富的，在對物理進(jìn)行研究以及探究的階段中，通常，思維的對象是具備形象性的.①被研究的物理對象是具備形象性；②在運(yùn)動、發(fā)展階段中的物理運(yùn)動都具備形象性；③物理學(xué)當(dāng)中，人們的創(chuàng)造的觀念也是具有形象性；④實(shí)驗(yàn)具備形象性.

1.2 動態(tài)性

在物理思維中動態(tài)性是一個(gè)主要的特性，因?yàn)椋谖锢硇蜗笾衅渌季S對象通常屬于動態(tài)的.例如：振動、波的傳播、帶電粒子在電磁場內(nèi)的偏轉(zhuǎn)等眾多的物理過程，它們都是動態(tài)的.

1.3 創(chuàng)造性

表象、直感、想象這三類都是物理形象思維表現(xiàn).其中，想象它主要是將儲在腦海中的表現(xiàn)進(jìn)行加工，進(jìn)而將其形成一個(gè)表象的過程，可以說，物理形象是具有創(chuàng)造性的.在物理學(xué)科中，很多的觀念以及理論都是物理形象思維的主要結(jié)果.比如：場、黑洞、理想氣體等都能體現(xiàn)出物理形象的創(chuàng)造性.

2 物理學(xué)里直觀思維的影響力

直觀思維不論是在物理學(xué)的發(fā)展歷程還是理解過程中都有著難以取代的重要地位，主要體現(xiàn)在下面幾點(diǎn)：

2.1 直觀思維是物理假設(shè)形成的重要依據(jù)

物理學(xué)的發(fā)展必須建立在直觀思維的基礎(chǔ)上，物理理論的誕生，通常要經(jīng)過五大環(huán)節(jié)：先拋出疑問、發(fā)掘依據(jù)，然后提取信息資料形成假設(shè)，最終完善成為理論.在形成假設(shè)環(huán)節(jié)，物理直觀思維發(fā)揮著關(guān)鍵功效.愛因斯坦認(rèn)為：“要通向理論的構(gòu)建，根本沒有邏輯的途徑，只有經(jīng)過體系化的嘗試去探索，而這類嘗試是建立在對事物依據(jù)的縝慎思考基礎(chǔ)上的.”愛因斯坦光子假設(shè)、粲夸克的預(yù)言、盧瑟福原子核式模型假設(shè)等假設(shè)的提出都是物理直觀思維的產(chǎn)物.

2.2 直觀思維是物理學(xué)習(xí)的表象基礎(chǔ)

直觀思維是物理學(xué)習(xí)的表象基礎(chǔ)，物理的學(xué)習(xí)掌握必須要有直觀思維的支持.

2.2.1 直觀思維有利于構(gòu)建現(xiàn)象中的表象

構(gòu)建現(xiàn)象中的表象，邏輯思維必不可少，但對認(rèn)知到的物理事物依據(jù)的完善、加工也需要利用直觀思維，才可以組成物理事實(shí)的形象，且使用核心形象、放棄邊緣形象，組成擁有此種物理事實(shí)相同內(nèi)在特性的概象，最后才可以利用邏輯思維構(gòu)建想象中表象.缺少了直觀思維，想象中表象就難以形成.物理學(xué)中的想象測驗(yàn)、想象模型、想象階段都是直觀思維與邏輯思維共同形成的產(chǎn)物，在此當(dāng)中，直觀思維貢獻(xiàn)思維的素材及內(nèi)涵，為邏輯思維鋪墊表象基礎(chǔ).

2.2.2 直觀思維有利于認(rèn)知與理解概念

物理概念是對某一類事實(shí)物理相同本質(zhì)特性的全面提取和概括，它的產(chǎn)生過程就是從具體到抽象的歷程，本質(zhì)上是直觀思維與邏輯思維互相影響的階段；學(xué)生認(rèn)知和理解概念還要通過從抽象到具體的歷程，在此當(dāng)中需要依賴于直觀思維，全面發(fā)揮想象能力.所以，直觀思維強(qiáng)化了概念的學(xué)習(xí)和掌握.

2.2.3 直觀思維有利于學(xué)習(xí)和掌握物理定律

直觀思維同樣有利于物理規(guī)律的認(rèn)知和理解.物理學(xué)里的萬有引力定律、理想氣體模型、分子構(gòu)造、原子構(gòu)造、狹義相對論里的洛倫茲變換等眾多著名的理論體系和定律，只有全面發(fā)揮直觀思維的想象能力，構(gòu)建明確的形象，才可以很好地學(xué)習(xí)和掌握.

2.2.4 直觀思維有利于習(xí)題教學(xué)與研究運(yùn)動進(jìn)程

解決物理難題要有很強(qiáng)的方向感和目標(biāo)性，解題過程中，一定要利用直觀思維.

首先，需要對物理圖景進(jìn)行確定，需要將目標(biāo)、受力的情況、流程等方面進(jìn)行區(qū)分，從而能夠?qū)⒕唧w的表象構(gòu)建出來，對物理難題進(jìn)行充分的認(rèn)知；其次，把明確的物理表象抽象成想象中表象，經(jīng)過比較、總結(jié)，有目標(biāo)性地指導(dǎo)解題過程向設(shè)想的方向轉(zhuǎn)變；最后，預(yù)估使用解法的實(shí)用性，選擇恰當(dāng)?shù)墓胶鸵?guī)律解題.所以，直觀思維有利于學(xué)生對物理難題的總體認(rèn)知與定性研究，對習(xí)題教學(xué)有較大助力.

2.2.5 直觀思維有利于提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)的成效

直觀思維提升了物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的成效.實(shí)驗(yàn)設(shè)備擁有三維表象，實(shí)驗(yàn)當(dāng)中具備動態(tài)表象，實(shí)驗(yàn)表象擁有逼真的直觀感知（接上第186頁）形象，實(shí)驗(yàn)結(jié)果研究經(jīng)常用到數(shù)學(xué)圖象的表象.所以，直觀思維水平的高低關(guān)系到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)行為、實(shí)驗(yàn)分析、實(shí)驗(yàn)研究以及實(shí)驗(yàn)推廣等實(shí)驗(yàn)的教學(xué)成效.

2.2.6 有利于增強(qiáng)創(chuàng)新能力

物理直觀思維的過程實(shí)際是利用想象定性研究物理難題的過程，在這當(dāng)中，物理直觀思維能夠?qū)⒋竽X的“潛力”全面發(fā)揮出來并創(chuàng)造靈感，預(yù)感并不是無端的預(yù)測，而是利用直觀思維的產(chǎn)物；同時(shí)，在物理探究領(lǐng)域，直觀思維也通常發(fā)揮主導(dǎo)作用，比如，學(xué)生的小測驗(yàn)設(shè)想、小創(chuàng)造發(fā)明等都不能缺少直觀思維的創(chuàng)新性表象.所以，直觀思維對提高創(chuàng)新能力尤為關(guān)鍵.

3 高中物理教育中直觀思維能力的提升措施

直觀思維水平的高低直接影響著高中物理的理解和掌握，高中物理教育中提升學(xué)生的直觀思維水平措施主要有下面幾種：

3.1 增大學(xué)生的表象存儲，夯實(shí)直觀思維基礎(chǔ)

想象的基礎(chǔ)是形象，想象是對形象的二次創(chuàng)造，只有具備了大量的形象才可以進(jìn)行想象、聯(lián)想等直觀思維行為.所以，具備大量準(zhǔn)確的形象是直觀思維的前提條件，物理老師需多管齊下增加學(xué)生的形象存儲，豐富直觀思維素材.實(shí)際可從以下角度實(shí)施：

3.1.1 增加實(shí)物展示，加強(qiáng)形象化教育

作為直觀思維基礎(chǔ)素材，表象絕非是在人腦中無端臆想形成的，它來源于實(shí)際生活中的具體表象，缺少了實(shí)際生活里具體表象，直觀思維就如同是空中樓閣.所以，在物理教學(xué)過程中要全面進(jìn)行形象化教學(xué)，從授課知識的內(nèi)涵、定律、疑問出發(fā)，利用幻燈、模型、實(shí)驗(yàn)以及板畫等各種生動的教學(xué)方法，向?qū)W生展示多種多樣的感性素材，讓他們經(jīng)過五官、皮膚等身體器官的感受，全面認(rèn)知物理，進(jìn)而在腦海中構(gòu)建準(zhǔn)確的物理形象.

3.1.2 通過生動描述，喚醒學(xué)生經(jīng)驗(yàn)感受

表象不但能夠由視覺圖形來形成，還能夠利用語言描述來提供，感知心理專家提出，形象是由語言和圖形共同編譯的，語言與圖形在某種情況下可以互為替代.因此合理使用生動描述能夠幫助學(xué)構(gòu)建物理表象.比如，為了體現(xiàn)兩個(gè)帶電物體間的靜電力是利用電場完成傳送的，可以表述為一個(gè)帶電體“泡”在另一個(gè)帶電體電場里，受到了此電場的影響，一個(gè)“泡”字能夠讓學(xué)生充分聯(lián)想，現(xiàn)象電場的概念內(nèi)涵，并產(chǎn)生電場的表象.

3.2 培養(yǎng)與提升學(xué)生的想象能力

想象是直觀思維的基礎(chǔ)方式，現(xiàn)象能力也是人類探究未解之謎的重要依靠和能力.在高中物理教育過程中，有意向地培養(yǎng)與提升學(xué)生的想象能力，這不但是掌握物理知識的前提條件，更是提升學(xué)生直觀思維水平的重要內(nèi)容.

在教學(xué)階段中，還需對學(xué)生進(jìn)行物理情境構(gòu)建的指導(dǎo).首先，需要將思維進(jìn)行明確化以及生動化，將需要進(jìn)行研究的問題和里程在腦海中進(jìn)行模擬構(gòu)建，需要將想象中的物理表象建立出來，這樣能夠培養(yǎng)學(xué)生的想象能力；其次，用比喻的方式來認(rèn)知抽象的難題，強(qiáng)化比喻的功能.比如，將電勢比喻成高度進(jìn)行探究，將電流比喻成水流進(jìn)行探究，將庫侖力比喻成萬有引力進(jìn)行探究等；再次，全面提高學(xué)生的三維想象能力.在授課當(dāng)中有目的地要求學(xué)生基于語言描述繪出圖象，來提高學(xué)生三維想象的自發(fā)性，讓三維想象力有更多的練習(xí)次數(shù)；最后，促使學(xué)生展開聯(lián)想.引導(dǎo)學(xué)生在碰到難題時(shí)可以從多方面、多角度展開聯(lián)想和思索，喚醒眾多和該難題相關(guān)的形象，并和當(dāng)前難題進(jìn)行比較，構(gòu)建新的物理表象，增強(qiáng)想象的目的性和多樣性.

綜述，直觀思維與邏輯思維在解決實(shí)際物理難題時(shí)是互為補(bǔ)充、完美結(jié)合的，兩者都不可或缺.所以，老師在高中物理教學(xué)過程中，要轉(zhuǎn)變太多注重邏輯思維教學(xué)、不重視直觀思維教學(xué)的模式，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生直觀思維的想法和觀念，樹立良好的直觀思維的行為習(xí)慣，有效融合直觀思維和邏輯思維，進(jìn)而促使學(xué)生物理思維水平的整體上升，為創(chuàng)新性思維的形成夯實(shí)基礎(chǔ).