基于形象思維的高中物理教學(xué)策略研究

周立軍

一、形象思維和抽象思維的異同

形象思維是對形象信息傳遞的客觀形象體系進行感受、儲存的基礎(chǔ)上，結(jié)合主觀的認識和情感進行識別（包括審美判斷和科學(xué)判斷等），并用一定的形式、手段和工具（包括文學(xué)語言、繪畫線條色彩、音響節(jié)奏旋律及操作工具等）創(chuàng)造和描述形象（包括藝術(shù)形象和科學(xué)形象）的一種基本的思維形式。也就是說形象思維是用直觀形象和表象解決問題的思維。其特點是具體形象性。想象和聯(lián)想是形象思維的主要心理成分，任何創(chuàng)造都離不開想象，所以愛因斯坦說：“想象力比知識更重要。”

抽象思維是人們在認識活動中運用概念、判斷、推理等思維形式，對客觀現(xiàn)實進行間接的、概括的反映的過程，屬于理性認識階段。抽象思維憑借科學(xué)的抽象概念對事物的本質(zhì)和客觀世界發(fā)展的深遠過程進行反映，使人們通過認識活動獲得遠遠超出靠感覺器官直接感知的知識?？茖W(xué)的抽象是在概念中反映自然界或社會物質(zhì)過程的內(nèi)在本質(zhì)的思想，它是在對事物的本質(zhì)屬性進行分析、綜合、比較的基礎(chǔ)上，抽取出事物的本質(zhì)屬性，撇開其非本質(zhì)屬性，使認識從感性的具體進入抽象的規(guī)定，形成概念?？斩吹摹⒁茉斓?、不可捉摸的抽象是不科學(xué)的抽象?？茖W(xué)的、合乎邏輯的抽象思維是在社會實踐的基礎(chǔ)上形成的。

形象思維在高中物理教學(xué)中發(fā)揮著不可替代的作用：1.有利于激發(fā)學(xué)生物理興趣。? 由于中學(xué)生的形象思維勝于抽象思維，完美和諧的物理形象可以給學(xué)生深刻的印象，可以啟發(fā)學(xué)生由感性到理性的積極思維，可以引發(fā)科學(xué)的想象、探索、創(chuàng)造，產(chǎn)生動力，激發(fā)興趣;2.有助于學(xué)生理解抽象概念。在中學(xué)物理教學(xué)要求重視分析、歸納、推理等思維能力，但是學(xué)生的感性認識較之理性認識突出，所以，必須重視其形象思維的培養(yǎng)。這樣學(xué)生對概念、規(guī)律的理解就能夠在腦海里形成正確的意象，也就能夠更加靈活地進行正確的分析、推理、歸納、判斷的邏輯活動了;3.有助于學(xué)生思維能力提高。思維能力的發(fā)展總是相輔相成、協(xié)調(diào)發(fā)展的。通過形象思維的培養(yǎng)，使學(xué)生的聯(lián)想能力、類比能力、抽象思維能力和辯證思維能力等都會有相應(yīng)的發(fā)展提高;4.有利于誘發(fā)學(xué)生發(fā)展創(chuàng)造。形象思維的過程是運用現(xiàn)象定性分析事物在時間、空間中的存在和變化過程。因此，正確的利用形象思維常常能得到某種意想不到的結(jié)果，從而誘發(fā)創(chuàng)造某種新事物、產(chǎn)生某種新認識或見解，甚至產(chǎn)生發(fā)明、創(chuàng)造。

普遍的觀點認為：初中階段的物理學(xué)習(xí)僅僅是學(xué)習(xí)一些基本物理現(xiàn)象，是淺層次的，高中物理則是研究物理現(xiàn)象背后的本質(zhì)，是深層次的。初中物理是形象思維的體現(xiàn);高中物理相對而言研究的現(xiàn)象比較復(fù)雜、抽象，教學(xué)要求重在運用所學(xué)知識來分析、討論和解決實際問題，要求學(xué)生具有較強的分析、概括、推理、想象等思維能力和數(shù)理應(yīng)用能力，是抽象思維高度應(yīng)用的階段。 因此，很多高中物理老師在教學(xué)中只注重抽象思維的應(yīng)用，而忽略形象思維在高中物理學(xué)習(xí)階段的重要性，導(dǎo)致學(xué)生失去對物理的學(xué)習(xí)興趣，產(chǎn)生心理壓力和厭學(xué)情緒。要解決這一問題，必須了解形象思維在高中物理階段具有的作用。

二、形象思維對于單元教材的分析形象思維在勻變速直線中的運用

必修一的勻變速直線運動中，難懂的就是勻變速直線運動的幾個公式，但這幾個公式，就能把學(xué)生弄得頭暈?zāi)垦?，不知所措。對此我把本章書分成幾個大問題，并逐一解釋明白。

第一個問題：一個物體以v做勻速直線運動，t秒后它的位移是多少？s=vt，假設(shè)v=10米每秒，t等于10秒，則他的位移是s=10×10=100米，有個類似的問題：一堆人在排隊，共十人，每人身高都是10米，請問總身高是多少？對此解法我想無外乎兩種，一，h總=hxn，總身高=100米，二、把每個人的身高加起來。為什么可以用公式h總=hxn，n是總?cè)藬?shù)，因為我們發(fā)現(xiàn)每個人的身高是一樣的。

第二個問題是：一個物體以v0做勻加速直線運動，t秒后，速度變?yōu)関t，它的位移是多少？我們很快發(fā)現(xiàn)s=vx t不能用了，為什么？因為v0求出的值一定太小，而用vt則太大了?？梢跃唧w給出數(shù)據(jù)：v0=10米/秒，t=10秒，vt等于20米/秒，則它的位移是多少？我們很快發(fā)現(xiàn)，s=v t中的v既不是v0，當然也不是vt，但是我們就沒有辦法算出物體的位移了嗎？有另外一個類似的問題：一堆人在排隊，總共10人，第一人身高10米，最后一人的身高是20米，請問總身高是多少？當然單純這樣問可沒有辦法來求總身高，因為中間的人的身高我不知道，但是勻加速的意思我們知道：速度均勻增加vt=v+at，如此類似的問題時附加一個條件：后一個人總比前一個人高一米，依次類推，最后一個人身高20米，總身高是多少呢？我想應(yīng)該有兩種算法：，1.把每一個人的身高都加起來，但是我相信大家不愿意這樣做。2.我選中間這個人，然后乘以總?cè)藬?shù)，這就是總身高，基于這種理解，也可以把最前和最后兩個人的身高相加除以二，因為這一定是平均身高，相對于我找中間人更簡單，因為每當隊伍的人數(shù)是偶數(shù)時就不好找中間人了，可見隊伍總身高=（10+20）÷2×10=150米，現(xiàn)在我們再回到第二個問題中來，則可否求出位移大小，位移就應(yīng)=（10+20）÷2×10=150米，同樣的，我們就能得出s=（v0+vt）t/2，也可寫成。

通過對內(nèi)容的形象化過程，學(xué)生的理解就能更加深入，尤其再結(jié)合v-t圖像之后，很容易理解公式的含義，為什么勻變速直線運動的公式有這么多？而勻速直線運動的公式卻只有一個呢？因為勻速直線運動的速度就沒變，相當于只有一個速度，而勻變速直線運動，卻有無數(shù)個速度，比如公式中s=（v0+vt）t/2，又因為vt =v0+at，重新帶入公式中，馬上可變出另一個公式來，推導(dǎo)的過程中讓學(xué)生明白，公式雖多，但獨立的公式其實就兩個。

如果學(xué)生學(xué)到等差數(shù)列，則可以進一步對這些公式形象化。對教材的形象化本質(zhì)是把抽象未知的領(lǐng)域?qū)胄蜗笠阎慕?jīng)驗中，有助于把未知的知識盡快生成為學(xué)生內(nèi)部的知識并產(chǎn)生親切感，相對而言，更容易在學(xué)生的原有體系中生根，并最終產(chǎn)生生命力。

三、形象思維在基礎(chǔ)知識授課中的落實

從事物理教學(xué)，每一屆的學(xué)生都感到物理難，作為老師，也感到很棘手，為什么呢？因為相對于其他綜合科來說他是難一點。物理與數(shù)學(xué)相似：抽象難懂。但數(shù)學(xué)是基礎(chǔ)，是必選的科目一門，所以他再難學(xué)生也得學(xué)，而且他課時多。物理高一、高二每星期四節(jié)課。所以，如何在有限條件下使學(xué)生學(xué)好物理，這是個問題。筆者以為首先要抓住重點問題，不可能“眉毛胡子一把抓”。記得去年高三的后半段，筆者上物理課發(fā)現(xiàn)一個普通的問題，到了最后沖刺階段我上的課很多學(xué)生聽不懂。筆者發(fā)現(xiàn)主要有兩個原因：一是題目相對難了，二是學(xué)生的基礎(chǔ)知識太差，以至于對學(xué)生的教學(xué)真像是“填鴨式”。有一次，筆者笑著對級組某老師說：“我感到我的教書像是把水潑在水泥板上，風(fēng)一過就干了，沒有一滴能滲到水泥板中?！边@其實也是高三后期的真實感受。對于高中物理的教學(xué)，筆者進行了反思，反思的結(jié)論是：應(yīng)把落實雙基——基礎(chǔ)知識、基本技能擺在首位，而且其中尤其是基礎(chǔ)知識。當然如果基礎(chǔ)知識得到有效的落實，基本技能也肯定能得到提高。但如何落實基礎(chǔ)知識就成了很重要的問題，以下是筆者的做法，“掛一而漏萬”，在此分享。

（一）抽象知識形象化

高中物理的知識很抽象，哪怕是有實驗，仍然是很抽象的。比如《電場》《磁場》，這些章節(jié)里有一大堆概念，并且抽象。那么如何引入這些概念，講述里面的理論成為關(guān)鍵。而筆者盡量讓這些知識形象化：如講述電場線。電場線本身就不是實際存在的，筆者說電場就是一塊蛋糕，怕你們吃不下，筆者用刀切了很多快，刀切出的線就是電場線。如電荷周圍的電場與電場線，電場是客觀存在的，而電場線是人為設(shè)入的。筆者說比如這地方有兩條高壓線，這里的電場高壓必然存在，為什么呢？筆者放幾只老鼠進去，則很快發(fā)現(xiàn)，老鼠受高壓而死，說明什么呢？說明里面有高壓，對不？而電場線呢？我再大量的放老鼠，我們則很快發(fā)現(xiàn)老鼠會一排排的倒下，這不就是電場線嗎！至于電場強度，大多數(shù)點的場強是不一樣的。也可以做如下說明，你看這些老鼠倒處會一樣多嗎？多的說明什么，少的又說明什么呢？最后，我們再想想，老鼠拿走了，這電壓還在嗎？不言而喻，當時筆者就這樣教，學(xué)生掌握得很快。

可以這樣說，能否把抽象的理論知識用形象生動的比喻說出來，往往成為教學(xué)效果好否的關(guān)鍵，整個中學(xué)的物理可以說是很抽象的，如果照本宣科效果就大打折扣。

（二）教學(xué)內(nèi)容相對拓寬

這似乎有點難以理解，現(xiàn)在不是給學(xué)生減負嗎？是應(yīng)該給學(xué)生減負，但筆者所指的教學(xué)內(nèi)容相對拓寬，并不是給學(xué)生增加負擔，而是為了使學(xué)生的知識能形成網(wǎng)絡(luò)，更好地學(xué)好、理解好、掌握好課本知識，而必須把某些知識給加進去，否則就現(xiàn)在的教材學(xué)下來，學(xué)生的知識零零散散，最終更不好掌握。如，在牛頓第一定律前講述到亞里士多德的錯誤結(jié)論：力是維持物體運動的原因。這固然是錯誤的。但如果僅僅把它當成一個錯誤的結(jié)論來講，效果就不一定好。筆者以為這句話至少有一個好的地方，他說明了固體的運動現(xiàn)象與力存在某種聯(lián)系，只不過是指運動狀態(tài)與力的關(guān)系：力是改變物體運動狀態(tài)的原因。一旦由此得出這個結(jié)論，很自然的回顧到第二章。為什么物體會做這樣的運動，哪些運動是運動狀態(tài)發(fā)生改變，然后就很自然地會從力的角度來分析了。比如多普勒效應(yīng)，學(xué)生對產(chǎn)生的原因有點模糊，對于波源動和觀察者動的機理不一樣，更是不甚了了。書本上又沒有公式，資料上有，用公式來套，題目是可以解出來，但要學(xué)生解釋則難，而且公式難記。但如果做如下分析則會有相當不錯的效果：以波源不動，人動為例，設(shè)波速為V，人的速度為V2。正常頻率為f，聽到頻率為f1。則可以作如下比喻，有一條河，河水勻速下流，下流有某人觀察。假設(shè)正常的話（人不動），則單位時間流過的水為L長，即流過的量為L中的水量，我設(shè)這水量為正常的頻率為f，可以知道的是，人若往上走，流過的水量則肯定大于L這一段。還可以進一步假設(shè)，設(shè)人的速度是水的流速，則流過的水量是2L所含有的，則頻率f’=2f。假設(shè)人以水流的1/2向上走，則流過的肯定是3/2L，則頻率f’=3/2f。很快能得出結(jié)論，原來是相對速度中的有關(guān)知識。再結(jié)合f’={（v±v2）/v}f，很明顯當你遠離水源時，以水的流速1/2走，則流過的水量是L/2所含有的。則f’=f/2，代入公式正確。假如水的流速遠離呢？可以去驗證是正確的。波源動，人不動呢！則可做如下比喻，當正常的話，河水單位時間流過某人水流量是L長度中的含水量，依然是如上的假設(shè)，只是當水源遠離人走時，則水的單位長度的量少了。如果以水的流速1/2向上走，則相當于原L中的水拉長到3/2L，則f’={L/（3/2L）}f，（因為人沒動，所以流過的長度為L），得出f’=（L/2L）L=1/2f;當水流靠近人以1/2流速走，則L縮短1/2L，則f’={L/（1/2L）}f=2f，再結(jié)合公式，f’={v/（v±v2）}f，很快發(fā)現(xiàn)非常吻合。從教學(xué)內(nèi)容來說，照以上講法，則加入了不少內(nèi)容。而多普勒效應(yīng)是I要求的，但是反過來說，筆者如此一講，學(xué)生一次就能明了。而且學(xué)生很快能掌握兩種方式所造成的結(jié)果的機理是不同的。所以，有時適當?shù)耐貙捠菫榱酥R的系統(tǒng)性，將有利于學(xué)生知識的運用、理解，且能調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，活躍學(xué)生的思維。當然這里必須有個適度的問題。

（三）增強和突出形象記憶

對于理解，很多的雜志、報刊介紹學(xué)習(xí)方法中都特別強調(diào)理解。而對于記憶，則往往會采取一種冷淡的態(tài)度。筆者以為物理教學(xué)中教學(xué)生記憶，提倡學(xué)生記憶是非常重要的。首先它有很多概念公式需要記，如F=ma，必須記住。否則，你別指望能解出題目，等到解題翻書，那肯定悔之晚矣。其次有很多題型及結(jié)論要記，如，彈簧模型、碰撞模型，你得知道如何去分析，往往有些什么運動，物體在何處可能離開彈簧等等。碰撞模型，你得知道是否動量守恒，動能是否守恒，碰撞后各自運動怎樣，有哪些碰撞，這些碰撞后的速度怎樣？這些東西，平時不積累，到解題時會延緩自己的速度，并且還容易錯。最后一定會打擊學(xué)習(xí)物理的學(xué)習(xí)興趣。但如何記憶，則老師給學(xué)生以幫助、輔導(dǎo)，至少應(yīng)做一下輔導(dǎo)：1.讓學(xué)生明確哪些知識、結(jié)論一定要記;2.幫助學(xué)生記記。如，交流電中εm=nφω，筆者教學(xué)生記為“沒壞噢”：“沒”字的頂，φ的諧音，ω的第一個音。如此結(jié)合，學(xué)生很快就能記住。然后再把這個公式展開、變化，等等。學(xué)生很快就能掌握，如左手定則，右手定則，有句話“力字向左撇，電子向右甩”;3.數(shù)形結(jié)合。物理中本身就有很多圖，如v-t，s-t圖等，應(yīng)教會學(xué)生能讀圖用圖。把數(shù)據(jù)與圖形結(jié)合起來。圖形既形象又生動，一旦掌握，非常適合記憶。如“測電源電動勢和內(nèi)阻”的實驗中，在分析誤差時，一旦讓學(xué)生掌握了U-I圖，則用圖來分析誤差，一目了然。

（四）適當運用幽默的語言

在教授物理課時，因它本身抽象。必然有點枯燥，想要調(diào)動學(xué)生的積極性，幽默的語言是很必要的。當然也要有個度，這個度是能保證為教學(xué)服務(wù)。如，教到左手定則、右手定則時，筆者說：“說別記錯嘍，別以為男左女右?！睂W(xué)生笑了，氣氛活躍了，效果自然會好點。教到楞次定律中的有關(guān)知識，筆者說：“對它，你可以記成‘敵進我退，敵退我追’也可以記成‘相見時難別亦難’，就看你對什么感興趣了”。在電磁學(xué)中有單位H（亨利）Mb（韋伯），筆者說：“此亨利非阿森納的亨利，此韋伯非國王隊的韋伯喲！”在教到光學(xué)中的各種現(xiàn)象時，筆者用李白的詩“一道殘陽鋪水中，半江瑟瑟半江紅，可憐九月初三夜，露似珍珠月似弓。”當然，在教學(xué)過程中還可以穿插物理學(xué)史，這些非一朝一夕可以養(yǎng)成達到，但努力付出總會有回報。

四、結(jié)束語

高中物理教學(xué)的任務(wù)中擔負著培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)的重責，而理性思維能力是科學(xué)素養(yǎng)中核心的任務(wù)之一，理性思維能力很自然地與邏輯思維能力、抽象思維能力聯(lián)系在一起。再抽象的知識要在人的心中落地、生根，必然會經(jīng)歷過形象思維的過程，必然在學(xué)習(xí)的習(xí)得過程中有著具象的輪廓，否則，抽象的知識將成為無源之水。