形象思維及其在科學中的作用

宋金榜

摘要形象思維是利用頭腦中的表象進行思維的方式。在感性認識階段，運用形象思維認識事物的形式有感覺、知覺和具體表象等，這些形式都是以具體形象為特征的。形象思維是以形象為材料的思維方式，和以語言為材料的邏輯思維相比各有優(yōu)勢和劣勢，在科學技術中應將兩者結合起來，各取所長。

關鍵詞 形象思維 邏輯思維 思維方式

中圖分類號：G424文獻標識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.24.030

Image Thinking and its Role in Science

SONG Jinbang

（Henan Education Press， Zhengzhou， Henan 450004）

Abstract： Image thinking is a way of thinking by using the image in the mind. In the stage of perceptual cognition， the forms of using image thinking to understand things include feeling， perception and specific repre？ sentation. These forms are characterized by specific images. Image thinking is a thinking mode with image as the material. Compared with the logical thinking with language as the material， it has its own advantages and disadvantages. In science and technology， we should combine the two and learn from each other.

Keywords： image thinking； logical thinking； mode of thinking

兒童認知心理學家將兒童認知心理的發(fā)展過程分為直觀動作思維、具體形象思維和抽象邏輯思維三個階段，小學階段是從具體形象思維過渡到抽象邏輯思維的關鍵階段。哲學家則將思維分為形象思維（或直感思維）和邏輯思維（或抽象思維）兩大類。什么是形象思維？邏輯思維在認識過程中能取代形象思維的高級階段嗎？兒童心理進入抽象邏輯思維階段之后還需要形象思維嗎？科學思維包括形象思維嗎？這些問題常常讓一些小學科學教師感到迷惑，本文試圖探討一下這些問題。

什么是形象思維

人們對客觀事物的認識始于感覺。當外界客觀事物的形狀、顏色、聲音、氣味、味道、溫度、觸感等個別屬性分別通過人的眼、耳、鼻、舌、皮膚等感覺器官傳遞給人腦時，人腦就對這些直接作用于感覺器官的客觀事物的各種屬性分別產生視覺、聽覺、嗅覺、味覺和觸覺反應，這就是感覺。

我們通過各種感覺器官的協(xié)同工作來感受眼前的客觀事物，并由人腦將這些來自不同感官的感覺綜合起來轉化為客觀事物的整體形象，這就是知覺。顯然，這里所說的整體形象不僅包含視覺形象，還包含聽覺、嗅覺、味覺和觸覺等各種感覺信息。知覺不是各種感覺的簡單總和，而是在個人主觀經驗的基礎上對各種感覺的能動綜合，是對客觀事物各種外在特征的整體反映。但知覺和感覺一樣，都是事物直接作用于感覺器官產生的。

當某一具體事物離開我們的觀察范圍而不再直接作用于我們的感官時，我們頭腦中仍然能夠保留、浮現(xiàn)這一事物的形象。頭腦中關于事物的形象在心理學上統(tǒng)稱為表象，這種對具體事物直觀形象的記憶被稱為具體表象（或記憶表象），具體表象具有直觀性、具體性、形象性的特征。

外界客觀事物作用于人的感覺器官而產生的感覺，人腦對各種感覺進行綜合形成的知覺，以及人腦中保留的客觀事物的具體表象都是表面的、具體的、直接的認識，統(tǒng)稱為感性認識，感性認識是認識的初級階段。

積累了豐富的同類事物的具體表象之后，我們就能夠去除每個具體事物個別的、表面的、非本質的成分，抽象出它們共有的本質特征，從而形成關于這一類事物的一般表象（也稱為類表象）。一般表象就像科學中關于某一類事物的“概念”，不過它們是以形象的形式存在于我們頭腦中的，而不是像概念那樣以語言的形式存在的。一般表象既是感性認識的最終成果，也是理性認識的基礎和起點。

一般表象和具體表象一樣，都是對事物直觀形象的反映，都具有直觀性和形象性的特征，因此統(tǒng)稱為直觀表象。我們還可以將一般表象進一步抽象、簡化為簡單的圖形或者圖形的組合，比如將地球簡化為一個球或者一個圓，將地面簡化為一條水平線，將物體簡化為一個矩形甚至一個點等，這種經過高度抽象的表象可以稱為抽象表象。

以一般表象和抽象表象為材料，我們對它們進行分解、組合、比較、分類、聯(lián)想、類比，可以揭示事物內在的、本質的特征，發(fā)現(xiàn)事物之間的聯(lián)系，探究事物發(fā)展變化的規(guī)律，這就是形象思維的過程。也就是說，形象思維是利用頭腦中的表象進行思維的方式。

形象思維和邏輯思維的關系

邏輯思維和形象思維是兩種不同的思維方式，其區(qū)別主要是它們所利用的材料不同。形象思維的材料是表象，即頭腦中關于事物的形象；邏輯思維的材料則是語言。思維材料的不同決定了它們在認識事物的思維形式和思維方法等方面都不盡相同，但它們的認識目標都是通過對事物個別的、表面的、具體的感性認識，達到對事物共有的、本質的理性認識，因此在認識過程等方面又表現(xiàn)出一定的相似性（見下表）。

在感性認識階段，運用形象思維認識事物的形式有感覺、知覺和具體表象等，這些形式都是以具體形象為特征的。運用邏輯思維認識事物的形式則是通過觀察、實驗、調查、查閱資料等獲取所認識事物的原始記錄、數(shù)據、調查報告、文獻資料等，進而對這些經驗事實進行鑒定、篩選、整理、加工處理，形成科學事實。所以，科學事實是以語言、數(shù)字等為主的關于具體認識對象的感性材料，是形成科學概念的基礎。當然，作為思維材料的表象和語言并不是完全對立的，而是具有互譯性。我們既能將具體表象以語言的形式抽象為概念而進行邏輯思維，也能將語言形式的科學事實轉化為圖形形式的抽象表象進行形象思維。在實際認識過程中，將表象抽象為概念的情形更為常見，這也是不少人將邏輯思維看作高級階段的形象思維的原因之一。

在理性認識階段，邏輯思維的形式有概念、判斷、推理等。如果人的思維抽象、概括了事物的共同屬性，并通過詞語固定下來，這樣就形成了概念。邏輯思維就是以概念為基本單元進行的思維。相應的，形象思維以一般表象作為基本單元，而一般表象則抽象、概括了一類事物共同的形象特征。在邏輯思維中，概念的形成標志著人的認識從感性認識上升到理性認識；在形象思維中，標志著認識從感性認識上升到理性認識的則是一般表象的形成。

在邏輯思維中，單個的概念往往不足以全面地反映事物的屬性或事物之間的關系。只有將兩個或兩個以上的概念以一定的形式結合起來構成一個判斷，才能對認識對象有所斷定，才能說明事物“是什么”“怎么樣”，從而形成確定的思想。同樣的，在形象思維中，單個的表象或圖形也不足以全面地反映事物的屬性或事物之間的關系，我們需要將若干個圖形結合起來以表達我們的思想，這種思維形式可以稱作圖示。圖示的思維形式可以在我們頭腦中進行，也可以畫出來成為思維過程的外在顯示。

判斷主要表達事物“是什么”“怎么樣”，如果進一步追問“為什么”，或者事物“會怎樣”，僅僅依靠判斷就不夠了。人們要從若干已有判斷即已知的事物情況，說明事物和現(xiàn)象出現(xiàn)的原因，或者認識未知的事物和現(xiàn)象，需要運用推理。推理是邏輯思維中重要的思維形式，是邏輯思維之邏輯性的集中體現(xiàn)。在形象思維中，我們也可以借助圖示對圖形進行分析，研究事物和現(xiàn)象出現(xiàn)的原因，或者預測事物將會怎樣發(fā)展變化，這一思維形式可以稱作圖解。

在思維方法方面，邏輯思維的基本方法有分析、綜合、比較、分類、抽象、概括、推理（包括歸納推理和演繹推理）、類比等，其中，分析、綜合、比較、分類、抽象、概括、類比等，在形象思維中同樣可以使用。此外，形象思維還有聯(lián)想、想象、分解、組合、縮放、變形、旋轉、平移等特有的思維方法。

由以上對形象思維和邏輯思維的對比分析可知，將形象思維和邏輯思維分別看作認識過程的初級階段

（感性認識階段）和高級階段（理性認識階段）的看法是片面的，因為形象思維同樣能夠達到揭示事物本質的理性認識目標。當然，我們也不能否認，邏輯思維需要以語言為工具和材料。從人類認識的發(fā)展歷史和個人認知心理的發(fā)展過程都可以看出，形象思維的出現(xiàn)早于語言，邏輯思維出現(xiàn)在語言之后。因此，兒童認識心理學將兒童認知心理的發(fā)展依次劃分為直觀動作思維、具體形象思維和抽象邏輯思維三個階段。因為語言是對事物形象的抽象，所以邏輯思維比形象思維更為抽象、概括、深刻，也更適合用來揭示復雜事物的本質，建立系統(tǒng)的科學理論。事實上，邏輯思維和形象思維各有優(yōu)勢和劣勢，在科學研究中經常被結合起來使用。

形象思維在科學中的作用

人們通常認為文學藝術的思維形式是形象思維，科學技術的思維形式是邏輯思維，這種看法是片面的。形象思維在科學技術中也有著廣泛且不可替代的作用。

1.通過抽象、概括建構事物的一般表象

我們對客觀事物進行觀察所獲得的知覺和具體表象總是具體的、即時的，通常不能反映事物共同的、總體的特征。比如，觀察一株植物時，它的花和成熟的果實往往不能同時出現(xiàn)在同一株植物上，一次觀察形成的具體表象很難反映這株植物的總體特征。這株植物往往具有多個特點，如不同的生長條件造成的生長狀況、病蟲害或其他偶然原因造成的殘缺等，因此對一株植物進行觀察形成的具體表象也很難反映這類植物的共同特征。但是形象思維可以通過對大量同類植物各個生長期的具體表象進行取舍、抽象，概括出這類事物的一般表象，甚至繪制出這類植物的“標準圖像”，反映這類植物共同的、總體的特征。這種通過抽象、概括建構出來的一般表象在形象思維中是理性認識的開端，也是在邏輯思維中形成科學概念的基礎。

2.運用圖示建立抽象事物的視覺模型

圖示是以形象展示一類事物“是什么”“怎么樣”的形象思維形式，它可以通過建立視覺模型來幫助人們認識和理解抽象事物。比如，原子學說的發(fā)展就體現(xiàn)了形象思維的這種作用。1904年湯姆森提出原子是由n個帶正電的粒子和n個帶負電的電子組成，它們相互之間均勻分布，使正負電荷相互抵消，因而建立了“葡萄干蛋糕原子模型”，電子就是“蛋糕中的葡萄干”，而原子的其余部分就是“蛋糕”的主體部分。盧瑟福后來發(fā)現(xiàn)，當用帶正電的α粒子轟擊金箔時，大部分α粒子穿過金箔后仍然沿原方向運動，只有少數(shù)α粒子發(fā)生了一定角度的偏折，而極少數(shù)α粒子偏折方向會大于90°，甚至幾乎原路返回，這種現(xiàn)象用“葡萄干蛋糕原子模型”無法解釋。于是，盧瑟福在1911年提出類似太陽系結構的“核式結構模型”。他認為原子的正電荷一定集中在原子中心的一個很小的體積內（盧瑟福稱其為原子核），而帶負電的電子占據很大的空間，但只有很小的質量。這種核式結構模型為人們理解原子的結構提供了形象基礎。

3.運用圖解研究事物之間的關系及其發(fā)展變化的規(guī)律

圖解指運用圖像、圖形、線條等形象材料來展示或解釋某一事物的結構、功能、原理及其發(fā)展變化的規(guī)律，或者闡明事物內部各組成部分之間、事物之間及事物與環(huán)境之間的關系。圖解是形象思維的重要思維形式，在科學中有著廣泛的應用。比如，定量研究一個變量如何隨另一個變量變化的坐標曲線圖，直觀展示事物數(shù)量關系的各種統(tǒng)計圖，對事物進行分類或展示進化關系的樹狀圖，展示事物發(fā)展變化過程和規(guī)律的流程圖，展示概念或事物之間邏輯關系的概念圖、維恩圖等，都是圖解的思維形式。

4.通過類比進行仿生學發(fā)明

由于自然選擇的壓力，生物有機體在適當環(huán)境的過程中變得高度優(yōu)化和高效。仿生學就是通過模仿生物體的形狀、結構、功能和原理等進行發(fā)明創(chuàng)造的學問。形象思維在仿生學中有著重要的作用，如瑞典工程師喬治？德？梅斯特拉爾模仿蒼耳鉤狀的刺發(fā)明了尼龍搭扣，德國的“滑翔機之王”奧托？李林塔爾模仿鳥的翅膀制造了滑翔機。課程標準中的“知道很多發(fā)明可以在自然界中找到原型”就是仿生學方面的要求，這一學習目標的達成離不開學生的形象思維能力。

5.形象思維在工程設計中的運用

在語言系統(tǒng)出現(xiàn)之前，古人就能打制粗糙的石器，制作簡單的工具和器皿，他們進行設計制作時所運用的思維形式當然是形象思維。在語言系統(tǒng)出現(xiàn)之后，形象思維在工程設計活動中仍然占主導地位。木匠在制作一件家具之前，工匠在制作一件工具之前，建筑師在建造一座房屋之前，產品的形象都已經存在于他們的腦海之中了。隨著科學技術的發(fā)展，工程設計越來越專業(yè)化，出現(xiàn)了用圖樣確切表示產品的形狀、結構、尺寸、工作原理和技術要求的專門學科——機械制圖。機械制圖被稱為工程界的語言，其實質就是以圖形展示形象思維過程和結果的工具。

總之，形象思維是以形象為材料的思維方式，和以語言為材料的邏輯思維相比各有優(yōu)勢和劣勢，在科學技術中應將兩者結合起來，各取所長。