表象在中學生物理學習過程中的作用

摘要：表象是思維加工的對象，在學生學習物理概念、規律以及物理問題解決的過程中，表象發揮著重要作用。研究這些作用與現象，有利于教師的教學從經驗走向智慧。

關鍵詞：表象；物理學習；作用

中圖分類號：G633.7 文獻標志碼：B 文章編號：1673-4289（2011）12-0013-02

表象常常被理解為“表面現象”，例如有人常說“根據事情的表象我們可以看出……”這實際上犯了望文生義的錯誤。事實上，表象是心理學的一個基本概念，常被定義為“事物不在眼前時，人們頭腦中出現的關于事物的現象”。我們可以這樣通俗地理解：凡是我們經歷過的事物總會在我們頭腦中留下痕跡，當這些痕跡在我們后來的活動中恢復或再現的時候，就成為表象。不過也有人認為對表象的理解可以更為寬泛——人們在頭腦中出現的關于事物的形象。

心理學家還從不同角度對表象進行了分類理解，從表象產生的主要感覺通道劃分，表象可分為：視覺表象，如想起朋友時腦中浮想起朋友的面容；聽覺表象，如看到二胡時想到二胡的聲音；運動表象，如看武俠小說時腦中出現武打的動作。根據表象的創造程度不同，表象又可以分為：知覺表象，即感知事物時在頭腦中留下的印象；記憶表象，即在記憶中保持的客觀事物的形象（與視覺表象有相同之處）；想象表象，即對大腦中的記憶形象進行加工改組后形成的新形象，這些形象可能從未經歷過，甚至世界上可能還不存在，新穎性是想象表象的特質[1]。

物理學習研究表明：在物理學習中，學生思維加工的對象并不是感知的具體的事物，而是感知之后形成的表象。表象是以“物理圖景”的形式存在于認知結構當中的。

一、運用聯想，讓表象成為物理概念學習的基石

概念是指一類物理現象的共同特征和本質屬性在人腦中的概括和抽象的反映。物理概念的教學是物理教學的基石，但概念教學顯然又不僅僅是將課本上的文字表述直接告訴學生。

以“力”的概念為例，對于初中生，我們要求學生理解“力是物體對物體的作用”。這一定義相對于初中生而言其實是很抽象的，尤其是“作用”一詞。很多學生都會產生這樣的疑惑：“力”怎么會是“作用”呢？這與他們的生活經驗完全不同，學生無法自行搭建起從生活走向物理的階梯。如果以表象理論為依據進行教學設計，則可讓學生比較順利地掌握這一概念。比如筆者在實施此知識的教學時，增加了一個活動：讓學生在表述力的概念或者想到力的概念時，大腦中同步想象手拉彈簧、球拍擊球等情形（物理圖景）。如此，在合適的情境中多重復這樣的活動，學生對力的理解就會有一個形象的感知結果，“作用”一詞就有了“拉”、“擊”等物理圖景的支撐。這一活動最好在一個凝神靜氣的狀態中進行：可以讓學生閉上眼睛（研究表明，人的想象能力在閉眼時比睜著眼睛時要強，且較少受干擾），一邊想象相應的物理圖景，一邊理解概念本身。

再以“力臂”為例，在杠桿的五要素當中，這個概念對學生而言最陌生，因此應當幫助學生建立表象。筆者的方法是這樣的：自制一個簡易杠桿，一端吊一重物，另一端用白色的繩子拉著，再從支點處引一根紅色的繩子（用來表示力臂）。然后，多次改變力（白色繩子）的方向，讓學生用紅色繩子表示相應的力臂。這樣，力臂就不只是黑板上的線條，而是一個可以感知的對象——紅色的繩子。演示完后，再讓學生對照黑板上的圖形構思力臂的畫法——構思的過程就是建立表象的過程。事實表明，這樣的教學效果要遠好于純粹根據力臂定義畫力臂的效果。

值得一提的是，有些描述物理概念的語言自身就具有幫助學生建立表象的作用，即言語自身具有表象性。如感應電流產生條件“閉合電路一部分導體作切割磁感線運動”中的“切割”一詞，學生一看到“切割”就能在大腦中出現導體與磁感線相互作用的圖景，我們很難尋找到另一個能代替“切割”且能起到如此明顯作用的詞語。

二、發揮想象力，讓表象成為物理規律學習的支撐

規律是對物理現象和過程在一定條件下發展變化的必然趨勢的描述。在初中物理教學中，規律的得出通常遵循這樣的模式：演示實驗——得出規律。這種簡單純粹的二元模式基于教學常規常常被理解為是合理的，但有時未必符合學生的認知規律。

以“牛頓第一運動定律”的學習為例，一般是教師先演示“斜面實驗”，然后推理得出相應規律。但仍有很多學生覺得這一定律難以接受，為什么呢？我們看一下該定律的內容在初中階段的表述：一切物體在沒有受到外力作用時總保持靜止或者勻速直線運動狀態。由于“不受力的物體”在客觀上是不存在的，所以這一定律事實上描述的是一種不客觀存在的情形，是無法用實驗來證明的。如果只是在口頭上強調它是一條理想定律，學生是很難理解接受的。于是筆者嘗試在斜面實驗的基礎上，利用學生的想象力幫學生建立想象表象：閉上眼睛，想象這樣一種情形——在一個沒有任何物體的空間里，對一只小球輕輕吹一口氣，這個小球就一直向前做直線運動，速度不變，且永遠向前、向前……這一效果非常好，在后續的學習中，學生描述牛頓第一運動定律時像在描述眼前發生的事情一樣。

再以通電螺線管的磁場為例，這是初中階段為數不多的需要學生建立立體表象的知識。若想讓學生熟練地利用“右手螺旋定則”判斷通電螺線管磁場的磁極，就必須讓學生在大腦中有一個“用右手抓螺線管”的表象。為了建立這一表象，在教學的初始階段可以輔以肢體動作——讓學生伸出右手虛抓，來培養學生建立表象的習慣。當熟練之后，學生即可利用表象解決相關問題，直到利用直覺解決問題。幾年來的教學實踐表明，這一策略是非常有效的。

初中生想象力相對比較豐富，對于一些難以理解并掌握的規律而言，不利用學生的想象力來為規律的學習提供表象支撐實在是可惜。事實上，我們常說學段越高，想象力越差，這在某種程度上與我們課堂上沒有提供發揮想象力的機會有直接關系。

三、運用思維力，讓表象成為問題解決的平臺

中學階段常見的問題形式就是習題，習題是學生學以致“用”的主要途徑。傳統習題教學中，教師往往會強調解題的思路或者技巧，并通過重復訓練的方式讓學生學會解題。一般少有從心理學角度對解題思路或技巧進行解讀及闡釋的情形。

窺一斑而知全豹，筆者來舉一個非常簡單的例子。中考前復習“聲”的知識，筆者向學生提供了一道題目：某人在兩平行峭壁間的某一位置鳴槍，經過1s后聽到第一次回聲，又經過0.5s后聽到第二次回聲，已知聲速為340m/s，求兩峭壁之間的距離。

按理說這種題目在初三復習時應該不存在太大的難度，原因有二：一是初二時接觸過此類題目；二是學生對相關簡單的知識點，比如說“利用回聲測船到海底的垂直距離”掌握得很好。

可事實上僅從教師個人的感覺角度對學生的學習作出的判斷常常過于主觀，結果往往與事實相距甚遠。這次也不例外，我注意到班上出現兩種截然不同的現象：一部分學生很快就得出了正確結果；另有部分學生則愁眉緊鎖，呈現出百思不得其解的狀態。通過觀察和口頭詢問，我發現解答正確者或在草稿紙上畫有根據題意作出的草圖，或是能口頭描述他大腦里想象的物理圖景（想象表象）。而解答困難的學生則普遍沒有將文字轉換為物理圖景的意識，他們思考的對象一直鎖定在題目中的文字上——即使想不出來也不思變化。當我畫出圖形解答之后，他們又普遍覺得這道題目很簡單。

為什么會這樣呢？思考后我認為畫圖的過程，正是將自己的想象表象轉換為圖形的過程，認真聽講的學生會參與到這一過程中，即聽的過程，也正是學生自己努力構建表象的過程。而一旦學生建立了適合的表象，問題解決便有了恰當的平臺（事實上也可理解為建立模型的心理過程），困難便化解了。

分析此類事例，我認為，解題時，我們在重點強調解題思路或技巧的同時，要讓學生養成利用表象進行思維活動的自覺性，讓學生利用思維力建立合理的想象表象，從而為物理問題的解決提供平臺——思維力是智力的核心，培養思維力即是培養智力。研究表明，這種自覺性的有無直接影響到學生物理學習效果的好壞。

參考文獻：

[1]程素萍.心理學[M].杭州：浙江大學出版社，2007：115.

（作者單位：如皋市城北初級中學，江蘇，南通 226578）