物理教學中培養學生的形象思維能力的研究

形象思維是運用已有表象進行的思維活動，它要解決的問題是把思想形象化，或者建立一個新的形象體系，解決問題的方式是想象活動，形象是無力思維中的最高形式，無理想象是指根據已有物理表象進行再現，物理情景或創新的過程。物理想象按層次可分為物理再現想象和物理創新造性想象，再現想象是創造的基礎，物理創造形象又是物理假說的重要環節，許多重大的物理發現無一不是建立在物理創造性想象基礎上的，如麥克斯韋的電磁理論，盧瑟福的原子核式模型等，學生形象思維能力的培養主要是靠再現想象與創造性想象來實現的。要培養學生的物理創造性想象，首先得培養學生的物理再現想象。

物理想象按內容又可分為：時空想象、理想化想象、物力圖景想象。圖景想象是物理再現想象的核心。再現想象是形象思維的關鍵。而物理圖景又可分為“靜態圖景”（物理形象、狀態）和“動態圖景”（物理過程、現象）。在教學過程中我們發現學生對“靜態圖景”的再現想象還可以，但是對“動態圖景”的再現想象明顯較差，究其原因主要是頭腦中的動態物理表象積累較少，由于傳統教學手段的局限性，過去我們教師能提供形象的動態物理表象手段，只是演示實驗和物理錄像。物理錄像片源較少，而演示實驗往往只有坐在教室前面的同學才能看到，并且觀察能力較強的才能達到想象的要求。

想象是人們大腦對已有的事物形象進行加工改進形成事物新形象的一種實踐活動，把想象運用到實驗就有了“想象實驗”和“實驗想象”，所謂“想象實驗”，即在人們大腦中依據一定的規律模擬實驗過程。而“實驗想象”是人們在大腦中，對原有的實驗再現加工深化等過程。在教學中恰當運用“想象實驗”和“實驗想象”，對學生知識的掌握，形象思維能力的培養，有著重要的影響。本文就通過“想象實驗”和“實驗想象”在初中物理教學中的應用，進行了簡單的討論。

一、通過“想象實驗”可以彌補器材實驗的薄弱之處

在物理教學中，有一些內容，是無法用實驗來驗證的，這就需要教師要努力創設情境，引導學生借助“想象實驗”來完成教學任務，如牛頓第一定律教學實驗室的實驗，讓小車從斜面上相同高度處滑下，第一次滑到鋪毛巾的平面上，小車移動較短距離即停住；第二次滑到鋪有棉布的平面上，小車移動稍長距離后停住；第三次滑到木板平面上，小車移動較長距離才停住。下面的實驗怎么做呢，既沒有無摩擦的足夠長的板，也不能使空氣對小車的阻力為零，那么如何來說明在光滑平面上運動的小車不會停止，而是永遠運動下去？這就要用“想象實驗”來引導學生思考：從以上三次實驗中發現小車受到的阻力小一點，小車移動距離就遠一點，阻力更小一點，小車移動的距離就更遠，阻力小到零，小車就可能永遠運動下去，反過來再說，沒有阻力小車怎么會慢下來？不慢下來小車就在做勻速運動，利用以上的器材實驗和想象實驗，學生基本上能接受牛頓第一定律。當然教師最后要說明，牛頓第一定律雖然不能驗證，但是沒有反例的，從邏輯上說這是不完全歸納，從物理思維上來說，可認為是真理。

二、通過“實驗想象”幫助學生不斷構建新的實驗情景，培養學生的形象思維能力

有許多物理實驗，知道結論可以分析，也能夠驗證，卻很難顯示實驗的直觀過程，此時，對實驗的想象就必不可少。例如：紅墨水在水中擴散的實驗，看到的現象是一滴紅墨水滴入一杯清水中，過一段時間，紅色水慢慢擴大，最后均勻地染紅整杯水。這個實驗的現象和結論是清楚的，還能在現有條件下直接觀察到真實的分子運動規律。所以教師就要指導學生，想象清水的分子是一個個的紅色小球，原先這些白、紅色小球分開，后來小球不停地運動，不停地互相碰撞，碰撞中進入對方，最后看不出哪邊是白的，這就是小球的擴散。當然，分子不是小球，分子間的碰撞也不同于小球的碰撞，重力對分子的影響不像對小球的影響那么大，作為最初理解分子運動的規律是十分有益的，這種學習方法掌握好了，對以后學習會有好處。

三、通過“實驗想象”，引導學生深入理解實驗的內涵

只有讓學生理解的知識，才能真正變成學生自己的知識，為今后的學習打下良好的基礎。例如，在研究影響電磁鐵磁性強弱因素時，在做完實驗并且得出結論后，還應該思考一個問題：磁性強弱與電流有關，比較好理解，因為奧斯特實驗已證明電流周圍存在磁場，電流大磁性強。那么，同樣大小的電流，為何線圈匝數多，磁性就強呢？匝數的真實含義是什么？這里教師可以引導學生探究這個疑問，激發其想象力。經過師生雙方充分探討，在總結如下：設導線中電流為I，導線繞一圈，環繞電流為I；導線繞兩圈，環繞電流就變為2I；若導線繞n圈，則環繞電流為nI。所以，線圈匝數的增加，實質上是環繞面電流的增大，即實際上是相當于面電流增大。這樣，學生的理解就更深一層，也不需死記硬背。

總之，實驗對培養學生的物理形象思維，特別是物理想象力有著十分明顯的作用。這正是實驗對培養學生無力形象思維中想象力的特色所在。