探究高中物理教學中形象思維能力的培養

丁杰偉

高中物理教育一項關鍵的要求和目標就是提升學生的思維水平.直感思維和邏輯思維同屬基礎思維狀態，一般的高中物理教育比較側重對學生邏輯抽象思維的培養，而不重視提高學生的直觀思維水平.這種不重視直觀思維的物理教學方式，通常會讓學生在腦海中難以構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，影響了學生理解和學習物理學知識.所以，老師在高中物理的教學過程中需特別關注提升學生的直觀思維水平.

1 物理直觀思維的特征

物理直觀思維時基于物理表象構建起來的，他具備形象性、動態性、創造性等特征.

1.1 形象性

在物理思維中形象性是最基本的一種特征.在物理學中形象的材料是比較豐富的，在對物理進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在運動、發展階段中的物理運動都具備形象性；③物理學當中，人們的創造的觀念也是具有形象性；④實驗具備形象性.

1.2 動態性

在物理思維中動態性是一個主要的特性，因為，在物理形象中其思維對象通常屬于動態的.例如：振動、波的傳播、帶電粒子在電磁場內的偏轉等眾多的物理過程，它們都是動態的.

1.3 創造性

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

2 物理學里直觀思維的影響力

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

2.1 直觀思維是物理假設形成的重要依據

物理學的發展必須建立在直觀思維的基礎上，物理理論的誕生，通常要經過五大環節：先拋出疑問、發掘依據，然后提取信息資料形成假設，最終完善成為理論.在形成假設環節，物理直觀思維發揮著關鍵功效.愛因斯坦認為：“要通向理論的構建，根本沒有邏輯的途徑，只有經過體系化的嘗試去探索，而這類嘗試是建立在對事物依據的縝慎思考基礎上的.”愛因斯坦光子假設、粲夸克的預言、盧瑟福原子核式模型假設等假設的提出都是物理直觀思維的產物.

2.2 直觀思維是物理學習的表象基礎

直觀思維是物理學習的表象基礎，物理的學習掌握必須要有直觀思維的支持.

2.2.1 直觀思維有利于構建現象中的表象

構建現象中的表象，邏輯思維必不可少，但對認知到的物理事物依據的完善、加工也需要利用直觀思維，才可以組成物理事實的形象，且使用核心形象、放棄邊緣形象，組成擁有此種物理事實相同內在特性的概象，最后才可以利用邏輯思維構建想象中表象.缺少了直觀思維，想象中表象就難以形成.物理學中的想象測驗、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物，在此當中，直觀思維貢獻思維的素材及內涵，為邏輯思維鋪墊表象基礎.

2.2.2 直觀思維有利于認知與理解概念

物理概念是對某一類事實物理相同本質特性的全面提取和概括，它的產生過程就是從具體到抽象的歷程，本質上是直觀思維與邏輯思維互相影響的階段；學生認知和理解概念還要通過從抽象到具體的歷程，在此當中需要依賴于直觀思維，全面發揮想象能力.所以，直觀思維強化了概念的學習和掌握.

2.2.3 直觀思維有利于學習和掌握物理定律

直觀思維同樣有利于物理規律的認知和理解.物理學里的萬有引力定律、理想氣體模型、分子構造、原子構造、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，只有全面發揮直觀思維的想象能力，構建明確的形象，才可以很好地學習和掌握.

2.2.4 直觀思維有利于習題教學與研究運動進程

解決物理難題要有很強的方向感和目標性，解題過程中，一定要利用直觀思維.

首先，需要對物理圖景進行確定，需要將目標、受力的情況、流程等方面進行區分，從而能夠將具體的表象構建出來，對物理難題進行充分的認知；其次，把明確的物理表象抽象成想象中表象，經過比較、總結，有目標性地指導解題過程向設想的方向轉變；最后，預估使用解法的實用性，選擇恰當的公式和規律解題.所以，直觀思維有利于學生對物理難題的總體認知與定性研究，對習題教學有較大助力.

2.2.5 直觀思維有利于提升實驗教學的成效

直觀思維提升了物理實驗教學的成效.實驗設備擁有三維表象，實驗當中具備動態表象，實驗表象擁有逼真的直觀感知（接上第186頁）形象，實驗結果研究經常用到數學圖象的表象.所以，直觀思維水平的高低關系到實驗設計、實驗行為、實驗分析、實驗研究以及實驗推廣等實驗的教學成效.

2.2.6 有利于增強創新能力

物理直觀思維的過程實際是利用想象定性研究物理難題的過程，在這當中，物理直觀思維能夠將大腦的“潛力”全面發揮出來并創造靈感，預感并不是無端的預測，而是利用直觀思維的產物；同時，在物理探究領域，直觀思維也通常發揮主導作用，比如，學生的小測驗設想、小創造發明等都不能缺少直觀思維的創新性表象.所以，直觀思維對提高創新能力尤為關鍵.

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生的直觀思維水平措施主要有下面幾種：

3.1 增大學生的表象存儲，夯實直觀思維基礎

想象的基礎是形象，想象是對形象的二次創造，只有具備了大量的形象才可以進行想象、聯想等直觀思維行為.所以，具備大量準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生的形象存儲，豐富直觀思維素材.實際可從以下角度實施：

3.1.1 增加實物展示，加強形象化教育

作為直觀思維基礎素材，表象絕非是在人腦中無端臆想形成的，它來源于實際生活中的具體表象，缺少了實際生活里具體表象，直觀思維就如同是空中樓閣.所以，在物理教學過程中要全面進行形象化教學，從授課知識的內涵、定律、疑問出發，利用幻燈、模型、實驗以及板畫等各種生動的教學方法，向學生展示多種多樣的感性素材，讓他們經過五官、皮膚等身體器官的感受，全面認知物理，進而在腦海中構建準確的物理形象.

3.1.2 通過生動描述，喚醒學生經驗感受

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構建物理表象.比如，為了體現兩個帶電物體間的靜電力是利用電場完成傳送的，可以表述為一個帶電體“泡”在另一個帶電體電場里，受到了此電場的影響，一個“泡”字能夠讓學生充分聯想，現象電場的概念內涵，并產生電場的表象.

3.2 培養與提升學生的想象能力

想象是直觀思維的基礎方式，現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，有意向地培養與提升學生的想象能力，這不但是掌握物理知識的前提條件，更是提升學生直觀思維水平的重要內容.

在教學階段中，還需對學生進行物理情境構建的指導.首先，需要將思維進行明確化以及生動化，將需要進行研究的問題和里程在腦海中進行模擬構建，需要將想象中的物理表象建立出來，這樣能夠培養學生的想象能力；其次，用比喻的方式來認知抽象的難題，強化比喻的功能.比如，將電勢比喻成高度進行探究，將電流比喻成水流進行探究，將庫侖力比喻成萬有引力進行探究等；再次，全面提高學生的三維想象能力.在授課當中有目的地要求學生基于語言描述繪出圖象，來提高學生三維想象的自發性，讓三維想象力有更多的練習次數；最后，促使學生展開聯想.引導學生在碰到難題時可以從多方面、多角度展開聯想和思索，喚醒眾多和該難題相關的形象，并和當前難題進行比較，構建新的物理表象，增強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際物理難題時是互為補充、完美結合的，兩者都不可或缺.所以，老師在高中物理教學過程中，要轉變太多注重邏輯思維教學、不重視直觀思維教學的模式，重點培養學生直觀思維的想法和觀念，樹立良好的直觀思維的行為習慣，有效融合直觀思維和邏輯思維，進而促使學生物理思維水平的整體上升，為創新性思維的形成夯實基礎.