化學的形象思維： 訓練及能力培養

陳屹 吳俊明

摘要： 討論形象及形象思維的一般功能與意義;形象思維對于化學科學的特別意義;形象思維對于化學教育教學的特別意義。探討化學形象思維的訓練及能力培養的4個主要環節，以及語言在化學形象思維中的作用。

關鍵詞： 化學形象思維; 功能; 意義; 化學形象思維訓練; 化學形象思維能力培養

文章編號： 1005-6629（2021）03-0008-05

中圖分類號： G633.8

文獻標識碼： B

為什么要進行、重視形象思維的訓練及能力培養？要回答這個問題，必須先弄清形象及形象思維的功能與意義。本文將概括討論形象及形象思維的一般功能與意義，以及形象及形象思維對于化學認知和化學教育的特殊意義，然后進一步討論化學形象思維的訓練及能力培養。

1? 形象及形象思維的一般功能與意義

形象能引起人的思想和感情活動，是人的認識活動從感知過渡到思維的刺激物。形象思維是對事物表象進行識別、審視、取舍、組合、想象、聯想以及內部言語描述等加工處理，來解決問題的思維方法，是反映和認識世界的思維形式。沒有形象和形象思維，人類就不能生動和成功地地認識客觀世界。

基于事物形象和表象的形象思維，跟抽象思維和直覺思維一樣，在人類認識世界、改造世界的過程中具有重要的作用，是人們認識客觀世界的主要思維方式之一。

形象思維既是獲得感性認識的基本思維形式，又是獲得理性認識的前提和基礎。在科學認識的理性階段，以及科學活動的其他階段，形象思維都在積極地發揮作用。例如，參與概念形成、判斷、推理等反映現實的活動，進行科學想象，佐證邏輯推理，在整體上把握研究對象的關系以至本質，形象地顯示科研成果，等等。

總之，形象思維在人的認識活動中具有重要的作用和功能。

2? 形象思維對于化學科學的特別意義

對于化學科學來說，形象和形象思維的特別意義主要在于：

（1） 有效地形成對實物材料的感性認識，使得對化學研究對象的感性認識更加豐富、優質;隨后又參與對實物材料理性認識的形成，使化學科學的理性認識更加全面、合理、豐富。

化學研究的對象是實物材料，是實物材料的組成、結構、性質、變化和應用等?；瘜W的形象思維先后把有關的感知材料轉變成：①物質（實物材料）表象或物質變化表象;②通過識別跟有關語詞的聯系、初步概括形成的理性化的意象;③經過檢驗和進一步抽象概括形成的抽象形象;④通過推演、想象、聯想等思維活動建構成的一系列形象“片段”“組塊”;⑤按照化學認知邏輯連接起來或者用隱蔽的內部語言組織形成的形象變化過程;⑥可以通過外部語言描述轉化成有關的理性的化學認識。

如果把自然界的實物材料比作沙石、礦物等基礎原料的話，它們先是經過形象思維的處理加工（由直觀表象到意象）才得以轉變成構建化學科學大廈的水泥、鋼筋等建筑材料，而后又經過形象思維的進一步處理加工（由意象到抽象表象再到表象系列）轉變成建筑構件、逐步成為不斷擴展增長的化學科學大廈的一部分。

（2） 促進化學科學的產生和發展。

在促進化學科學產生和發展方面，化學概念所使用的名詞術語，以及化學符號語言足以說明問題。

沒有概念就沒有自然科學。從經典化學中的分子、原子、元素、單質、化合物、化學鍵、中和反應、化合反應、分解反應、復分解反應、氧化反應、還原反應、元素周期表、環狀分子……到現代化學中的電子云、共軛鍵、分子篩、原子簇、冠醚、夾心化合物、足球烯、手性分子、旋光分子、不對稱催化、高分子納米管等等，這些作為化學科學成果的概念都代表著實物材料及其變化的特定的具體形象，是特定形象的符號。甚至于“化學/chemistry”一詞，無論是不同考證者提出的源自“金液學”說或者源自“煉金術”說，還是現代的“變化的科學”、“造化之學”解釋，都具有形象色彩。

至于元素符號、化學式、結構式、化學方程式等等化學科學獨有的符號語言，更是具有濃濃的形象韻味，完美地適應了化學科學的發展需要。

形象思維有力地促進了有效的化學語言的建立。

（3） 促進化學科學的創新。

形象思維是參與化學科學創造過程的積極因素，它在化學科學創新方面發揮作用主要有如下三個途徑： ①通過想象，為創新尋找新目標、探索新物質、開拓新思路、尋找新方法，為化學科學創新插上翱翔的翅膀。②通過直觀的形象（例如分子結構），幫助創造者比較直接地掌握所研究的對象，領會各組成部分相互關系的具體意義，作為邏輯推理的佐證。③以形象顯示創新成果?，F代化學的許多新成果都是從設想物質的新組成、新結構、新合成方法等等新思路起步的。

化學科學創新中的假說，往往就是一種新的形象。其最典型、最為人們廣泛熟悉的實例之一就是阿伏伽德羅的分子假說，阿伏伽德羅的分子假說正是對物質微觀結構形象的一個描畫。

3? 形象思維對于化學教育教學的特別意義

形象思維有助于學生更好地理解抽象的概念、理論，掌握化學知識;也有助于搞好實驗技能教學，有助于解決化學問題，有助于培養學習化學的興趣，有助于學生更好地把握研究的對象和方法，有助于突破思維定勢，培養學生的想象力、創造力，誘發學好化學的潛在能力……總之，形象思維有助于搞好化學教學，有助于學生學好化學。

（1） 形象思維有助于學生更好地理解抽象的概念、理論，掌握化學知識。

形象思維利用感官直接接受具體形象的信息，然后在頭腦中形成表象，再利用這些表象進行類比、概括、聯想、想象等思維加工直至形成認識。這就使具體性成了它的一個顯著特征，可以降低抽象內容的學習困難，有助于學生更好地理解抽象概念、理論，提高教學效果。

化學研究對象具有個別性特點[1]。這就使建立在個別性形象基礎上的形象思維對于化學學習特別重要。

（2） 形象思維是解決化學問題不可缺少的工具。

形象思維不但具有直觀性，還具有直覺性。直覺是未經邏輯推理的直觀，它沒有嚴格的步驟和規律，可以突破思維的常規和定勢，躍過某些思維階段，想象出最終階段，想象出最終結果。量子論的創始人馬克思·普朗克（Max Karl Ernst Ludwig Planck， 1858―1947，德）認為，科學家必須具備“對新觀點的一種活躍的直覺想象力，這些新觀點不是演繹得出的，而是通過藝術家一般創造性想象而得出的”[2]?？梢?，形象思維能力是解決化學問題，特別是創造性地解決化學問題不可缺少的能力。

（3） 形象思維的具體性、直觀性可以使學習內容具有趣味性，驅動學生去聯想，探索，產生學習的動力，養成學習化學的興趣，等等。

化學形象思維如此重要，所以，早在1996年7月，在澳大利亞布里斯舉行的第14屆國際化學教育會議上（14ThICCE），在論及21世紀化學教育指導思想時，學者們就特別指出想象能力的培養對化學專門人才培養的重要性，提出“想象力比知識更重要”;建議培養想象力以促進創造能力的發揮……想象是形象思維進行推理的基本形式，想象的過程就是形象思維的過程，想象力的發展會促進形象思維的發展，這個建議凸顯了培養化學形象思維能力對于21世紀化學教育的重要性。

現代教育的目的不僅要求受教育者掌握已經形成的科學知識、科學成果，更注重培養具有發現問題、解決問題能力的綜合型人才，即具有創造能力的人才。為此，只靠嚴密、確定、有序的邏輯思維是不夠的，因為這樣有時會限制思維的發散性、想象力及創造力。如果能結合運用直觀、具體、生動的形象思維，無疑可以促進思維的靈活性，有助于開辟理論思維的新領域，有利于創造型人才的培養[3]。

4? 化學形象思維的訓練及能力培養

怎樣才能把化學形象思維的訓練及能力培養工作做好？筆者認為，僅憑膚淺的感覺、“拍腦袋”，隨意地說上幾條意見，很難有好的效果，必須有理有據。所謂“有理”，就是要有理性，有適當的理論支撐。所謂“有據”，就是要有事實依據。目前，一些作者注意了“有據”，但多是舉一兩個例子而已，且局限于經驗事實，大樣本并且控制干擾因素的實驗事實較少，亟待改進。比較起來，缺乏理論支撐這個問題更突出一些，需要盡快解決。

化學形象思維的訓練及能力培養的理論支撐究竟是什么？筆者認為，既然形象思維的訓練、形成是一個過程，按照這個過程的規律，即根據形象思維的過程機制來設計和實施化學形象思維的訓練及能力培養就是理所當然的?；瘜W形象思維訓練及能力培養最根本的理論支撐應該是形象思維的過程機制。

下面就以形象思維的過程機制為支撐粗略地討論化學形象思維的訓練及能力培養的主要環節和必要措施。

4.1? 第一個主要環節： 以直觀形象為基礎形成直觀表象

形象思維是以直觀形象和表象為支柱的思維過程，以直觀形象為基礎抓好表象的形成，自然應該是化學形象思維訓練及能力培養的第一個主要環節。

表象是在觀察、想象等活動基礎上形成的。學習者通過自身有目的、有計劃的感知（即觀察）活動直接形成學習對象的觀察表象，決定著感性認識的質量和豐富程度，是十分重要的。這里的觀察所得表象可算是第一表象。為了觀察表象能順利地和優質地形成，首先需要觀察者有觀察的興趣，重視進行觀察;其次要有好的觀察計劃和方法。表象豐富、清晰有利于形象思維的進行。為了表象豐富、清晰、正確，教師要給學生提供足夠的觀察機會，指導學生逐步學會觀察，敏捷地抓住觀察機會： 不但能夠應用自身的感覺器官來進行直接觀察，還能夠借助儀器設備來進行間接觀察;養成認真細致的觀察習慣，能看到事物的各個方面，從多個角度來把握對象的各種屬性及其相互聯系，進而獲得關于研究對象的完整信息;重視隨時記錄觀察結果，力求做到準確、詳細。

4.2? 第二個主要環節： 通過識別使直觀表象初步概括，轉化成意象、形象

通過回憶（搜索）、類比（比對）、聯想、想象等思維方式，識別認知對象，建立跟有關語詞的聯系，使已經建立的直觀表象初步理性化，實現初步概括，進入意象形成階段。這個過程可能由若干次級過程構成： 每個次級過程完成一個識別點的檢驗。如果識別被否定，不能跟已有語詞建立聯系，則嘗試新的識別、嘗試建立新的聯系。

進入意象形成階段之后，可以通過抽象、概括使意象轉化成確定的抽象形象。

這個過程通常被高度壓縮，以“心領神會”的方式極快地進行，也可能沒有嚴密的邏輯運思，以至于不易清晰地表述，或者形成學生學習狀況的分化。讓學生用書面的方式（文字或圖解）“解壓縮還原”進行表述、交流，實現思維過程“可視化”，有助于教師指導學生糾正不當之處、改進思維過程、緩解部分學生的遲鈍和學習分化現象。

4.3? 第三個主要環節： 通過推演、想象、聯想等建構形象片段系列直至形象組塊

通過推演、想象、聯想等思維活動對抽象形象進行加工，補充、更新、變換、豐富認知對象的形象，再按照一定的邏輯建構成既有形象特點、又適應解決化學問題需要、比較完整的形象片段系列，實現“由點到線”;各個形象片段系列還可以進一步按照一定的邏輯相互聯系，“由線到面”，“由面到體”，最終形成形象組塊。這個過程有一定的“跳躍性”，不能邏輯地推得，需要創新思維和嘗試，可能會造成部分學生的困惑，若不及時解決，會引起學習困難。經驗規律的回憶、教師的鋪墊講解和同學的相互交流、啟發，都有助于防止此類學習困難。

4.4? 第四個主要環節： 形象組塊經過語言描述轉譯成理性認識

各個形象“片段”按照化學認知邏輯連接起來之后，若用規范的語言描述各形象片段、組塊及其相互間的聯系，就可以形成反映實物材料及其化學變化過程的理性的化學認識片段或者組塊。

5? 重視發揮語言在形象思維中的作用

語言是由語音、詞匯、語法構成的符號系統，是人類表達思維的重要工具，也是人類最主要的交際工具。語言是言語能力的社會性產物。語言和思維相互依存： 思維決定語言，思維方式的差異決定了語言表達方式的多樣性;語言是思維的外殼，是表達思維必不可少的工具。雖然動作也是思維的表現工具之一（例如體態語言），這并不能否定思維的內容和方式主要是通過語言具體表現出來的。

從歷史發展的角度來看，語言與思維是同時產生的，語言的形成和發展與思維的形成和發展具有相輔相成的關系： 思維的發展促進語言的發展，同時語言的發展對思維的發展又有反作用。人類的思維活動是在語言的基礎上進行的，沒有語言的赤裸裸的思維是不存在的[4]。

人類進化發展先后經歷了前言語活動的發音階段、理解和掌握詞匯的言語早期發展階段、詞語組合成句的語言表達能力發展階段、口語進一步發展階段、書面文字語言萌芽和發展等階段?？梢姡Z言的發展推動了思維的發展。

語言和思維都具有多樣性，有著極為密切的聯系，但是，它們是兩種不同的心理活動。思維是對客觀現實的反映，跟客觀現實有著必然的聯系;語言只是客觀現實的代表、信號，并不依賴客觀現實的性質。語言中的詞和思維中的概念不完全等同，語言的語法結構和思維規律也不等同[5]。總之，語言和思維是既相互密切聯系又相互獨立的系統。思維的職能始終是反映客觀現實，認識客觀事物的特點、規律及相互之間的聯系和區別;語言的職能始終是為交際和思維提供工具[6]。語言離不開思維，思維也離不開語言，語言和思維是辯證統一的。

5.1? 語言在化學形象思維中的作用

語言在化學形象思維中的功能、作用主要是：

（1） 對實物材料的組成、結構、性質、存在情況和制取等等進行描述。

形象思維的過程是形象孕育、誕生、完善的過程。形象思維的工具是形象，是用具體形象來構思。形象思維的特殊規律就是始終不脫離具體形象的比較、分析、綜合、概括以及變化。在形象思維過程中，各種表象出現時并不一定伴隨著語言，語言在形象思維過程中既不是一刻也離不開的外殼，也不是唯一的表達工具。對形象思維來說，語言的表達功能，主要表現在形象描述上，語言是形象描述的一種工具。畫家主要依靠線條和色彩表達形象思維，音樂家主要依靠音響、節奏和旋律表達形象思維，文學家依靠文學的語言進行藝術形象的描述，來表達形象思維的過程和結果[7]，化學則是用化學語言來描述觀察對象形象。在這一點上，化學術語的作用近似于美術、音樂中的色彩、線條、音響、旋律，不同于抽象思維中把語言直接作為進行思維和表達思想的工具。

（2） 作為連接形象與抽象的工具，起著中介作用。

在形象思維過程中，直觀形象只有跟適當的語詞發生聯系，才能使直觀表象初步理性化，實現初步概括，進入意象形成階段，啟動抽象思維過程。反過來，抽象的化學語言也只有通過再現語詞的形象內涵，才能夠被理解。

與此有關，語言也是連接宏觀化學現象與微觀粒子運動的中介工具。在這方面，化學特有的符號語言具有特別的作用。

（3） 作為化學中想象的描述工具。

化學需要想象，物質的結構與變化、物質的制取與應用、物質微粒的運動、實驗裝置的設計，以及化學中的許多形象及其運思等等都需要想象，化學的創新更是離不開想象。語言是描述想象的重要工具。

語言對于化學形象思維如此重要，以至于人們日常使用的自然語言，以及基于化學概念、按照一定規則來表示一定化學內容并且可以用文字表達的化學語言滿足不了化學的需要，化學家們不得不制訂了專門的化學符號語言。

（4） 內部言語在化學形象思維中起著特殊的作用。

所謂內部言語是一種不出聲的言語活動。內部言語不是用來進行交際，而是為了支持思維活動進行的、不出聲的言語。正常成人思考時，就好像是自己對自己說話，沒有這種內部言語的支持，思維是很難進行的。

內部言語和外部言語之間有密切的關系： 內部言語是在外部言語的基礎上產生的，沒有外部言語就不會有內部言語;如果沒有內部言語參與，人們就不能很好地進行外部言語的活動。

內部言語具有隱蔽性、簡略性、片段性等特點。內部言語的隱蔽性源于發音器官活動的隱蔽性（內部言語雖然不發出聲音，但卻向大腦皮層發送動覺刺激，以支持人的思維活動）。內部言語常常只使用片斷的語句，往往省略了大量的句子成分，只剩下標志性的“關鍵詞”。

內部言語不同于內部說話。內部說話不具有內部言語那樣的簡略性，因而有比較開展的結構。內部說話有時可以成為內部言語和外部言語之間的過渡形態。一個人自言自語、教師默誦講課稿、學生默誦考查內容等都是內部說話而不是內部言語[8]。

在化學形象思維過程中，直觀表象的識別、推演、想象、聯想、組接等思維活動，以及對抽象形象進行加工時，都可能有內部言語參與。

5.2? 積極發揮語言在化學形象思維中的作用

要發揮語言在化學形象思維中的作用，應該注意：

●通過創設真實的化學情境、組織科學的觀察等，讓學生建立豐富的表象庫。

●重視通過化學實驗現象的觀察、描述、分析討論和設計來引導、培養學生的形象思維。

●加強模型、圖像以及類比等方法在化學教學中的應用。

●運用形象的化學用語，化微觀為宏觀，變靜態描述為動態描述。

●重視用計算機動畫技術模擬、演示化學形象及其變化過程來配合教學。

●重視對化學抽象概念作形象的比喻、講解，化抽象為形象。

●強化聯想和化學想象訓練，重視形象思維向直覺的轉化。

●鼓勵學生應用形象思維來解決問題，培養學生的形象思維習慣。

6? 結束語

豐富、精細、深入、敏捷的觀察，表象的準確識別、描述與循序轉化概括，表象組合體的轉譯，是化學形象思維的重要環節。為了搞好化學形象思維的訓練及能力培養，要圍繞這3個環節精心地設計和實施有效的教學活動，努力把對物質及其化學性質、化學變化形象的觀察、關注、運思等，作為化學素養的一個基礎內容。

語言對形象思維過程與結果的表達十分重要。為此，發展化學形象思維能力要與發展化學語言能力并舉。此外，還要重視化學實驗觀察、重視化學想象活動，協調地培養學生的結構思維、空間思維、化學反應機制思維、化學實驗思維、化學應用思維等能力。

參考文獻：

[1]張嘉同. 化學哲學[M]. 南昌： 江西教育出版社， 1994： 169.

[2]https：//www.pep.com.cn/czwl/rjbczwl/rjzwwd/201008/t20100825_1413325.html.

[3]董厚奎， 謝勝利， 陳躍南. 高校應重視大學生科學形象思維能力的培養[J]. 山東農業教育， 2004， 75（3）： 49.

[4]濮之珍. 語言、思維和形象思維[J]. 安徽師范大學學報（哲學社會科學版）， 1979， （3）： 31～39.

[5]汪安圣主編. 思維心理學[M]. 上海： 華東師范大學出版社， 1992： 42～54.

[6]張濤. 淺析思維與語言的關系[J]. 考試周刊， 2012， （69）： 21～22.

[7]李名方. 論語言描述與形象思維的關系及其規律[J]. 南京師范大學學報（社會科學版）， 1984， （2）： 59～62.

[8]https：//baike.baidu.com/item/內部言語/7453619？fr=aladdin.