高中物理教學中培養學生形象思維能力的思考

■上海戲劇學院附屬高級中學 方建放

形象思維是高中物理的重要組成部分，能使學生對物理進行正確的思考。因此，高中物理課應注重形象思維能力的培養，將它與實際的教學目標緊密聯系起來，通過對形象思維的學習逐步培養出物理問題的解決方法。在高中物理課上，傳統的物理課強調邏輯思考，缺乏對形象思維能力的重視。在這種教育方式下，學生很難在腦海里生成相應的形象，這會嚴重地制約想象力的發展。教師要重視實踐演示，科學應用現代電子技術，以充分培養學生的實際形象思維能力，加強對物理過程的想象教育和把抽象變成具體化的技能。

一、形象思維能力的概述

形象思維是指教師通過對某一學科的內容進行客觀的意象化，使其成為一種信息，能被更直觀地認識和了解，最終形成形象化的認識的思維過程，它能通過進一步的加深學習最終達到對物理知識的全面掌握。形象思維的精髓，就是要在教學中將更多的形象化的概念運用到具體的形象化的觀念中，去解析和解決物理上的問題。形象思維在高中物理教學中的運用是很有價值的，它不需要特別的設置，也不需要任何的條條框框，只要教師將自己的生活經驗和思考融入學生的思維中，就可以有效地提高學生的形象思維能力，從而提高學生的學習效率。

二、物理形象思維的特點

在形象思維中，表象、想象、直覺是最根本的三種形態。在物理學課程中，物理形象思維能力有很多理論和思想，如微粒、夸克型、核型等，這些都是以形象思維為依據的。比如，在高中物理學里面，物理的概念是有規則的。二維性指的是在物理教育中，人們可以用自己的感知去感知事物，然后用自己的思維回想、分析、抽象、綜合、歸納，最終得到某種事物的本質特征，形成一個有邏輯思維和創造力的意象。因為物理的形象思維是多層面的，所以各個環節之間并無必然關聯，因而也就呈現出了一個平面的特征。在物理的發展歷程中，形像性的思考始終占據著重要地位，形象思維在物理的發展過程中扮演著舉足輕重的角色。物理是一門集觀察、實驗和物理思考于一身的科學，學生要實現對高中物理現象的認識與掌握，不僅要有形象的支持，還要有分析、判斷、論證等抽象思維。所以在物理教育中，象征性思考是非常有創造性的。在物理發展的進程中，形象思維起著重要作用。

三、高中物理教學中形象思維能力的作用

在高中時，學生對物理抽象的認識與掌握不足，利用形象的思維是非常有效的。在課堂上，教師可以用到很多物理課程里難以使用的東西，如圓周運動、向心力、向心加速度等，這些都是通過高中階段的學習從現實中獲得的經驗，用這些知識來解釋，避免了常規的表述方法，同時也能解決了物理學上的問題。在此基礎上，通過課堂的學習，也提高了課堂的學習效率。將形象思維與高中物理實驗有機地融合在一起，既可以增強學生的思維能力，又可以通過形象思維理解物理，從而達到很好的教學目的。形象思維比抽象思考更能引起學生對物理學的興趣，一個完整的物理圖像能讓人產生深刻的印象，使人從感性走向理性，從而引發科學的想象、探索和創造，產生動力，激發興趣。高中物理教育強調學生思維的分析、歸納和推理，而學生的感覺意識要強于理性認識，所以教師要重視學生形象思維的訓練。通過這種方式，使學生在理解概念和規律時，可以在頭腦中形成對應的意象，以便更加靈活地進行邏輯分析、推理、歸納和判斷。培養和發展學生的思維能力是相輔相成、協調發展的。在形象思維訓練中，學生能在聯想、類比、抽象、辯證思維等方面不斷地發展和提高。形象思維的過程是對時間和空間中的事物的存在性和變化性的過程進行定性的分析，所以，合理的運用形象思維，常常會帶來一些意料之外的效果，從而激發出新的認識、新的見解，乃至新的創造。

四、高中物理教學中培養學生形象思維能力的策略

（一）結合學生生活經驗

教師在教學過程中，根據學生的親身經歷教授相關的物理知識，引導學生將自己心中的形象轉換成想要學習的知識，這樣不僅可以讓學生對物理的知識有更好的了解，也可以讓學生更容易地掌握的形象思維能力。例如，在學習的時間和時刻之前，對于一些學生來說，什么是時間，什么是時刻，教師可以根據學生的生活經歷來進行，談談什么是時間，什么是時刻。例如，設早上8∶20至9∶00為時間段，在這個時間線上，每一段都是一個時刻，中間的這一節是40分鐘的一節課，而在這條線上的一條直線，也就是時間。教師把學生的生活經歷運用到高中物理教學中，常常會產生事半功倍的效果。

（二）講解新穎例題，促進形象思維

在高中物理課上，教師應注重對學生進行新穎的實例講解，以提高學生的想象力。教師要想取得良好的培訓成效，應根據自己的教學實踐，認真參考相關資料，并根據案例進行選擇與設計，確保所選的例子可以幫助學生加強所學知識，發展學生的想象和思考能力，同時也讓學生產生新鮮的體驗。在解釋新穎的實例時，教師要注意運用多種不同的教學手段，尤其要注重制作相關的多媒體教學軟件，以動態、直觀的方式展示相關的情景，從而幫助學生更好地解決問題。通過對機械原理的學習，教師可以把下面的一些實例帶入學生的視野，使學生能更好地理解知識和培養想像力。例如，將小球固定在開有凹槽的斜面上，槽內緊挨著放置了6個相同的小球，斜面與水平軌道平滑連接。現將六個小球由靜止同時釋放，小球離開斜面后做平拋運動，不計一切摩擦。教師創設的例題情景較為新穎，既能很好地提升學生分析物理問題的能力，又能鍛煉學生的形象思維能力。小球沿斜向運動時具有機械能守恒性，沿水平運動時，后面的小球將對前面的小球做功，因而小球的機械能不能守恒。當第六個球在水平面上運動時，第五個球對它做正功,使它的機械能增加。學生研究發現：球面的側向移動速率最少，而側移幅度最少。學生通過認真傾聽教師講的例題，不僅可以掌握所學的知識，而且可以在某種意義上提高想象力。

（三）注重課堂訓練設計，培養形象思維能力

在教學設計中，教師要具有開拓、創造的意識，并通過優化的方式進行物理教學的訓練設計。學生的形象思維能力是一個發展的過程，教師在教學內容的選取、教學形式的創新上，必須具備構建的自覺。教師可以在實踐中結合學生的經歷進行教學設計，通過對生活的案例進行剖析，從而提高學生的學習思維和認知意識。例如，教師設計實驗驗證猜想、收集生活物理現象信息、列舉生活物理教學案例、跨學科物理實驗等，都能為學生提供大量的學習和探索的機會。物理現象無處不在，只要教師能對學生進行有效的指導，使學生能從日常生活中得到大量的物理知識。例如，在教學“摩擦力”時，教師為學生設計了一種試驗：將一張白紙放在桌子上，用手按住紙張，再用手掌向前推動。在不同的壓力下，學生可以試著把手掌往前推或改變與物質的接觸，他們在練習后展示了個人的經驗有“當把紙壓得很緊的時候，阻力會變得很大”“光滑的桌面會減少阻力，而在粗糙的區域會增加更多的阻力”等。教師還提出了自己的看法：紙與桌子有接觸，當紙受到一定的壓力時會發生移動，而紙面和桌面之間會產生摩擦，這就是摩擦力。摩擦與壓力呈比例關系，摩擦強度也與接觸表面的材質和厚度有關。教師在教學中不斷地指導學生進行試驗，對各種摩擦現象進行了深入的探討，并運用網絡對摩擦的概念、成因、關聯因素進行了分析。教師要求學生親身實踐，并對經驗的認識進行歸納。學生在做實驗作業時，感受到知識是鮮活的、立體的，這是一種情感的建構。教師通過對實驗現象的分析，為學生的認知內化創造了條件，通過對實驗現象與經驗的綜合分析得出實驗的結論。在此操作中，學生的形象思維得以順利地開始，在不斷的分析、操作中逐漸形成。

（四）重視物理實驗

物理學是一門研究物質運動的科學，但是在現實生活中，學生很少有機會接觸到物理的材料。在高中物理教學中，有些實驗設備是學生從未接觸過的，如果僅僅是簡單的講解，會讓學生難以接受，也難以留下深刻的印象。例如，在教學生使用游標卡尺和螺旋測微器的時候，大部分的學生都沒有見過這兩個器械，因為教材中的知識太抽象了，并不是單純的理論解釋，所以，教師應該先把游標卡尺和螺旋測微器交給學生，讓學生親自去測量，這才是最有效的方法。學生的實際操作也是把實驗儀器的實物表象轉化為物理表象，由感性認識轉變為理性認識，進而把握相應的知識的規律，這不但可以使學生對物理現象的理解更加豐富，也對涉及的物理知識有更深刻的了解。

（五）多媒體創新

在高中物理的教學中，有些教學內容往往不能用實物展示，這時教師就可以借助圖片的形式進行講解，或者借助幻燈、電腦等多種形式的多媒體達到高效的教學效果。這樣的示范和實踐課的效果肯定不一樣，但卻可以讓學生有直觀的感受，同時也可以幫助學生提高自己的形象思維能力。例如，在α粒子的散射實驗中，教師可以使用多媒體進行演示，并動態地顯示出α粒子在含有輻射材料的鋁盒子產生了很大的偏差，其中很小一部分α粒子會出現90°以上的彎曲，有些還會被反彈回來，這些粒子彎曲的程度也就在180°以上。而在對α粒子的散射進行仿真時，教師和學生會一起對這種情況進行研究，從而讓學生對盧瑟福原子核結構原理產生更加直觀和深刻的感受。

（六）借助實物展示

在高中物理教育中，如果要訓練學生的形象思維能力，就必須從真實的事物中提取出知識，而不能靠憑空想象，如果在訓練的過程中忽略了具體的細節，那就是一種虛幻的教育。高中教師要充分運用生命化要素進行形象化的教學活動。例如，在對物理的概念進行解釋時，教師可以通過運用板書、畫圖等多種方式進行教學，使學生通過耳、鼻、眼等多種感覺器官進行物理學習，從而形成合理的觀念，提高記憶力。又如，當教師講到“圓周式”時，如果只用教科書上的一些例子和向心力的演示工具，難以使學生建立起一個完整的圓周運動的物理模型，同時也難以理解向心力和角速度、線速度和向心力之間的聯系，甚至有些學生還會產生“離心力”這個觀念。要想把“圓”這個課程搞好，就得在學生面前進行大量的實際示范，并且盡可能讓學生親身體驗，以此提高學生的想象力。教師在教授這個問題的時候，還可以帶一些自己制作的工具，如圓形的操縱桿（在沒有筆尖的圓珠筆外殼上插上一條細繩），柔軟的電扇（將三支一次性筷子連接在一個可調節的塑料電扇上）。通過試驗，學生對圓周運動有了較好的了解，進而也提高了學生的思考水平。

（七）重視想象力的發展，增強培養效果

想象力是形象思維能力一個重要方面及主要形式，更確切地說，這種過程是由人腦中儲存的各種圖像變化引起的，是解決問題的關鍵。在高中物理教學中也可以培養學生想象力。因此，在常規的物理教學中，教師在幫助學生形成物理模型的過程中，為了激發學生的想象力，必須同時借助診斷和分析掌握抽象的物理問題。此外，為了培養學生的局部幻想能力，高中物理教師必須指導學生根據文字描述開發適當的物理圖像，以發展空間幻想能力。

（八）大膽嘗試預測猜想

在傳統的高中物理教學中，學生往往沒有使用物理形象思維的習慣，他們僅僅通過討論問題然后得出結論。在這樣的學習方式中，學生逐漸失去了用形象思維思考和探究的能力，物理定律在學生看來就是一道簡單的物理公式，當學生真正面對問題的時候還是會不知所措。例如，當教師講解圓周運動時，解釋說明圓周運動是用書中的平面圖和向心力的演示，然后用語言表達線速度、角速度、向心力的關系，這是非常抽象的。要使學生更好地了解這些觀念，教師就必須充分運用經驗和感性知識，讓學生更多地參與實際的展示中，從感性到理性，逐漸地在學生的頭腦中形成立體的信息處理方法，從而促進學生的想象思維能力的發展。教師提出問題后，學生要大膽地嘗試預測和猜想。教師可以利用自制的實驗機進行實驗，在電機上裝一塊圓盤，再用一些常用的東西，如粉筆等，讓學生在類似的實驗中掌握圓周的概念、定義以及各種物理現象之間的聯系。

五、結語

綜上所述，教師要從總體上考慮高中物理知識，確定每個學習階段的具體目標，制訂具體的培養方案，把培養工作貫穿于整個教育活動。高中物理教育要把物理的認識有機地聯系起來，通過形象思維的方法培養學生的形象思維能力。因此，在高中物理教育中，教師應充分運用形象思維能力的方法，為學生以后的人生道路打下堅實的根基。教師在教學時要注意營造良好的形象思維環境，培養學生形象思維的能力，讓學生的想象力在形象思維上自由活動，從而使學生的形象思考水平得到進一步的提升。