基于形象思维的高中物理教学策略研究

周立军

一、形象思维和抽象思维的异同

形象思维是对形象信息传递的客观形象体系进行感受、储存的基础上，结合主观的认识和情感进行识别（包括审美判断和科学判断等），并用一定的形式、手段和工具（包括文学语言、绘画线条色彩、音响节奏旋律及操作工具等）创造和描述形象（包括艺术形象和科学形象）的一种基本的思维形式。也就是说形象思维是用直观形象和表象解决问题的思维。其特点是具体形象性。想象和联想是形象思维的主要心理成分，任何创造都离不开想象，所以爱因斯坦说：“想象力比知识更重要。”

抽象思维是人们在认识活动中运用概念、判断、推理等思维形式，对客观现实进行间接的、概括的反映的过程，属于理性认识阶段。抽象思维凭借科学的抽象概念对事物的本质和客观世界发展的深远过程进行反映，使人们通过认识活动获得远远超出靠感觉器官直接感知的知识。科学的抽象是在概念中反映自然界或社会物质过程的内在本质的思想，它是在对事物的本质属性进行分析、综合、比较的基础上，抽取出事物的本质属性，撇开其非本质属性，使认识从感性的具体进入抽象的规定，形成概念。空洞的、臆造的、不可捉摸的抽象是不科学的抽象。科学的、合乎逻辑的抽象思维是在社会实践的基础上形成的。

形象思维在高中物理教学中发挥着不可替代的作用：1.有利于激发学生物理兴趣。  由于中学生的形象思维胜于抽象思维，完美和谐的物理形象可以给学生深刻的印象，可以启发学生由感性到理性的积极思维，可以引发科学的想象、探索、创造，产生动力，激发兴趣;2.有助于学生理解抽象概念。在中学物理教学要求重视分析、归纳、推理等思维能力，但是学生的感性认识较之理性认识突出，所以，必须重视其形象思维的培养。这样学生对概念、规律的理解就能够在脑海里形成正确的意象，也就能够更加靈活地进行正确的分析、推理、归纳、判断的逻辑活动了;3.有助于学生思维能力提高。思维能力的发展总是相辅相成、协调发展的。通过形象思维的培养，使学生的联想能力、类比能力、抽象思维能力和辩证思维能力等都会有相应的发展提高;4.有利于诱发学生发展创造。形象思维的过程是运用现象定性分析事物在时间、空间中的存在和变化过程。因此，正确的利用形象思维常常能得到某种意想不到的结果，从而诱发创造某种新事物、产生某种新认识或见解，甚至产生发明、创造。

普遍的观点认为：初中阶段的物理学习仅仅是学习一些基本物理现象，是浅层次的，高中物理则是研究物理现象背后的本质，是深层次的。初中物理是形象思维的体现;高中物理相对而言研究的现象比较复杂、抽象，教学要求重在运用所学知识来分析、讨论和解决实际问题，要求学生具有较强的分析、概括、推理、想象等思维能力和数理应用能力，是抽象思维高度应用的阶段。 因此，很多高中物理老师在教学中只注重抽象思维的应用，而忽略形象思维在高中物理学习阶段的重要性，导致学生失去对物理的学习兴趣，产生心理压力和厌学情绪。要解决这一问题，必须了解形象思维在高中物理阶段具有的作用。

二、形象思维对于单元教材的分析形象思维在匀变速直线中的运用

必修一的匀变速直线运动中，难懂的就是匀变速直线运动的几个公式，但这几个公式，就能把学生弄得头晕目眩，不知所措。对此我把本章书分成几个大问题，并逐一解释明白。

第一个问题：一个物体以v做匀速直线运动，t秒后它的位移是多少？s=vt，假设v=10米每秒，t等于10秒，则他的位移是s=10×10=100米，有个类似的问题：一堆人在排队，共十人，每人身高都是10米，请问总身高是多少？对此解法我想无外乎两种，一，h总=hxn，总身高=100米，二、把每个人的身高加起来。为什么可以用公式h总=hxn，n是总人数，因为我们发现每个人的身高是一样的。

第二个问题是：一个物体以v0做匀加速直线运动，t秒后，速度变为vt，它的位移是多少？我们很快发现s=vx t不能用了，为什么？因为v0求出的值一定太小，而用vt则太大了。可以具体给出数据：v0=10米/秒，t=10秒，vt等于20米/秒，则它的位移是多少？我们很快发现，s=v t中的v既不是v0，当然也不是vt，但是我们就没有办法算出物体的位移了吗？有另外一个类似的问题：一堆人在排队，总共10人，第一人身高10米，最后一人的身高是20米，请问总身高是多少？当然单纯这样问可没有办法来求总身高，因为中间的人的身高我不知道，但是匀加速的意思我们知道：速度均匀增加vt=v+at，如此类似的问题时附加一个条件：后一个人总比前一个人高一米，依次类推，最后一个人身高20米，总身高是多少呢？我想应该有两种算法：，1.把每一个人的身高都加起来，但是我相信大家不愿意这样做。2.我选中间这个人，然后乘以总人数，这就是总身高，基于这种理解，也可以把最前和最后两个人的身高相加除以二，因为这一定是平均身高，相对于我找中间人更简单，因为每当队伍的人数是偶数时就不好找中间人了，可见队伍总身高=（10+20）÷2×10=150米，现在我们再回到第二个问题中来，则可否求出位移大小，位移就应=（10+20）÷2×10=150米，同样的，我们就能得出s=（v0+vt）t/2，也可写成。

通过对内容的形象化过程，学生的理解就能更加深入，尤其再结合v-t图像之后，很容易理解公式的含义，为什么匀变速直线运动的公式有这么多？而匀速直线运动的公式却只有一个呢？因为匀速直线运动的速度就没变，相当于只有一个速度，而匀变速直线运动，却有无数个速度，比如公式中s=（v0+vt）t/2，又因为vt =v0+at，重新带入公式中，马上可变出另一个公式来，推导的过程中让学生明白，公式虽多，但独立的公式其实就两个。

如果学生学到等差数列，则可以进一步对这些公式形象化。对教材的形象化本质是把抽象未知的领域导入形象已知的经验中，有助于把未知的知识尽快生成为学生内部的知识并产生亲切感，相对而言，更容易在学生的原有体系中生根，并最终产生生命力。

三、形象思维在基础知识授课中的落实

从事物理教学，每一届的学生都感到物理难，作为老师，也感到很棘手，为什么呢？因为相对于其他综合科来说他是难一点。物理与数学相似：抽象难懂。但数学是基础，是必选的科目一门，所以他再难学生也得学，而且他课时多。物理高一、高二每星期四节课。所以，如何在有限条件下使学生学好物理，这是个问题。笔者以为首先要抓住重点问题，不可能“眉毛胡子一把抓”。记得去年高三的后半段，笔者上物理课发现一个普通的问题，到了最后冲刺阶段我上的课很多学生听不懂。笔者发现主要有两个原因：一是题目相对难了，二是学生的基础知识太差，以至于对学生的教学真像是“填鸭式”。有一次，笔者笑着对级组某老师说：“我感到我的教书像是把水泼在水泥板上，风一过就干了，没有一滴能渗到水泥板中。”这其实也是高三后期的真实感受。对于高中物理的教学，笔者进行了反思，反思的结论是：应把落实双基——基础知识、基本技能摆在首位，而且其中尤其是基础知识。当然如果基础知识得到有效的落实，基本技能也肯定能得到提高。但如何落实基础知识就成了很重要的问题，以下是笔者的做法，“挂一而漏万”，在此分享。

（一）抽象知识形象化

高中物理的知识很抽象，哪怕是有实验，仍然是很抽象的。比如《电场》《磁场》，这些章节里有一大堆概念，并且抽象。那么如何引入这些概念，讲述里面的理论成为关键。而笔者尽量让这些知识形象化：如讲述电场线。电场线本身就不是实际存在的，笔者说电场就是一块蛋糕，怕你们吃不下，笔者用刀切了很多快，刀切出的线就是电场线。如电荷周围的电场与电场线，电场是客观存在的，而电场线是人为设入的。笔者说比如这地方有两条高压线，这里的电场高压必然存在，为什么呢？笔者放几只老鼠进去，则很快发现，老鼠受高压而死，说明什么呢？说明里面有高压，对不？而电场线呢？我再大量的放老鼠，我们则很快发现老鼠会一排排的倒下，这不就是电场线吗！至于电场强度，大多数点的场强是不一样的。也可以做如下说明，你看这些老鼠倒处会一样多吗？多的说明什么，少的又说明什么呢？最后，我们再想想，老鼠拿走了，这电压还在吗？不言而喻，当时笔者就这样教，学生掌握得很快。

可以这样说，能否把抽象的理论知识用形象生动的比喻说出来，往往成为教学效果好否的关键，整个中学的物理可以说是很抽象的，如果照本宣科效果就大打折扣。

（二）教學内容相对拓宽

这似乎有点难以理解，现在不是给学生减负吗？是应该给学生减负，但笔者所指的教学内容相对拓宽，并不是给学生增加负担，而是为了使学生的知识能形成网络，更好地学好、理解好、掌握好课本知识，而必须把某些知识给加进去，否则就现在的教材学下来，学生的知识零零散散，最终更不好掌握。如，在牛顿第一定律前讲述到亚里士多德的错误结论：力是维持物体运动的原因。这固然是错误的。但如果仅仅把它当成一个错误的结论来讲，效果就不一定好。笔者以为这句话至少有一个好的地方，他说明了固体的运动现象与力存在某种联系，只不过是指运动状态与力的关系：力是改变物体运动状态的原因。一旦由此得出这个结论，很自然的回顾到第二章。为什么物体会做这样的运动，哪些运动是运动状态发生改变，然后就很自然地会从力的角度来分析了。比如多普勒效应，学生对产生的原因有点模糊，对于波源动和观察者动的机理不一样，更是不甚了了。书本上又没有公式，资料上有，用公式来套，题目是可以解出来，但要学生解释则难，而且公式难记。但如果做如下分析则会有相当不错的效果：以波源不动，人动为例，设波速为V，人的速度为V2。正常频率为f，听到频率为f1。则可以作如下比喻，有一条河，河水匀速下流，下流有某人观察。假设正常的话（人不动），则单位时间流过的水为L长，即流过的量为L中的水量，我设这水量为正常的频率为f，可以知道的是，人若往上走，流过的水量则肯定大于L这一段。还可以进一步假设，设人的速度是水的流速，则流过的水量是2L所含有的，则频率f’=2f。假设人以水流的1/2向上走，则流过的肯定是3/2L，则频率f’=3/2f。很快能得出结论，原来是相对速度中的有关知识。再结合f’={（v±v2）/v}f，很明显当你远离水源时，以水的流速1/2走，则流过的水量是L/2所含有的。则f’=f/2，代入公式正确。假如水的流速远离呢？可以去验证是正确的。波源动，人不动呢！则可做如下比喻，当正常的话，河水单位时间流过某人水流量是L长度中的含水量，依然是如上的假设，只是当水源远离人走时，则水的单位长度的量少了。如果以水的流速1/2向上走，则相当于原L中的水拉长到3/2L，则f’={L/（3/2L）}f，（因为人没动，所以流过的长度为L），得出f’=（L/2L）L=1/2f;当水流靠近人以1/2流速走，则L缩短1/2L，则f’={L/（1/2L）}f=2f，再结合公式，f’={v/（v±v2）}f，很快发现非常吻合。从教学内容来说，照以上讲法，则加入了不少内容。而多普勒效应是I要求的，但是反过来说，笔者如此一讲，学生一次就能明了。而且学生很快能掌握两种方式所造成的结果的机理是不同的。所以，有时适当的拓宽是为了知识的系统性，将有利于学生知识的运用、理解，且能调动学生的学习兴趣，活跃学生的思维。当然这里必须有个适度的问题。

（三）增强和突出形象记忆

对于理解，很多的杂志、报刊介绍学习方法中都特别强调理解。而对于记忆，则往往会采取一种冷淡的态度。笔者以为物理教学中教学生记忆，提倡学生记忆是非常重要的。首先它有很多概念公式需要记，如F=ma，必须记住。否则，你别指望能解出题目，等到解题翻书，那肯定悔之晚矣。其次有很多题型及结论要记，如，弹簧模型、碰撞模型，你得知道如何去分析，往往有些什么运动，物体在何处可能离开弹簧等等。碰撞模型，你得知道是否动量守恒，动能是否守恒，碰撞后各自运动怎样，有哪些碰撞，这些碰撞后的速度怎样？这些东西，平时不积累，到解题时会延缓自己的速度，并且还容易错。最后一定会打击学习物理的学习兴趣。但如何记忆，则老师给学生以帮助、辅导，至少应做一下辅导：1.让学生明确哪些知识、结论一定要记;2.帮助学生记记。如，交流电中εm=nφω，笔者教学生记为“没坏噢”：“没”字的顶，φ的谐音，ω的第一个音。如此结合，学生很快就能记住。然后再把这个公式展开、变化，等等。学生很快就能掌握，如左手定则，右手定则，有句话“力字向左撇，电子向右甩”;3.数形结合。物理中本身就有很多图，如v-t，s-t图等，应教会学生能读图用图。把数据与图形结合起来。图形既形象又生动，一旦掌握，非常适合记忆。如“测电源电动势和内阻”的实验中，在分析误差时，一旦让学生掌握了U-I图，则用图来分析误差，一目了然。

（四）适当运用幽默的语言

在教授物理课时，因它本身抽象。必然有点枯燥，想要调动学生的积极性，幽默的语言是很必要的。当然也要有个度，这个度是能保证为教学服务。如，教到左手定则、右手定则时，笔者说：“说别记错喽，别以为男左女右。”学生笑了，气氛活跃了，效果自然会好点。教到楞次定律中的有关知识，笔者说：“对它，你可以记成‘敌进我退，敌退我追’也可以记成‘相见时难别亦难’，就看你对什么感兴趣了”。在电磁学中有单位H（亨利）Mb（韦伯），笔者说：“此亨利非阿森纳的亨利，此韦伯非国王队的韦伯哟！”在教到光学中的各种现象时，笔者用李白的诗“一道残阳铺水中，半江瑟瑟半江红，可怜九月初三夜，露似珍珠月似弓。”当然，在教学过程中还可以穿插物理学史，这些非一朝一夕可以养成达到，但努力付出总会有回报。

四、结束语

高中物理教学的任务中担负着培养科学素养的重责，而理性思维能力是科学素养中核心的任务之一，理性思维能力很自然地与逻辑思维能力、抽象思维能力联系在一起。再抽象的知识要在人的心中落地、生根，必然会经历过形象思维的过程，必然在学习的习得过程中有着具象的轮廓，否则，抽象的知识将成为无源之水。