依托物理形象思维 发展学生视觉空间智力

黄顶峰

摘 要：视觉是学生获取物理知识的重要途径，因此在学习物理时要重视图形化信息，增强学生的识图和读图能力，通过分析和思考发展其思维能力，并在此基础之上鼓励学生学以致用，将抽象性问题向形象化思维转化，培养其画图能力，从而发展视觉空间智能.

关键词：高中物理;图形化信息;识图能力;视觉空间智能

视觉是人脑获取信息的最主要渠道，与视觉相关的“图形化信息”更占据重要地位.物理学科教育要强调对学生多元智力的开发，要鼓励学生关注物理图示信息，促进形象化思维向抽象逻辑思维的过渡，逐步发展视觉空间智力.在加德纳的研究中，智力表现为找出或制造难题的能力.视觉空间智力主要指感受、辨认、记忆和改变物体的空间关系，并进行思维的能力.具备视觉空间智力的人，往往具有敏锐的观察力，能够借助于图、表、影像等信息来实现语言文字的转换，拥有良好的方向感和定位感.因此在高中物理教学中，教师要关注学生视觉空间智力的发展.

一、重视图形化信息，发展学生思维力

从人的认知心理来看，视觉是获取知识的最重要途径，一个人头脑中的知识信息，与视觉相关的图形化信息是最多的.在物理教材及课堂教学中，与物理相关的各类图片、图示化信息，是学习物理的宝贵课程资源.如摩擦力图示、平抛运动图示、圆周运动图示、机械能守恒定律、电源电动势及内阻等等物理知识点，都伴有与之相关的各类图示、图表信息.这些图式化信息，便于学生从识图、读图、画图中认识物理现象，理解物理问题，增强视觉空间智能.同样，在每年的高考试题中，带有图示的试题很多，有的是物理关系示意图，有的是物理量相关表格.从这些图示化信息中，学生需要对照物理情境，观察物理图示开动思维，构建物理问题，图示化信息对于解物理题是至关重要的.如某年高考题中的桌球碰撞图、卡诺循环图等，需要学生能够结合图示，去寻找解题突破口，分析问题发生过程，找准物理规律，求解物理量.回到物理教学，与图示信息相关的知识点往往是重要的物理问题.如分子力与分子间距离的图示，不同温度下黑体辐射强度与波长关系图示，光电效應中的电流、电压与颜色光强的关系图示等等.这些图示化信息，对教师和学生而言，都需要通过视觉分析与思考，将文字转换为心理图像.也就是说，先通过形象化思维，再转入逻辑分析，从中发展学生的思维力.

二、借助于图示化信息，增强学生识图、读图能力

在新课标下，对图示化信息的关注，要作为物理课程教学的重点，要结合图形化信息，引领学生由图形来获取信息，对图形化信息进行提炼、分析和判断，加深对物理过程的理解.如对于教材封面上苹果下落的频闪照片，从这个图片中可以获得对自由落体运动的深刻认知.通过观察每个频闪后的苹果位置，利用刻度尺来进行测量不同时段下苹果下落的位移数据，从这些数据中会惊奇的发现，位移之比为1∶3∶5.这一规律，与初速度为零的匀加速直线运动是一致的.同样，在教材中，很多物理问题的呈现与解释，多是由与之相关的的图片、图表、漫画等图示化信息来辅以说明，这些图示化信息，都有其深刻的物理学意义，教师要带领学生去观察这些图示化信息，去体会其内在意义.如一些物理实验中得到的图表数据，为分析、得出物理结论提供依据;在一些物理问题中，借助于数形结合思想，来进行逻辑推理与评价.面对物理问题，教师要指导学生如何通过读图、读题来构建物理图示化情景，来分析这些物理数据关系，从而找出解决物理问题的方法.如某题中，在地面同一位置抛出两个小球A、B，分别落在两个点M、N.两球在空中的最高点相同，空气阻力不计，试比较两物的运动时间.在对该题进行求解分析时，我们通过图示化表征信息，可以分析A、B两球的抛出倾角不同，抛出最高点相同，但在下落点射程不同.这些信息，就可以为求解运动时间提供依据.同样，面对高中物理题目，对于题目中的图示化信息，要尝试深刻挖掘.如某题中，平面内，一白球与静止的黑球碰撞，两球质量相等，根据碰撞图示来分析系统损失的动能，占碰撞前动能的百分比.初看该题，似乎难度很大，但从图示中，白球水平碰撞灰黑，两者以对称性方式运动，两球的运动夹角约为60°，根据动量守恒，可以推算两球碰撞后的速度与碰前速度关系，为推算动能之比创造条件.

三、鼓励学生画图，发展视觉空间智能

在物理问题分析中，除了分析题目中给出的图示化信息外，教师还要指导学生根据题意，进行形象化思维，并对物理问题进行画图，引导学生能够从物理表述中发展视觉空间智能.画图是对抽象性问题向形象化思维转换的过程，学生在用图、画图中，通过图形化信息，来加深对物理问题的理解，提高逻辑思维力.一道题在求解时，学生需要对原题题意进行思考，构建物理模型，将这些问题模型化、形象化.通过画图方式来实现物理问题的“图景化”呈现.通常，思考和解决物理问题，其思维过程有两个阶段.一是，先读题，从整体审题并分析题设条件，提炼与题目相关的隐藏信息，并根据物理模型、物理图像来构建问题情境.二是，定量分析.根据题意分析，拟采用那些物理知识、物理定律来求解.如果学生缺失应有的画图意识、画图能力，无法对物理题意进行图景化呈现，则难以找准解题思路，也难以正确求解物理问题.画图，可以是画出物理过程示意图，也可以是物理解题模型图，在画图中，要结合物理量，构建相应的物理情境.如分析斜面受力，分析电路图电流、电压的变化，画出等效电路图，电流或电压随时间变化图像等.在受力分析时，将研究对象看作质点，分析各方向受力、合力图示.在运动过程示意图中，需要分析运动状态、运动轨迹等;在物理量关系图像中，需要分析某点、某时的状态信息，求解相应物理量.

总之，爱因斯坦提出：“我们在思考问题时，不是用语言来思考，而是用活动的跳跃来形象化思考.”在物理教学中，形象化思维与图示化信息紧密关联，借助于图示化信息，让学生从中去观察、去分析、去推断，渐进发展视觉空间智力.

参考文献：

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[2]张怀明.培养视觉——空间智能，提升物理核心素养[J].新课程导学，2018（5）：46.

[3]肖紫珍，廖婷.物理教学中空间形象思维能力的培养[J].中学物理教学参考，2018（14）：8-9.