浅谈高中物理形象思维教学

作 者:

作者简介:
邢雪梅,青岛市崂山区第一中学。

原文出处:
山东教育(中学刊)

内容提要:


期刊代号:G36
分类名称:中学物理教与学
复印期号:2011 年 08 期

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      一般人认为:文艺家用形象思维,科学家用抽象思维。还有一些人认为,形象思维是初级思维,抽象思维是高级思维,到了高中阶段,应主要培养学生的抽象思维。这是一种片面的认识。

      形象思维是以表象为思维材料而进行的思维。形象思维具有形象性、跳跃性、动态性、粗略性和创造性等特点。抽象思维是以概念为思维材料而进行的思维。抽象思维具有抽象性和概括性、逻辑性和系统性、线型性和精确性等特点。人在认识世界的时候,先有形象思维,后有逻辑思维。但是有了逻辑思维之后,形象思维并不等于完成了任务,形象思维在逻辑思维的基础上是继续发展的。

      如果我们在高中物理教学中仅仅以培养学生的抽象思维为核心,忽视学生形象思维的培养,就会造成学生思维的片面性,直接导致学生大脑中构筑不出与物理知识相对应的物理图景,不能形成物理过程的动态形象,不会运用形象思维分析和解决问题,进而感到物理抽象、枯燥、难学。因此,在物理教学中加强形象思维的培养非常重要。

      一、形象思维在物理学中的作用

      很多物理学家都是用形象思维来思考问题的,物理学中很多重大的发现也都离不开形象思维。爱因斯坦就曾经说:“我思考问题时,不是用语言进行思考,而是用活动的跳跃的形象进行思考,当这种思考完成以后,我要花很大力气把它们转换成语言。”在科学史上,许多重大的发现都与形象思维相联系。

      对于物理学而言,形象思维具有不可忽视的作用。这种作用主要表现在如下几个方面:

      1.形象思维是提出物理假说的重要途径。

      2.形象思维为学习物理提供形象支持。

      3.形象思维便于对物理问题的整体把握和定性分析。

      4.形象思维常常能唤起直觉,诱发灵感,促进创造性思维的发展。

      二、高中物理形象思维教学策略

      形象思维在物理学习中有着重要的作用。实验研究表明:中学生在物理活动中唤起多种物理图景及对其变换的能力是学好物理的一个重要条件。那么,怎样来进行高中物理形象思维教学呢?

      1.丰富学生的表象储备,增加形象思维素材

      (1)重视实验

      物理学是一门实验科学,实验不仅是物理学重要的研究方法和途径,而且物理实验的装置、实验的过程、展示的现象等可以为学生提供丰富、生动、直观的物理形象。充分开展实验教学,是帮助学生储备丰富的物理形象的有效途径。开足开齐演示实验、分组实验,积极创设条件,创造性地开发随堂实验、课外小实验、课外探究实验等,是值得我们努力的工作。我们都有这样的经验:有时一个概念讲很多遍,学生就是记不住,物理实验展示的图景却能让学生经久难忘。有关研究发现,主管形象记忆的右脑记忆量是主管抽象记忆的左脑记忆量的百万倍。人们对图形的识别几乎是瞬时的。这是不是值得我们注意的现象呢?

      (2)发挥多媒体教学的优势

      有些物理现象,不宜观察,或者在中学里还无法用实验来演示,则可以借助于挂图、模型、投影、录像、多媒体课件等现代化教学手段。采用这些措施展现的实验虽然同实际事物有一定差距,但也能给学生提供直观的形象,对培养学生形象思维能力有独特的作用。

      此外,认知心理学的研究表明,形象思维中运用的形象知识有不同的形式和种类,有的是由经验直接概括后形成的,如电路图、光路图、受力图等;另一类是在物理概念的主导下对原有形象加工再造而形成的新形象,如电场线、磁感线等。对于第二类物理形象,可以发挥多媒体教学的优势。

      例如,关于电场线的教学,一般采用实验模拟的办法:把头发屑撒在蓖麻油里,加上电场,微屑的排布显示出电场的分布情况,用来模拟电场线。但这样做常常让学生产生误解,认为电场线是客观存在的。在进行这部分内容教学的时候,笔者作了如下处理:

      先根据孤立点电荷的场强公式画出点电荷+Q周围某点的场强(用有箭头的线段表示),然后再显示同一圆周上各点的场强,接着显示外层空间的场强分布情况,如图1。在图1的基础上变换出图2,并提出电场线的概念(同理可以变换出负场源点电荷的电场线分布情况,如图3)。这样处理可以让学生体会到电场线是描述电场强弱和方向的形象工具这一本质,并能建立起关于电场的鲜明形象。

      

      那么,当某一空间同时存在等量异(同)种电荷的时候,电场又是怎样分布的呢?可以先在等量异(同)种电荷的周围找几个特殊点,分别画出每个场源电荷在这些点的场强,然后进行矢量合成,最后画出图4(或图5)。不过,这样形成的图4(或图5)是静态的,与图2、图3是分立并列的,看不出它们之间的联系。如果再用动画的形式展示两个孤立等量异(同)种点电荷从“无穷远”处逐渐靠近的过程中,它们的电场线在图2(或图3)的基础上渐渐发生变形,最后变成图4(或图5)的形状,学生会有一种豁然开朗的感觉,这些物理形象就相互联系起来了。

      

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