物理教學(xué)中抽象問題形象化的途徑

摘 要：抽象思維和形象思維是分析解決物理問題的兩種基本思維形態(tài)。在物理教學(xué)中通過各種途徑將抽象物理問題形象化，有助于教師突破教學(xué)難點(diǎn)，有助于學(xué)生抽象思維和形象思維的互化。精心準(zhǔn)備各種形象化途徑是教師進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)及確保教學(xué)成功的關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞：抽象思維；形象思維；抽象問題形象化；途徑

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-6148(2008)6(S)-0021-3

我們知道，形象思維與抽象思維是兩種基本的思維形態(tài)。抽象思維是建立在形象思維基礎(chǔ)之上的高級(jí)思維方式，可以解決本質(zhì)、規(guī)律等問題，它具有精確、簡(jiǎn)單、以點(diǎn)代面的特點(diǎn)；形象思維是運(yùn)用圖形或圖像形成概念，借助于具體形象、具體的事物或具體場(chǎng)景進(jìn)行的推理活動(dòng)，但形象思維對(duì)概念的理解是殘缺不全的，解決經(jīng)驗(yàn)尚可，解決理論問題就不可靠了，同時(shí)也力不從心了。所以這兩種思維方式應(yīng)是相互依存的，例如，物理學(xué)中所有的形象模型，如電場(chǎng)線、磁感線、原子結(jié)構(gòu)的湯姆生棗糕模型或盧瑟福行星模型，都是物理學(xué)家抽象和形象思維結(jié)合的產(chǎn)物。

而在物理教學(xué)當(dāng)中，要有效地解決這個(gè)問題，筆者認(rèn)為可以通過下列途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)：

1 可以通過在實(shí)踐中積累的大量有價(jià)值的教學(xué)片斷，用生活化的物理將抽象問題形象化

教學(xué)片斷是教師在長(zhǎng)期的教學(xué)實(shí)踐中總結(jié)出的富有代表性的教學(xué)材料，它可以是一個(gè)類比，一個(gè)生活事件，一個(gè)故事等。例如，電場(chǎng)的存在歷來(lái)是一個(gè)很抽象的概念，如果教師僅僅給出電場(chǎng)是存在于電荷周圍的一種特殊物質(zhì)就一帶而過，學(xué)生是很難理解的，對(duì)此給出下面一個(gè)類比事例很有借鑒意義。在黑暗的房間里有一支燃燒的蠟燭，蠟燭的周圍彌漫著光，視力正常的人能感受到光，而瞎子因?yàn)橐曈X器官的失靈卻感受不到光，但不管怎樣蠟燭周圍的光總是存在的；同樣在電荷的周圍存在著電場(chǎng)，我們感受不到它的存在也是因?yàn)槲覀儧]有感受電場(chǎng)的器官，但是我們卻可使用試探電荷來(lái)檢驗(yàn)電場(chǎng)的存在。通過這樣一個(gè)形象的類比解釋，抽象的電場(chǎng)概念被形象化了，學(xué)生對(duì)電場(chǎng)的客觀存在性是很容易接受的。還有，在對(duì)加速度概念的應(yīng)用時(shí)，學(xué)生往往對(duì)這樣一個(gè)問題感到困惑：一個(gè)質(zhì)點(diǎn)做單向直線運(yùn)動(dòng)，加速度方向始終與速度方向相同，但當(dāng)加速度的大小逐漸減小的零，則質(zhì)點(diǎn)的速度如何變化？如果教師僅按照理論這樣講解：因?yàn)榧铀俣萢和速度v始終同方向，故質(zhì)點(diǎn)做加速運(yùn)動(dòng)，速度不斷增大；當(dāng)加速度a減小為零時(shí)，質(zhì)點(diǎn)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，速度最后達(dá)到最大值。實(shí)際上學(xué)生在聽了教師這樣的講解頭腦中可能還在狡辯：“可是加速度是減小的啊，速度怎么會(huì)增大呢？”這時(shí)候，教師可以用生活中與這個(gè)問題相近的事例進(jìn)行形象類比，問題會(huì)很快得到解決。筆者在突破這個(gè)教學(xué)難點(diǎn)的時(shí)候曾用到下面一個(gè)經(jīng)典事例，效果很不錯(cuò)。某同學(xué)在高一學(xué)年身高增加了4cm，高二學(xué)年身高增加了3cm，高三學(xué)年身高增加了1cm，上大學(xué)以后身高不增加了，可見盡管該學(xué)生的身高增長(zhǎng)的“加速度”越來(lái)越小，幅度越來(lái)越慢，但他的身高依然在增高。一個(gè)不是從事教育工作的朋友和筆者在一次交談中，他個(gè)人認(rèn)為能把抽象的知識(shí)用形象的語(yǔ)言表達(dá)出來(lái)，傳授給學(xué)生，使學(xué)生愛聽愛學(xué)的老師就是好老師，他的觀點(diǎn)盡管不全面但很中肯。

2 精彩的實(shí)驗(yàn)也是將抽象問題形象化的有效途徑之一

在物理課堂教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)一方面能培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和激發(fā)學(xué)生的求知欲，另一方面能創(chuàng)設(shè)學(xué)生有效掌握知識(shí)的學(xué)習(xí)環(huán)境。能使學(xué)生在注意力高度集中的情況下，處于教師創(chuàng)設(shè)的情景中達(dá)到“我看了，記住了；我做了，理解了”，這正是教師演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)?zāi)苓_(dá)到的效果，而課堂教學(xué)中教師如果對(duì)該做的實(shí)驗(yàn)不做，一帶而過講出結(jié)論，忽視了課堂的探究過程，學(xué)生往往處于“我聽了，忘記了”的狀態(tài)，這些情況筆者在教學(xué)實(shí)踐中有深刻地體會(huì)。例如，在講到失重現(xiàn)象中的“完全失重”時(shí)，筆者曾用過下面一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)。在一個(gè)平底吊盤上放一個(gè)重物m，把一張薄紙條A的一端壓在重物m和吊盤之間，如圖1所示，紙條盡量窄且不很結(jié)實(shí)，當(dāng)抽動(dòng)一端時(shí)，紙條輕易地被拉斷。實(shí)驗(yàn)時(shí)，一只手把紙條的另一端固定，另一只手提著盤的吊線B（也可以請(qǐng)學(xué)生上講臺(tái)來(lái)幫助教師完成此實(shí)驗(yàn)）。先用手提著盤和重物慢慢下降，則紙條先被拉緊，接著就斷裂了，這是因?yàn)榧垪l被重物壓著的一端存在靜摩擦力的作用。第二次換一張同樣的紙條，把紙條的一端壓在重物和盤之間，另一端固定，但是提吊線B的手突然放開，使盤和重物同時(shí)自由下落，可以看到紙條不但沒有被拉斷而且完好如初。這是因?yàn)樽杂上侣溥^程中重物完全失重，不受盤的支持力，其反作用力--重物對(duì)盤的壓力也就消失了，使靜摩擦力不復(fù)存在，因此可以從容地拉出紙條。該實(shí)驗(yàn)可以形象的演示“完全失重”現(xiàn)象。還有，在講到“自感”現(xiàn)象時(shí)，可用如圖實(shí)驗(yàn)裝置讓學(xué)生親身體驗(yàn)自感所產(chǎn)生的瞬間高壓。當(dāng)開關(guān)接通時(shí)，電池和鎮(zhèn)流器構(gòu)成閉合電路，產(chǎn)生穩(wěn)定的電流。接通開關(guān)，讓學(xué)生把兩手指分別按在兩只銅片上，在斷開開關(guān)的一瞬間，鎮(zhèn)流器中的線圈將產(chǎn)生很大的自感電動(dòng)勢(shì)，與鎮(zhèn)流器相連的兩個(gè)銅片間形成瞬間高壓，學(xué)生將發(fā)出一聲尖叫!兩節(jié)小小的電池，竟能產(chǎn)生如此高的電壓，讓學(xué)生感到不可思議！這些親身體驗(yàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝過教師單一的說(shuō)教。因此，讓學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)環(huán)境，在教師的引導(dǎo)下，通過觀察、實(shí)驗(yàn)、操作等親身實(shí)踐體驗(yàn)，主動(dòng)去探索新知識(shí)、獲取新知識(shí)，這正是抽象問題形象化的有效途徑之一。

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3 幽默風(fēng)趣的板書板畫能對(duì)抽象問題形象化起到出奇制勝的作用

教學(xué)簡(jiǎn)筆畫是一種情景圖示，它以生動(dòng)、直觀、形象、簡(jiǎn)縮、夸張等形式表現(xiàn)出來(lái)，能準(zhǔn)確地揭示事物的本質(zhì)，從而幫助學(xué)生建立思考問題的物理情景，學(xué)生不但易于理解，而且記憶深刻。例如，在講完光的反射定律之后，給出下面一個(gè)結(jié)合生活實(shí)際的例題很有借鑒意義。如果在有路燈的房前有一灘水，到了晚上，人們朝房子房子方向走時(shí)，能借助路燈的光看清這灘水；而從房子出來(lái)向外走時(shí)，卻看不到這灘水。那么向外走的人怎樣才能看到看清這灘水而避免踩入水中？教師在學(xué)生思考的時(shí)候畫了一幅該情景的簡(jiǎn)筆畫。這個(gè)問題學(xué)生都有切身體會(huì)，但一時(shí)想不出好辦法。等學(xué)生思考了一會(huì)兒，教師一言未發(fā)，只在黑板簡(jiǎn)單添了一個(gè)彎腰行走的人和一條進(jìn)入人眼的光線。此時(shí)無(wú)聲勝有聲，學(xué)生頓時(shí)豁然開朗。一個(gè)抽象的光學(xué)問題就這樣被形象化了。

4 以現(xiàn)代多媒體技術(shù)為核心的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)是實(shí)現(xiàn)抽象問題形象化的新途徑

計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)將圖示、聲音、動(dòng)畫、視頻影像等多種形式有機(jī)地融為一體，實(shí)現(xiàn)了有聲可視。它的物理模擬和可重復(fù)性，使創(chuàng)設(shè)的物理情景更加豐富多彩，使物理教學(xué)更加形象化，以生動(dòng)形象的視聽效果，模擬再現(xiàn)一些物理現(xiàn)象、物理過程，將瞬息即逝的短暫過程或現(xiàn)象延緩、拉長(zhǎng)、重現(xiàn)，做到動(dòng)中有靜、靜中有動(dòng)，不但物理情景非常鮮明形象，而且可以無(wú)限地延伸學(xué)生的各種感官，拓寬感受的時(shí)空領(lǐng)域。解決物理問題時(shí)，若能提供一定量的動(dòng)態(tài)物理情景，展示動(dòng)態(tài)的物理過程，當(dāng)它與大腦中儲(chǔ)存的對(duì)該事物的已有感知一致或相近時(shí)，原有的感知記憶就會(huì)被激活，就能使新舊知識(shí)處于“共振”狀態(tài)，思維被最大限度地激發(fā)，從而使學(xué)生處于最佳思維狀態(tài)，更容易實(shí)現(xiàn)抽象問題形象化。該途徑目前在物理教學(xué)中應(yīng)用相當(dāng)廣泛，這里就不再舉例說(shuō)明了。

5 “學(xué)以致用，實(shí)踐出真知”也能有效實(shí)現(xiàn)抽象問題形象化這一目的

俗話說(shuō)，“要知道梨子的味道，最好親自嘗一嘗”。學(xué)生通過課堂學(xué)習(xí)對(duì)物理概念或規(guī)律有了一個(gè)初步感知后，可通過課堂與課后實(shí)踐結(jié)合使學(xué)生對(duì)抽象知識(shí)的理解更加立體形象。例如，在學(xué)習(xí)了“圓周運(yùn)動(dòng)”后，筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)“繩子拉小球”模型在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)的最高點(diǎn)有一個(gè)最小速度的理解總出現(xiàn)問題，于是在課堂上介紹了“水流星”裝置，要求學(xué)生課后分組去制作簡(jiǎn)易“水流星”，下節(jié)課展示表演。出乎我的意料，學(xué)生制作的積極性很高，幾乎每個(gè)小組都有自己的作品，制作材料也是五花八門，有用一次性杯子的，有用易拉罐的等等。在課堂上選了三個(gè)組的作品進(jìn)行了表演，有表演成功的，也有表演失敗的，成功的介紹經(jīng)驗(yàn)，失敗的總結(jié)原因。通過學(xué)生自己的實(shí)踐，原本在他們腦海中模糊抽象的知識(shí)就會(huì)更加形象豐滿，難點(diǎn)不攻自破。

總之，通過一定的途徑，有效地實(shí)現(xiàn)抽象問題形象化，有利于教師“傳道、授業(yè)、解惑”，有利于培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維和形象思維。最終使學(xué)生能將具體問題抽象化，即讓學(xué)生在有了親身體驗(yàn)的情況下具備將一個(gè)具體的物理問題通過建立抽象模型并最終解決的能力，讓抽象思維和形象思維外化為學(xué)生解決問題的行為習(xí)慣。

參考文獻(xiàn)：

［1］梁旭編著《中學(xué)物理教學(xué)藝術(shù)研究》，浙江大學(xué)出版社，2005年4月；

［2］陶洪著《物理實(shí)驗(yàn)論》，廣西教育出版社，2007年2月。

(欄目編輯黃懋恩)