物理教學中的形象思維與抽象思維

物理學是由物理概念、物理規律、物理理論所構成的完整的科學體系。其中物理概念是物理學體系的基本要素。物理概念在形式上是抽象的、主觀的，但在內容上則是具體的、客觀的。物理概念的客觀性和具體性決定了物理概念本身隱含著形象性。人們在認識物理世界的過程中，抽象思維與形象思維總是交叉、互補進行的，常常把邏輯推理與形象加工兩種思維方式熔為一爐，提煉出許多既有“理”又有“形”的物理概念，因此抽象思維和形象思維是統一物理思維過程的兩個層次。

一、觀察和實驗是“物”、“理”、“形”三結合的過程

觀察和實驗是物理學的基本方法。俗話說：“物理，物理，‘以物’‘說理’?！薄耙晕铩?，就是通過觀察和實驗觸及客觀世界，“說理”就是對從觀察和實驗中取得經驗材料進行理性加工得到對物的本質認識的過程。具體體現在物理教學中，教師要做到“以物說理”，學生也要做到“即物思理”，“見物明理”。如高中電磁感應定律的導出性實驗中，五個演示實驗裝置，給學生以鮮明的印象，對學生來說，是一種“感性上的具體”。通過比較分析得出五個結論，這些結論都是從實驗事實中抽象出來的種種“規定”，這些規定分別反映了電磁感應現象的一個側面，但每種抽象規定又有它形象的一面，在學生的腦海中同時建立起切割磁感線或磁感線條數變化的種種形象，在這一抽象過程，具體的表象形象轉化為無形的結論，無形的結論又轉化為新的形象?？傊?，是一個形象轉化過程。第三個進程還要把各種“規定”按照其內部聯系綜合起來，借助于磁通量變化這一概念，得出“只要穿過閉合回路的磁通量變化，在回路中就會產生感應電流”這一“思維中的具體”。同時五種形式又綜合為一種新形象，即穿過閉合回路的磁感線條數有增有減的具體形象。這是個形象的再組合過程?？梢?，觀察實驗方法是“物”、“理”、“形”三結過程，以物講理，以理想形，理中有理，形中有理，對感性經驗材料加工，既是運用概念進行判斷和推理過程，又是運用形象變換，形象組合的形象思維過程。

二、數學方法把“式”，“理”，“形”融為一體

數學是物理學的一種最簡潔精確的形式語言，在物理中常用數學公式來描述要領和物理規律，即物理公式。物理公式在形式上具有抽象性的特性，而在內容上又是有形象性的特性，為使學生明確公式的物理意義，我們在揭示物理公式的“理”時，還要挖掘理中之形，使抽象的“理”穿上形象的“衣”，從而達到把抽象化的數學語言與形象化的物理描述統一起來。

應用數學方法進行推理時，純數學推導過程雖然脫離了形象，但推導出的新概念、新規律，又以新的公式所描述，具有新的“理”同時具有新的形象，從整個數學推導過程來看，概念和規律的演變過程同時也是形象的轉化過程。如F=ma，F-ma=0，出現了新的概念ma（慣性力），腦海中展現出大小為ma方向同a相反的假想力，人們想象從地上飛到車上，從靜系飛到動系去觀察研究力的效應，數學形式的變換，導致物理意義的變化，同時形象發生了轉換。

數學方法中的圖像是形象思維與抽象思維的統一體。物理學中的物理圖像既有抽象性的一面，又有形象性的一面，借助于物理圖像既能說明物理量之間的數量關系，而圖像本身又具有非同物理“原型”的變化形象。

三、等效法作為思維過程，也是抽象思維與形象思維互相交叉、互相滲透的過程

物理學中的等效方法是從等同效果出發來研究物理現象，物理過程的一種方法，等效思維過程；也是抽象思維與形象思維互相交叉，互相滲透的過程。如并聯電路的等效電阻、1/ R= 1/R1+1/R2，力的合成等，等效方法的思維過程運用概念抽象思維和形象思維始終是結合在一起，抽象思維作為形象思維的依據，形象思維又對抽象思維補充和深化，運用概念進行判斷，推論得出結論的抽象過程，同時導致了一種形象轉化為另一種形象的過程?？梢?，等效法從形象思維角度來看，實際上是形象的轉化。

四、物理學中的理想化方法是形象思維與抽象思維的明顯結合

理想模型是一種高度抽象的“理想客體”，是以客觀存在為原型的，是對客觀事物一種近似反映，把原型抽象成“模型”的過程，即有科學抽象過程，又有形象轉化過程。如質點，舍去和忽略形狀、大小、轉動等性能，突出了它具有位置和質量的特性，這是抽象過程。同時，在人們頭腦中原型轉化為既有質量又有位置的非同于數學上的點的形象，同樣，如物理學中的剛體、完全彈性體、點電荷，磁感線，電場線等這些“理想模型”都是抽象思維與形象思維相結合的產物。

五、理想實驗也是一種形象思維與抽象思維相互作用的思維過程

理想實驗是以實踐為基礎，以邏輯法則為依據，用思維來展開實驗過程，通過抽象思維來整理和驗證實驗結果，而理想化的儀器、設備和實驗對象的具體形象都必須參加思維過程，在運用概念判斷推理的同時，又調用具體形象的加工組合和變換，邏輯推理滲透著形象變換，形象變換依據于邏輯推理，兩種思維始終是相結合進行的。如伽利略的無摩擦平面運動的理想實驗、建立麥克斯韋方程組的理想實驗，愛因斯坦建立狹義相對論時，曾設計關于同時性的相對性的理想實驗，都是有兩種思維相結合的特點。

學生形成概念，掌握規律必須通過形象思維與抽象思維的結合，在物理教學中實現形象思維與抽象的統一，對教學質量的提高是一個重要問題。當前物理教學中有些教師忽視形象思維，降低形象思維的作用，把形象思維只看是抽象思維的基礎、土壤 前奏，這種看法的實質是把形象思維的具體形象和感性階段的表象等同起來，須知表象雖然反映了事物的事體形象，但都是事物的外部聯系，是感性認識的高級階段，形象思維決不停留在感性階段，而是屬于理性認識階段。形象思維是以運動的觀點看形象、形象的變換、形象的加工、形象的組合，在腦海中映出一幕幕電影，貫串于物理教學的全過程，感知、理解、記憶、運用和發展都留有形象思維的痕跡。