形象思維是運(yùn)用已有表象進(jìn)行的思維活動(dòng),它要解決的問(wèn)題是把思想形象化,或者建立一個(gè)新的形象體系,解決問(wèn)題的方式是想象活動(dòng),形象是無(wú)力思維中的最高形式,無(wú)理想象是指根據(jù)已有物理表象進(jìn)行再現(xiàn),物理情景或創(chuàng)新的過(guò)程。物理想象按層次可分為物理再現(xiàn)想象和物理創(chuàng)新造性想象,再現(xiàn)想象是創(chuàng)造的基礎(chǔ),物理創(chuàng)造形象又是物理假說(shuō)的重要環(huán)節(jié),許多重大的物理發(fā)現(xiàn)無(wú)一不是建立在物理創(chuàng)造性想象基礎(chǔ)上的,如麥克斯韋的電磁理論,盧瑟福的原子核式模型等,學(xué)生形象思維能力的培養(yǎng)主要是靠再現(xiàn)想象與創(chuàng)造性想象來(lái)實(shí)現(xiàn)的。要培養(yǎng)學(xué)生的物理創(chuàng)造性想象,首先得培養(yǎng)學(xué)生的物理再現(xiàn)想象。
物理想象按內(nèi)容又可分為:時(shí)空想象、理想化想象、物力圖景想象。圖景想象是物理再現(xiàn)想象的核心。再現(xiàn)想象是形象思維的關(guān)鍵。而物理圖景又可分為“靜態(tài)圖景”(物理形象、狀態(tài))和“動(dòng)態(tài)圖景”(物理過(guò)程、現(xiàn)象)。在教學(xué)過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)“靜態(tài)圖景”的再現(xiàn)想象還可以,但是對(duì)“動(dòng)態(tài)圖景”的再現(xiàn)想象明顯較差,究其原因主要是頭腦中的動(dòng)態(tài)物理表象積累較少,由于傳統(tǒng)教學(xué)手段的局限性,過(guò)去我們教師能提供形象的動(dòng)態(tài)物理表象手段,只是演示實(shí)驗(yàn)和物理錄像。物理錄像片源較少,而演示實(shí)驗(yàn)往往只有坐在教室前面的同學(xué)才能看到,并且觀察能力較強(qiáng)的才能達(dá)到想象的要求。
想象是人們大腦對(duì)已有的事物形象進(jìn)行加工改進(jìn)形成事物新形象的一種實(shí)踐活動(dòng),把想象運(yùn)用到實(shí)驗(yàn)就有了“想象實(shí)驗(yàn)”和“實(shí)驗(yàn)想象”,所謂“想象實(shí)驗(yàn)”,即在人們大腦中依據(jù)一定的規(guī)律模擬實(shí)驗(yàn)過(guò)程。而“實(shí)驗(yàn)想象”是人們?cè)诖竽X中,對(duì)原有的實(shí)驗(yàn)再現(xiàn)加工深化等過(guò)程。在教學(xué)中恰當(dāng)運(yùn)用“想象實(shí)驗(yàn)”和“實(shí)驗(yàn)想象”,對(duì)學(xué)生知識(shí)的掌握,形象思維能力的培養(yǎng),有著重要的影響。本文就通過(guò)“想象實(shí)驗(yàn)”和“實(shí)驗(yàn)想象”在初中物理教學(xué)中的應(yīng)用,進(jìn)行了簡(jiǎn)單的討論。
一、通過(guò)“想象實(shí)驗(yàn)”可以彌補(bǔ)器材實(shí)驗(yàn)的薄弱之處
在物理教學(xué)中,有一些內(nèi)容,是無(wú)法用實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證的,這就需要教師要努力創(chuàng)設(shè)情境,引導(dǎo)學(xué)生借助“想象實(shí)驗(yàn)”來(lái)完成教學(xué)任務(wù),如牛頓第一定律教學(xué)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn),讓小車從斜面上相同高度處滑下,第一次滑到鋪毛巾的平面上,小車移動(dòng)較短距離即停住;第二次滑到鋪有棉布的平面上,小車移動(dòng)稍長(zhǎng)距離后停?。坏谌位侥景迤矫嫔?,小車移動(dòng)較長(zhǎng)距離才停住。下面的實(shí)驗(yàn)怎么做呢,既沒(méi)有無(wú)摩擦的足夠長(zhǎng)的板,也不能使空氣對(duì)小車的阻力為零,那么如何來(lái)說(shuō)明在光滑平面上運(yùn)動(dòng)的小車不會(huì)停止,而是永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去?這就要用“想象實(shí)驗(yàn)”來(lái)引導(dǎo)學(xué)生思考:從以上三次實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)小車受到的阻力小一點(diǎn),小車移動(dòng)距離就遠(yuǎn)一點(diǎn),阻力更小一點(diǎn),小車移動(dòng)的距離就更遠(yuǎn),阻力小到零,小車就可能永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去,反過(guò)來(lái)再說(shuō),沒(méi)有阻力小車怎么會(huì)慢下來(lái)?不慢下來(lái)小車就在做勻速運(yùn)動(dòng),利用以上的器材實(shí)驗(yàn)和想象實(shí)驗(yàn),學(xué)生基本上能接受牛頓第一定律。當(dāng)然教師最后要說(shuō)明,牛頓第一定律雖然不能驗(yàn)證,但是沒(méi)有反例的,從邏輯上說(shuō)這是不完全歸納,從物理思維上來(lái)說(shuō),可認(rèn)為是真理。
二、通過(guò)“實(shí)驗(yàn)想象”幫助學(xué)生不斷構(gòu)建新的實(shí)驗(yàn)情景,培養(yǎng)學(xué)生的形象思維能力
有許多物理實(shí)驗(yàn),知道結(jié)論可以分析,也能夠驗(yàn)證,卻很難顯示實(shí)驗(yàn)的直觀過(guò)程,此時(shí),對(duì)實(shí)驗(yàn)的想象就必不可少。例如:紅墨水在水中擴(kuò)散的實(shí)驗(yàn),看到的現(xiàn)象是一滴紅墨水滴入一杯清水中,過(guò)一段時(shí)間,紅色水慢慢擴(kuò)大,最后均勻地染紅整杯水。這個(gè)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象和結(jié)論是清楚的,還能在現(xiàn)有條件下直接觀察到真實(shí)的分子運(yùn)動(dòng)規(guī)律。所以教師就要指導(dǎo)學(xué)生,想象清水的分子是一個(gè)個(gè)的紅色小球,原先這些白、紅色小球分開(kāi),后來(lái)小球不停地運(yùn)動(dòng),不停地互相碰撞,碰撞中進(jìn)入對(duì)方,最后看不出哪邊是白的,這就是小球的擴(kuò)散。當(dāng)然,分子不是小球,分子間的碰撞也不同于小球的碰撞,重力對(duì)分子的影響不像對(duì)小球的影響那么大,作為最初理解分子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律是十分有益的,這種學(xué)習(xí)方法掌握好了,對(duì)以后學(xué)習(xí)會(huì)有好處。
三、通過(guò)“實(shí)驗(yàn)想象”,引導(dǎo)學(xué)生深入理解實(shí)驗(yàn)的內(nèi)涵
只有讓學(xué)生理解的知識(shí),才能真正變成學(xué)生自己的知識(shí),為今后的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。例如,在研究影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱因素時(shí),在做完實(shí)驗(yàn)并且得出結(jié)論后,還應(yīng)該思考一個(gè)問(wèn)題:磁性強(qiáng)弱與電流有關(guān),比較好理解,因?yàn)閵W斯特實(shí)驗(yàn)已證明電流周圍存在磁場(chǎng),電流大磁性強(qiáng)。那么,同樣大小的電流,為何線圈匝數(shù)多,磁性就強(qiáng)呢?匝數(shù)的真實(shí)含義是什么?這里教師可以引導(dǎo)學(xué)生探究這個(gè)疑問(wèn),激發(fā)其想象力。經(jīng)過(guò)師生雙方充分探討,在總結(jié)如下:設(shè)導(dǎo)線中電流為I,導(dǎo)線繞一圈,環(huán)繞電流為I;導(dǎo)線繞兩圈,環(huán)繞電流就變?yōu)?I;若導(dǎo)線繞n圈,則環(huán)繞電流為nI。所以,線圈匝數(shù)的增加,實(shí)質(zhì)上是環(huán)繞面電流的增大,即實(shí)際上是相當(dāng)于面電流增大。這樣,學(xué)生的理解就更深一層,也不需死記硬背。
總之,實(shí)驗(yàn)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的物理形象思維,特別是物理想象力有著十分明顯的作用。這正是實(shí)驗(yàn)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生無(wú)力形象思維中想象力的特色所在。