依托物理形象思維 發(fā)展學(xué)生視覺空間智力

黃頂峰

(江蘇省海門實(shí)驗(yàn)學(xué)校 226100)

視覺是人腦獲取信息的最主要渠道，與視覺相關(guān)的“圖形化信息”更占據(jù)重要地位.物理學(xué)科教育要強(qiáng)調(diào)對學(xué)生多元智力的開發(fā)，要鼓勵學(xué)生關(guān)注物理圖示信息，促進(jìn)形象化思維向抽象邏輯思維的過渡，逐步發(fā)展視覺空間智力.在加德納的研究中，智力表現(xiàn)為找出或制造難題的能力.視覺空間智力主要指感受、辨認(rèn)、記憶和改變物體的空間關(guān)系，并進(jìn)行思維的能力.具備視覺空間智力的人，往往具有敏銳的觀察力，能夠借助于圖、表、影像等信息來實(shí)現(xiàn)語言文字的轉(zhuǎn)換，擁有良好的方向感和定位感.因此在高中物理教學(xué)中，教師要關(guān)注學(xué)生視覺空間智力的發(fā)展.

一、重視圖形化信息，發(fā)展學(xué)生思維力

從人的認(rèn)知心理來看，視覺是獲取知識的最重要途徑，一個人頭腦中的知識信息，與視覺相關(guān)的圖形化信息是最多的.在物理教材及課堂教學(xué)中，與物理相關(guān)的各類圖片、圖示化信息，是學(xué)習(xí)物理的寶貴課程資源.如摩擦力圖示、平拋運(yùn)動圖示、圓周運(yùn)動圖示、機(jī)械能守恒定律、電源電動勢及內(nèi)阻等等物理知識點(diǎn)，都伴有與之相關(guān)的各類圖示、圖表信息.這些圖式化信息，便于學(xué)生從識圖、讀圖、畫圖中認(rèn)識物理現(xiàn)象，理解物理問題，增強(qiáng)視覺空間智能.同樣，在每年的高考試題中，帶有圖示的試題很多，有的是物理關(guān)系示意圖，有的是物理量相關(guān)表格.從這些圖示化信息中，學(xué)生需要對照物理情境，觀察物理圖示開動思維，構(gòu)建物理問題，圖示化信息對于解物理題是至關(guān)重要的.如某年高考題中的桌球碰撞圖、卡諾循環(huán)圖等，需要學(xué)生能夠結(jié)合圖示，去尋找解題突破口，分析問題發(fā)生過程，找準(zhǔn)物理規(guī)律，求解物理量.回到物理教學(xué)，與圖示信息相關(guān)的知識點(diǎn)往往是重要的物理問題.如分子力與分子間距離的圖示，不同溫度下黑體輻射強(qiáng)度與波長關(guān)系圖示，光電效應(yīng)中的電流、電壓與顏色光強(qiáng)的關(guān)系圖示等等.這些圖示化信息，對教師和學(xué)生而言，都需要通過視覺分析與思考，將文字轉(zhuǎn)換為心理圖像.也就是說，先通過形象化思維，再轉(zhuǎn)入邏輯分析，從中發(fā)展學(xué)生的思維力.

二、借助于圖示化信息，增強(qiáng)學(xué)生識圖、讀圖能力

在新課標(biāo)下，對圖示化信息的關(guān)注，要作為物理課程教學(xué)的重點(diǎn)，要結(jié)合圖形化信息，引領(lǐng)學(xué)生由圖形來獲取信息，對圖形化信息進(jìn)行提煉、分析和判斷，加深對物理過程的理解.如對于教材封面上蘋果下落的頻閃照片，從這個圖片中可以獲得對自由落體運(yùn)動的深刻認(rèn)知.通過觀察每個頻閃后的蘋果位置，利用刻度尺來進(jìn)行測量不同時(shí)段下蘋果下落的位移數(shù)據(jù)，從這些數(shù)據(jù)中會驚奇的發(fā)現(xiàn)，位移之比為1∶3∶5.這一規(guī)律，與初速度為零的勻加速直線運(yùn)動是一致的.同樣，在教材中，很多物理問題的呈現(xiàn)與解釋，多是由與之相關(guān)的的圖片、圖表、漫畫等圖示化信息來輔以說明，這些圖示化信息，都有其深刻的物理學(xué)意義，教師要帶領(lǐng)學(xué)生去觀察這些圖示化信息，去體會其內(nèi)在意義.如一些物理實(shí)驗(yàn)中得到的圖表數(shù)據(jù)，為分析、得出物理結(jié)論提供依據(jù)；在一些物理問題中，借助于數(shù)形結(jié)合思想，來進(jìn)行邏輯推理與評價(jià).面對物理問題，教師要指導(dǎo)學(xué)生如何通過讀圖、讀題來構(gòu)建物理圖示化情景，來分析這些物理數(shù)據(jù)關(guān)系，從而找出解決物理問題的方法.如某題中，在地面同一位置拋出兩個小球A、B，分別落在兩個點(diǎn)M、N.兩球在空中的最高點(diǎn)相同，空氣阻力不計(jì)，試比較兩物的運(yùn)動時(shí)間.在對該題進(jìn)行求解分析時(shí)，我們通過圖示化表征信息，可以分析A、B兩球的拋出傾角不同，拋出最高點(diǎn)相同，但在下落點(diǎn)射程不同.這些信息，就可以為求解運(yùn)動時(shí)間提供依據(jù).同樣，面對高中物理題目，對于題目中的圖示化信息，要嘗試深刻挖掘.如某題中，平面內(nèi)，一白球與靜止的黑球碰撞，兩球質(zhì)量相等，根據(jù)碰撞圖示來分析系統(tǒng)損失的動能，占碰撞前動能的百分比.初看該題，似乎難度很大，但從圖示中，白球水平碰撞灰黑，兩者以對稱性方式運(yùn)動，兩球的運(yùn)動夾角約為60°，根據(jù)動量守恒，可以推算兩球碰撞后的速度與碰前速度關(guān)系，為推算動能之比創(chuàng)造條件.

三、鼓勵學(xué)生畫圖，發(fā)展視覺空間智能

在物理問題分析中，除了分析題目中給出的圖示化信息外，教師還要指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)題意，進(jìn)行形象化思維，并對物理問題進(jìn)行畫圖，引導(dǎo)學(xué)生能夠從物理表述中發(fā)展視覺空間智能.畫圖是對抽象性問題向形象化思維轉(zhuǎn)換的過程，學(xué)生在用圖、畫圖中，通過圖形化信息，來加深對物理問題的理解，提高邏輯思維力.一道題在求解時(shí)，學(xué)生需要對原題題意進(jìn)行思考，構(gòu)建物理模型，將這些問題模型化、形象化.通過畫圖方式來實(shí)現(xiàn)物理問題的“圖景化”呈現(xiàn).通常，思考和解決物理問題，其思維過程有兩個階段.一是，先讀題，從整體審題并分析題設(shè)條件，提煉與題目相關(guān)的隱藏信息，并根據(jù)物理模型、物理圖像來構(gòu)建問題情境.二是，定量分析.根據(jù)題意分析，擬采用那些物理知識、物理定律來求解.如果學(xué)生缺失應(yīng)有的畫圖意識、畫圖能力，無法對物理題意進(jìn)行圖景化呈現(xiàn)，則難以找準(zhǔn)解題思路，也難以正確求解物理問題.畫圖，可以是畫出物理過程示意圖，也可以是物理解題模型圖，在畫圖中，要結(jié)合物理量，構(gòu)建相應(yīng)的物理情境.如分析斜面受力，分析電路圖電流、電壓的變化，畫出等效電路圖，電流或電壓隨時(shí)間變化圖像等.在受力分析時(shí)，將研究對象看作質(zhì)點(diǎn)，分析各方向受力、合力圖示.在運(yùn)動過程示意圖中，需要分析運(yùn)動狀態(tài)、運(yùn)動軌跡等；在物理量關(guān)系圖像中，需要分析某點(diǎn)、某時(shí)的狀態(tài)信息，求解相應(yīng)物理量.

總之，愛因斯坦提出：“我們在思考問題時(shí)，不是用語言來思考，而是用活動的跳躍來形象化思考.”在物理教學(xué)中，形象化思維與圖示化信息緊密關(guān)聯(lián)，借助于圖示化信息，讓學(xué)生從中去觀察、去分析、去推斷，漸進(jìn)發(fā)展視覺空間智力.