形象思維和抽象

　　什么叫形象思維?簡(jiǎn)單地說，“形象思維是依靠形象材料的意識(shí)領(lǐng)會(huì)得到理解的思維。”從信息加工角度說，可以理解為主體運(yùn)用表象、直感、想象等形式，對(duì)研究對(duì)象的有關(guān)形象信息，以及貯存在大腦里的形象信息進(jìn)行加工，下面是學(xué)習(xí)啦小編為你們整理的內(nèi)容，希望你們喜歡。

　　形象思維和抽象
思維形象思維與抽象(邏輯)思維是兩種基本的思維形態(tài)，過去人們?cè)阉鼈兎謩e劃歸為不同的類別，認(rèn)為“……科學(xué)家用概念來思考，而藝術(shù)家則用形象來思考?！边@是一種誤解。其實(shí)，形象思維并不僅僅屬于藝術(shù)家，它也是科學(xué)家進(jìn)行科學(xué)發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造的一種重要的思維形式。例如，物理學(xué)中所有的形象模型，像電力線、磁力線、原子結(jié)構(gòu)的湯姆生棗糕模型或盧瑟福小太陽(yáng)系模型，都是物理學(xué)家抽象思維和形象思維結(jié)合的產(chǎn)物。愛因斯坦是一個(gè)具有極其深刻的邏輯思維能力的大師，但他卻反對(duì)把邏輯方法視為唯一的科學(xué)方法，他十分善于發(fā)揮形象思維的自由創(chuàng)造力，他所構(gòu)思的種.種理想化實(shí)驗(yàn)就是運(yùn)用形象思維的典型范例。這些理想化實(shí)驗(yàn)并不是對(duì)具體的事例運(yùn)用抽象化的方法，舍棄現(xiàn)象，抽取本質(zhì)，而是運(yùn)用形象思維的方法，將表現(xiàn)一般、本質(zhì)的現(xiàn)象加以保留，并使之得到集中和強(qiáng)化。例如，愛因斯坦著名的廣義相對(duì)論的創(chuàng)立實(shí)際上就是起源于一個(gè)自由的想象。一天，愛因斯坦正坐在伯爾尼專利局的椅子上，突然想到，如果一個(gè)人自由下落，他是會(huì)感覺不到他的體重的。愛因斯坦說，這個(gè)簡(jiǎn)單的理想實(shí)驗(yàn)“對(duì)我影響至深，竟把我引向引力理論”。

　　形象思維的基本特點(diǎn)是：

　　(一)形象性

　　形象性是形象思維最基本的特點(diǎn)。形象思維所反映的對(duì)象是事物的形象，思維形式是意象、直感、想象等形象性的觀念，其表達(dá)的工具和手段是能為感官所感知的圖形、圖象、圖式和形象性的符號(hào)。形象思維的形象性使它具有生動(dòng)性、直觀性和整體性的優(yōu)點(diǎn)。

　　(二)非邏輯性

　　形象思維不像抽象(邏輯)思維那樣，對(duì)信息的加工一步一步、首尾相接地、線性地進(jìn)行，而是可以調(diào)用許多形象性材料，一下子合在一起形成新的形象，或由一個(gè)形象跳躍到另一個(gè)形象。它對(duì)信息的加工過程不是系列加工，而是平行加工，是面性的或立體性的。它可以使思維主體迅速?gòu)恼w上把握住問題。形象思維是或然性或似真性的思維，思維的結(jié)果有待于邏輯的證明或?qū)嵺`的檢驗(yàn)。

　　(三)粗略性

　　形象思維對(duì)問題的反映是粗線條的反映，對(duì)問題的把握是大體上的把握，對(duì)問題的分析是定性的或半定量的。所以，形象思維通常用于問題的定性分析。抽象思維可以給出精確的數(shù)量關(guān)系，所以，在實(shí)際的思維活動(dòng)中，往往需要將抽象思維與形象思維巧妙結(jié)合，協(xié)同使用。

　　(四)想象性

　　想象是思維主體運(yùn)用已有的形象形成新形象的過程。形象思維并不滿足于對(duì)已有形象的再現(xiàn)，它更致力于追求對(duì)已有形象的加工，而獲得新形象產(chǎn)品的輸出。所以，形象性使形象思維具有創(chuàng)造性的優(yōu)點(diǎn)。這也說明了一個(gè)道理;富有創(chuàng)造力的人通常都具有極強(qiáng)的想象力。

　　二、形象思維在物理解題中的作用

　　如前所述，抽象思維與形象思維是兩種基本的思維方式，人類從事各種活動(dòng)，往往需要對(duì)兩種思維方式協(xié)同使用，對(duì)于物理解題活動(dòng)來說。亦是如此，專家的大腦中有著豐富的形象貯備，在解決物理問題時(shí)，他們總是先根據(jù)問題情景構(gòu)建出清晰的物理圖象;盡可能利用圖形來反映物理狀態(tài)、物理過程及有關(guān)物理量的關(guān)系;善于在頭腦中對(duì)有關(guān)形象進(jìn)行分析、比較、類比、整合;想象可能發(fā)生的情景。所以，專家往往對(duì)問題的形象有著較強(qiáng)的直感能力。而一般人的大腦中，形象的貯備相對(duì)貧乏，他們?cè)诮鉀Q物理問題時(shí)，不善于從形象上去把握問題;一接觸到問題，就企圖立即建立有關(guān)的求解方程，其結(jié)果往往是欲速則不達(dá)。那么，在物理解題中，形象思維究竟能起到哪些積極的作用呢?

　　(一)表征作用

　　認(rèn)知心理學(xué)家將信息在頭腦中的呈現(xiàn)方式統(tǒng)稱為表征，認(rèn)為表征是影響問題解決的重要因素。在物理解題中，形象思維是形成表征的重要思維方式。由于形象思維的形象性和整體性，使主體容易對(duì)問題的實(shí)質(zhì)和解題的關(guān)鍵產(chǎn)生直感，從而觸發(fā)出創(chuàng)造性解決問題的方案。比如：

　　例1A、B兩站相距60千米，A站每隔10分鐘向B站開出一輛汽車，汽車的速度為60千米/小時(shí)。現(xiàn)有一輛汽車從B站向A站開出，速度也是60千米/小時(shí)。問從B站開出的汽車在途中將會(huì)與從A站開出的幾輛汽車相遇?(設(shè)B站的汽車開出時(shí)，A站恰好有一輛汽車開出。)

　　對(duì)本題，我們可以用如圖1位移圖線來直觀地表征，由圖線(相交點(diǎn))可知，B站開出的汽車將與A站開出的11輛汽車相遇。我們還可以用如圖2的圖形來表征，即B站的汽車b剛開出時(shí)，A、B之間已有5輛汽車，同時(shí)有一輛汽車a剛從A站開出。這樣，b將在A、B的中點(diǎn)與a相遇?？梢?，在前半段路程上，b車將與A站開出的6輛汽車相遇。同理可知，在后半段路程上，b車也將與A站開出的6輛汽車相遇。除去在A站遇到的一輛，可知b車在途中將與A站開出的11輛汽車相遇。

　　(二)先導(dǎo)作用

　　在求解物理問題時(shí)，主體運(yùn)用形象思維對(duì)與問題相關(guān)的各種情景展開廣泛的聯(lián)想，提出有意義的猜想，這可以為問題的分析和推理的進(jìn)行大致指明方向，避免解題陷入盲目的境地比如：

　　例2、水平桌面上有一疊圓形金屬片，擺放形狀如圖3。最下面的一塊重為G，面積為S/2，它相鄰的上面一塊金屬片重為G/2、面積為S/2，以此類推，金屬片的重量和面積均逐漸減半，一直疊下去。則自下而上三塊金屬片，每塊金屬片上表面受到的壓強(qiáng)之比p1：p2：p3多大?桌面受到的壓強(qiáng)多大?

　　本題乍看上去似乎很難求解，為此我們先從形象上做如下的考慮：將各金屬片的形狀轉(zhuǎn)化為一系列的矩形，并自下向上按1、2、3……編號(hào)，如圖4所示。由圖可見，第1片以上的各片的總面積等于第1片的面積;第2片以上的各片的總面積等于第2片的面積……以此類推。根據(jù)題意，可知重力的關(guān)系也是如此。所以，第1、2、3金屬片上表面受到的壓強(qiáng)之比為1：1：1。桌面受到的壓強(qiáng)為P=F/S=2G/S。

　　(三)支持作用

　　物理解題需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评磉\(yùn)算，形象思維可以為這種邏輯推理提供強(qiáng)有力的支持。運(yùn)用形象思維，可以使主體頭腦中建立起一幅生動(dòng)清晰的物理圖象，這是抽象思維得以順利進(jìn)行的基礎(chǔ)。例如，當(dāng)呈現(xiàn)問題：“三個(gè)共點(diǎn)力，大小分別為3牛、4牛、8牛，它們的合力能否為零”時(shí)，我們的頭腦里通常出現(xiàn)一個(gè)示意的三角形。借助這個(gè)三角形，再分析它的三條邊是否可能分別是3、4、8，然后作出判斷。

　　三、物理解題中形象思維的基本形式

　　(一)意象

　　意象是人腦再現(xiàn)出來的某個(gè)事物的寫意的形象，它既可以是由若干個(gè)同類事物的形象概括出來而得到的觀念性的形象，也可以是被模式化了的某個(gè)事物的基本形象、由感性認(rèn)識(shí)所獲得的各種形象信息經(jīng)過一般化和典型化，便可成為意象而貯存在主體的大腦中及進(jìn)行進(jìn)一步的加工。意象相當(dāng)于抽象思維中的概念，是形象思維的基本元素。愛因斯坦說：“在我的思維機(jī)構(gòu)中，書面的或口頭的文字似乎不起任何作用。作為思維元素的心理的東西是一些記號(hào)和有一定明晰程度的意象，它們可以由我‘隨意’地再生和組合。……這種組合活動(dòng)似乎是創(chuàng)造性思維的主要形式。它進(jìn)行在可以傳送給別人的、由文字或別的記號(hào)建立起來的任何邏輯結(jié)構(gòu)之前。上述的這些元素就我來說是視覺的，有時(shí)也有動(dòng)覺的。通用的文字或其他記號(hào)只有在第二階段才能很費(fèi)勁地找出來。”

　　對(duì)于物理解題來說，主體完善的意象系統(tǒng)是極其重要的因素。例如問題：圖5所示，在半圓形支架上，用兩根長(zhǎng)為半徑的細(xì)線1、2懸掛著重為G的小球。現(xiàn)讓A端固定不動(dòng)，讓B端逐漸沿圓形支架逐漸向上滑動(dòng)，使線2從水平狀態(tài)逐漸變?yōu)樨Q直狀態(tài)。判斷這一過程中，兩根細(xì)線拉力的變化情況。我們頭腦中出現(xiàn)的是與問題相關(guān)的矢量示意圖，如圖6所示，線B端的滑動(dòng)表現(xiàn)為圖中矢量T2的道時(shí)針向的轉(zhuǎn)動(dòng)。由圖可見，這一過程中，細(xì)線1的拉力T2將逐漸變小，細(xì)線2的拉力T2將先變小，后變大。當(dāng)兩線相互垂直時(shí)，拉力T2最小;當(dāng)細(xì)線2處于豎直狀態(tài)時(shí)，拉力T2=G。

　　除了圖形意象，物理意象還包括圖式意象，如數(shù)學(xué)符號(hào)、公式、圖表等形象性材料，都可以成為圖式意象的載體。比如：

　　例3一長(zhǎng)列火車依慣性駛向傾角為a的小山上，當(dāng)列車完全停下時(shí)，列車一部分在山上(如圖7)。試求列車從開始上山到停下來所經(jīng)歷的時(shí)間。列車全長(zhǎng)為L(zhǎng)，摩擦不計(jì)。

　　對(duì)本題，設(shè)整列車的質(zhì)量為M，列車山上部分長(zhǎng)為x，質(zhì)量為Mx/L。選擇山基為x軸坐標(biāo)之原點(diǎn)，方向沿山坡向上。根據(jù)牛頓第二定律，可得列車受到的合力為

　　當(dāng)?shù)玫缴鲜綍r(shí)，如果主體的頭腦里能出現(xiàn)簡(jiǎn)諧振動(dòng)判別式F—X的圖式意象，便可確認(rèn)這是周期為的簡(jiǎn)諧振動(dòng)方程，于是感悟到列車從開始上山到停下來的時(shí)間等于振動(dòng)周期的1/4，即。

　　(二)直感

　　直感是運(yùn)用意象對(duì)具體形象的直接判斷和感知。直感的實(shí)質(zhì)就是用具有普遍性和典型性意義的意象去對(duì)照當(dāng)前問題中有關(guān)事物的具體形象，從而使主體對(duì)當(dāng)前問題的模式作出判斷，迅速確定解題思維的方向和途徑。比如：

　　例4 如圖8所示，有一聚光束穿過一遮光板的圓孔后會(huì)聚于板后10厘米處的a處，若在圓孔內(nèi)嵌入一塊凸透鏡，則光束將會(huì)聚于板后5厘米的b點(diǎn)處，求該凸透鏡的焦距。

　　在圖8中，設(shè)想有一點(diǎn)光源放在b點(diǎn)，則據(jù)光路可逆，可知它將在a處成一虛像。由此可直感到本題實(shí)質(zhì)上是已知物距U=5厘米，像距V=-10厘米，求凸透鏡焦距的問題。于是據(jù)透鏡成像公式，即得

　　像這種用普遍形象(稱為類象)的特征去比較具體對(duì)象(稱為個(gè)象)的形象，根據(jù)形象特征整合的相似性來判別個(gè)象是否與類象同質(zhì)的思維形式，我們稱為形象識(shí)別直感，它主要表現(xiàn)為對(duì)各種形象在變式情況下的再認(rèn)，以及在復(fù)合、綜合形態(tài)下的分解辨認(rèn)。

　　例5 如圖9甲所示，在離地面高為h，離豎直墻的水平距離為山處，有一個(gè)彈性小球以初速度V0向墻水平拋出，與墻發(fā)生彈性碰撞后落到地面上。試求落地點(diǎn)與墻的距離S2(設(shè)球與墻碰撞時(shí)動(dòng)能沒有損失)。

　　本題小球的運(yùn)動(dòng)過程可分兩段，其軌跡分別是AB和BC，AB段是平拋運(yùn)動(dòng)，BC段是斜下拋運(yùn)動(dòng)。將平拋運(yùn)動(dòng)補(bǔ)全，要得完整軌跡ABD(如圖乙所示)。這一直感啟示我們：將BC以墻為軸轉(zhuǎn)過去180o，可能正好與BD重合。利用彈性碰撞規(guī)律，我們?nèi)菀鬃C明這一點(diǎn)。于時(shí)所求的S2為

　　如上利用已有意象模式，對(duì)新形象進(jìn)行補(bǔ)形，將局部形象納入整體形象之中的思維主動(dòng)脈式，稱為模式補(bǔ)形直感，它在形象思維中具有極為重要的竟義。正如美國(guó)哲學(xué)家魯首夫、阿恩海姆在《視覺思維》一書中所寫的：“把不完整的東西補(bǔ)足，乃是理性能力的一個(gè)最基本的本領(lǐng)?！?/p>

　　例6有兩條船甲、乙在河中相向行駛，甲順流而下，相對(duì)于水流的速度為v1，乙逆流而上，相對(duì)于水流的速度為v2,且v1>v2。當(dāng)兩船相遇時(shí)，有一順流而漂的竹筏正好在兩船邊上。再行駛一段時(shí)間后，兩只船同時(shí)掉頭返回行駛，而兩船相對(duì)于水流的速度不變。問哪一只船先遇到竹筏?

　　對(duì)本題，我們聯(lián)想起另一個(gè)相似的情景：有兩人在行駛的更車的過道上相向而行，兩個(gè)行走的速度不同，到了某座位邊兩個(gè)相遇。再行走一段時(shí)間，兩人同時(shí)返回以原來的速度行走，那么兩人必在原來的座位邊相遇。將兩種情景進(jìn)行類比：人相當(dāng)于船，行駛的列車相當(dāng)于水流，座位相當(dāng)于竹筏，我們便可判得原題中兩船將同時(shí)與竹筏相遇。

　　像這種通過比較新形象與已有意象的相似性，使新形象與已有意象系統(tǒng)相聯(lián)結(jié)的思維方式稱為形象相似直感。物理解題中對(duì)問題的變更和轉(zhuǎn)化往往有賴于這種直感。

　　(三)想象

　　想象是頭腦中對(duì)已有意象經(jīng)過結(jié)合和改造產(chǎn)生新的意象的思維過程，它是最有創(chuàng)造性意義的形象思維的形式。愛因斯坦說：“想象力比知識(shí)更重要，因?yàn)橹R(shí)是有限的，而想象力概括著世界上的一切，推動(dòng)著進(jìn)步，并且是知識(shí)進(jìn)化的源泉。嚴(yán)格地說，想象力是科學(xué)研究中的實(shí)在因素?！笨茖W(xué)的想象是對(duì)已有意象的一系列直感的聯(lián)結(jié)。在物理解題中，空間形象的想象，物理圖象的想象，特殊狀態(tài)和理想狀態(tài)的想象，假設(shè)情景的想象等等，都是解題思維中極其重要的因素。比如：

　　例7從某一高度以相同的速度V0，將一把彈子向各個(gè)方向撒出去。試說明各彈子均為空中的任意時(shí)刻，所有彈子位于怎樣的一個(gè)曲面上?(不計(jì)空氣阻力)

　　對(duì)本題，先設(shè)想如果所有彈子的初速均為零，則它們將同時(shí)沿同一直線做自由落體運(yùn)動(dòng);再設(shè)想彈子拋出時(shí)，重力突然失去，則彈子將沿不同方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，各彈子將處于同一個(gè)半徑均勻增大的球面上。由此可想象到，本題中，彈子將處在一個(gè)半徑R=V0t(隨時(shí)間均勻增大)，球心做自由落體運(yùn)動(dòng)的球面上。

　　四、如何培養(yǎng)形象思維能力

　　現(xiàn)代科學(xué)表明：人的大腦可分為左右兩個(gè)半球，左半球主管語(yǔ)言、邏輯數(shù)字的運(yùn)算加工，而右半球則主管音樂、美術(shù)、空間的知覺辨認(rèn)。從思維角度看，即人的左腦主管抽象思維，而右腦則主管形象思維。人的思維活動(dòng)往往是通過左、右腦機(jī)能的“諧振”來完成的。教育的根本目的，在于最大限度地開發(fā)學(xué)生大腦的功能，培養(yǎng)能力。這里所說的大腦的功能應(yīng)既包括左腦的功能，也包括右腦的功能;這里所說的能力理應(yīng)既包括抽象思維能力，也包括形象思維能力。在以往的中學(xué)物理教學(xué)中，我們十分重視基本概念、基本規(guī)律和邏輯推理能力的培養(yǎng)，這完全是正確的。但是，應(yīng)當(dāng)看到，相對(duì)而言，我們對(duì)形象思維能力的培養(yǎng)，卻重視得不夠。這不但使學(xué)生的思維結(jié)構(gòu)得不到完善，同時(shí)因?yàn)槌橄笏季S缺乏形象的有力“支持”，所以也在一定程度上影響了抽象思維能力的培養(yǎng)。那么，在物理教學(xué)中，應(yīng)當(dāng)如何有效地培養(yǎng)學(xué)生的形象思維能力呢?

　　(一)增加形象貯備

　　根據(jù)馬克思主義認(rèn)識(shí)論，人的思維(即理性認(rèn)識(shí))是建立在感性認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上的，抽象思維是如此，形象思維也是如此。作為形象思維生動(dòng)性的形象的東西，并不是主體的頭腦中憑空臆造出來的。它根源于現(xiàn)實(shí)中的東西。離開了感性認(rèn)識(shí)，形象思維便成為無源之水，無本之木。因此，應(yīng)當(dāng)重視向?qū)W生呈現(xiàn)豐富的感性材料，要重視實(shí)驗(yàn)，充分運(yùn)用電化教具和圖表、模型等直觀手段，要善于用形象說話，用生動(dòng)的比喻和類比使抽象的概念形象化。

　　(二)強(qiáng)化想象訓(xùn)練

　　想象是最富有意義的形象思維形式，要有意識(shí)地對(duì)學(xué)生進(jìn)行強(qiáng)化訓(xùn)練。如教過重力后，可讓學(xué)生想象“假如突然失去重力”后的情景;教過摩擦力后，讓學(xué)生想象“毫無摩擦的世界”;教過圓周運(yùn)動(dòng)、萬有引力后讓學(xué)生想象“假如地球突然停止轉(zhuǎn)動(dòng)”或“地球自轉(zhuǎn)速度加大后的情景;等等。

　　(三)重視定性分析

　　形象思維是對(duì)問題整體、概略和方向性的把握，重視對(duì)問題的定性分析有助于形象思維能力的培養(yǎng)。當(dāng)呈現(xiàn)問題時(shí)，應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生通過對(duì)問題信息的知覺，想象問題情景，構(gòu)建典型形象，揣測(cè)物理變化的趨勢(shì)。同時(shí)在紙上畫示意圖、受力圖、光路圖、電路圖等，使學(xué)生在頭腦里建立起清晰的物理圖象，然后再運(yùn)用物理規(guī)律進(jìn)行推理和演算，得出定量的結(jié)論。

　　(四)提倡數(shù)形結(jié)合

　　在物理解題中，要提倡數(shù)與形的協(xié)同運(yùn)用，善于將文字信息轉(zhuǎn)化為圖形信息，將物理變化規(guī)律用圖象來表達(dá)，揭示數(shù)與形的對(duì)應(yīng)關(guān)系，運(yùn)用圖象這一直觀工具求解抽象的物理問題。