书城励志青少年超级右脑开发
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第46章 怎样在物理教学中开发右脑

形象思维绝非文学艺术家的专利品,人皆有之,更为自然科学家所重视——只是称其为“想象”。爱因斯坦曾经说过:“想象力比知识更重要,因为知识是有限的,而想象力概括自世界上的一切,推动着进步,并且是知识进化的源泉。严格地说,想象力是科学研究中的实在因素。”英国物理学家廷德尔指出:“有了精确的实验和观测作为研究的依据,想象力便成为自然科学理论的设计师。”伏尔泰谈得更具体:“看到了有人用一根木棒掀起一块用手推不动的大石头,积极想象就能创造出各种各样的杠杆,然后还能创造出各种复杂的动力机,这种机械只不过是杠杆的改装而已,必须首先在心灵里设想出机械及其效能,然后才能付诸实现。”这正是马克思所阐述的:“建筑师在建造房屋之前,已经在自已的头脑中把它建成了。”其实,心理学家对想象所下的定义,也表明它就是形象思维。

那么,在物理教学中如何加强形象思维能力的培养呢?

(一)充分发挥形象思维的教学功能

教学活动中的形象思维,是一种按一定目的自觉进行的有意形象思维。根据思维的新颖程度和形成方式不同,它又可分为再造型形象思维和创造型形象思维。

再造型形象思维是根据语言的描述、文字的表达,或图样的示意,在人们头脑中形成新形象的过程。它在教学过程中应用最经常、最广泛,是学生进行学习不可缺少的条件。为此,在物理教学中要加强物理状态和物理过程的分析。譬如,在学习“运动和静止”时,让学生观察一幅城市风光图。首先诱导:从图中你看到了哪些物体在运动?学生很快回答了明显的运动物体。进一步启发后,有的说:我坐在汽车中,看见路旁的高楼、树木、电线杆也在运动。有的说:图上所有的物体都随着地球在天空中运动。再问:当你判断一个物体运动时,是把哪个物体看作静止不动的?学生有声有色地描述,从静中看到了动,又从动中认识了静。一幅幅物体做各种运动的表象在大脑中组合、变化,形象思维与逻辑思维相辅相成,最后顺利地归纳出“运动”“静止”“参照物”等概念,有力地促进了教学。

要特别指出:在习题教学中,要把这种定性分析作为解题的首要一步、关键一步。要认真仔细地分析问题所描述的物理现象发展变化的全过程,力求对整个运动了如指掌,图景清晰。再现型形象思维完成了,解题的思路也就清楚了。

创造型形象思维是人脑在原有事物表象的基础上,独立地首创出新形象的思维过程,是对科学研究中的未知研究对象的一种形象化的联想、类比、构思,从而把不能由感觉器官感知的自然现象的形象,鲜明地展现在脑海中,进而揭示其本质和规律。譬如,原子的核式结构学说就是一个典型事例。卢瑟福根据α粒子散射实验的事实分析,联想太阳系的构成,类比原子核犹如太阳,雄踞中心,诸电子则在各自特定的轨道上运行,如群星绕日。正是这种创造型形象思维的成果反映了原子结构的本质。物理学中的电场线、磁通量、载流子、PN结、光线、能级等等,都是创造型形象思维塑造的、过去未曾由感官反映过的事物的表象,从而构成了有血有肉的物理学理论体系。

教学时,对于这些创造型形象思维的成果,绝不能漠然视之、草率应付,而应循循善诱,恰如物理学家当年创造这些物理表象时一样,启发学生也重新来一次创造,以培养其形象思维能力。具体实施时的要求:一方面要加强实验观察,使学生“眼见为实”,例如进行电场线、磁感线的实验,用示波器显示稳恒电流、脉动电流、正弦交流电的波形等,难以实验观察时,也要通过类比加以绘图示意,如半导体的机理、链式反应。另一方面除了运用语言信息“激活”学生的左脑,更要善于运用表象信息“激活”右脑,通过联想法、类比法、比喻法、幽默法等,用学生比较熟悉的实物形象使抽象的知识具体化、形象化,以调动学生的右脑思维活动。譬如,磁通量的概念对于学生理解、掌握、运用楞次定律和法拉第电磁感应定律具有举足轻重的地位,然而在概念上它是十分抽象的。我们在磁感线实验的基础上,诱导学生用熟悉的实物形象比喻、联想,将平面图想象成立体图,从而使匀强磁场、磁通量、磁通密度、磁通量的变化率等概念形象化。这些贮存于学生脑海中的显明形象,将在处理电磁感应的具体问题时,促进右脑配合左脑,顺利地完成思维活动。

幻想是创造型形象思维的一种特殊形式,其特征是指向未来,并与个人愿望紧密联系。在物理教学中,有许多可以激发学生进行幻想的内容,譬如宇宙航行、超导、激光等。一个物理教师要善于给学生插上幻想的翅膀,使他们在未来的广阔天地里尽情翱翔!

(一)充分发挥理想化方法的教学功能物理学研究

形象思维过程是一个形象的分析综合过程,是从众多的已有表象中,根据某种需要,分析出某些共同的本质要素,然后按照新的构思重新综合,创造出新形象的过程。其独特形式之一,乃是典型化,也就是根据同一类事物的共同特征,创造出新的典型形象的过程。典型化是文学艺术创作的重要方式,所谓“典型环境中的典型人物”,在自然科学研究中,则称之为理想化方法。它实际上是唯物辩证法中,要抓主要矛盾和矛盾的主要方面的辩证方法的体现。

在物理学研究中,理想化方法表现为:其一,理想模型。就是建立一种高度抽象的理想物理形象,并赋予它一定的物理概念,包括理想物体(如质点、光滑平面、点电荷、薄透镜等)和理想系统(如保守力系统、热力学系统等)。其二,理想过程。就是用一个理想化的物理过程形象,近似的反映某些实际物理过程的主要特征形象(如匀速直线运动、气体的等温、等压、等容过程等)。其三,理想实验。就是以一定的实验观察为基础,而在大脑中进行的一种理想化的思维过程。它不是实践活动,而是“思想中的实验”。伽利略发现惯性定律时的理想斜面实验,就是一个典范。

理想化方法用物理表象信息和物理概念信息激发整个大脑,使形象思维和逻辑思维相辅相成,以便认识物理世界的奥秘。它的具体应用贯穿于整个物理教学之中:物理教学处理任何问题都要首先确定研究对象,而所有的物理对象都是理想模型;解决物理问题的关键一步是分析物理过程,而所有的物理过程都是理想过程;物理问题的研究,又往往要进行理想实验。例如,当我们研究第一宇宙速度时,地球和人造卫星都被视为理想模型——质点;人造卫星绕地球的运动则是做理想过程——匀速圆周运动。提出第一宇宙速度的分析过程,则根据平抛运动的性质,得出抛体的初速度大到一定值时,就变成了人造地球卫星,这正是牛顿当年所进行的理想实验。

(二)培养形象思维能力的天地十分广阔

人类对大脑机能的认识还很不够,虽然对逻辑思维的研究已经比较深入,但对形象思维的探索还刚刚起步。我们认为:开发右脑功能的天地是十分广阔的。请看:我国的诗词宝库五彩缤纷、琳琅满目。其中有许多诗句准确地描述,甚至完满地解释了物理现象,广泛地涉及力学、声学、光学等领域。例如,毛主席的“坐地日行八万里,巡天遥看一千河”,梁元帝的“不疑行船动,唯看远树来”等,描述的是静止、运动、参考物。王之涣的“欲穷千里目,更上一层楼”等,描绘的是光的直线传播。于良史的“掬水月在手,弄花香满衣”,刻画的是平面镜成像,诗中有画,画中有诗。教学中恰当引入,不仅能利用其艺术性激发学生兴趣,而且可将其展现的艺术表象,转化为科学表象,充分发挥了形象思维的功能。

有些物理规律,很难用具体的形象描绘,但借助函数图像,仍可发挥形象思维的教学功能。例如,在探究性学生实验中,当测量出一系列数据后,即可用图线法探寻物理规律。教学中要重视培养学生读图、看图、作图、用图的技能,促使形象思维与逻辑思维相映成趣。

学生在课外活动的实践性环节中,譬如制作航空模型、航海模型时,“构思成形”及“制形成物”都是进行形象思维的具体过程。

应让学生课外阅读一些科技读物、科幻小说等;要激发他们的广泛兴趣,培养其热爱文学艺术及能歌善舞。