居海軍　于路軍　張平昭

摘要：美國哈佛大學心理學家加德納提出人的智力是多元的，舊的應試教育方式主要以發(fā)展學生的語言一言語智力、數(shù)理一邏輯智力為教學目標，忽視了學生其他幾種智力的發(fā)展；新課程的教學理念與發(fā)展學生的多元智能理論不謀而合，在物理課堂上培養(yǎng)學生的多元智力也是教育發(fā)展的大勢所趨，培養(yǎng)學生像科學家一樣從形象思維到抽象思維的思考方式，一直是科學教育的追求目標。物理圖示在物理教材和物理試題中都有著重要的地位，本文擬從物理圖示的分析、讀寫、畫制探討在物理課堂上培養(yǎng)學生像科學家一樣的思維方式，發(fā)展學生的視覺一空間智力。

關鍵字：物理圖示：視覺-空間智力：形象思維

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2014）1（S）-008-3

1.問題的引出

1983年美國哈佛大學心理學家加德納提出，一個人的智力必定會帶來一套解決問題的技巧。它使個體能夠解決自己遇到的真正難題和困難，還使個體創(chuàng)造出一種有效的產(chǎn)品。智力又必定會產(chǎn)生那種找出或制造出難題的潛力。因而便為新知識的獲得打下基礎。1989年他又做了補充定義。認為智力有8種組成。分別是語言一言語智力、數(shù)理一邏輯智力、視覺一空間智力、音樂一節(jié)奏智力、身體一運動智力、人際一交流智力、自知一自省智力、自然觀察智力，即大家所熟悉的加德納的多元智力理論。視覺一空間智力主要指感受、辨認、記憶和改變物體的空間關系并以此進行思維的能力。這種智力占優(yōu)勢的人對細微的視覺細節(jié)有敏銳的洞察力，擅長以圖、表、影像來表達事物，或?qū)⒄Z言文字轉(zhuǎn)換成為心理圖像。具有良好的方向感和定位感。舊的應試教育方式主要以發(fā)展學生的語言一言語智力、數(shù)理一邏輯智力為教學目標，忽視了學生其他幾種智力的發(fā)展；新課程的教學理念與發(fā)展學生的多元智能理論不謀而合，在物理課堂上培養(yǎng)學生的多元智力也是教育發(fā)展的大勢所趨，培養(yǎng)學生像科學家一樣從形象思維到抽象思維的思考方式。一直是科學教育的追求目標。

2.物理圖示在物理教材中的運用

認知心理學研究表明，人的大腦對通過不同渠道獲取的知識的吸收比例是大不相同的：視覺83%、聽覺11%、嗅覺3.5%、味覺1%、觸覺1.5%。大腦中儲存的知識，極大多數(shù)是通過視覺和聽覺獲得的。與視覺有關的“圖形信息”占絕對高的比例。北京教育學院的張維善教授指出新教材努力做到圖文并茂，圖像魅力與文字特色并舉。新教材中選用了傳遞大量信息的各種圖片和照片，它們也是寶貴的課程資源，對學生起著潛移默化的作用。教材中的圖片既有色彩鮮艷的實物照片，又有一些圖畫、卡通畫、漫畫，而且圖片數(shù)量遠遠超過了舊版教材。這十分貼近學生年齡特征。易于激發(fā)學生學習興趣。如表1所示，無論是哪個版本的物理學科新教材，都注重利用圖片、圖表、示意圖等圖像，拉進教材與學生、教材與生活的距離。教師在教學中應培養(yǎng)學生識圖、讀圖、畫圖等利用圖形解決物理問題的能力，發(fā)展學生的視覺一空間智能，提升學生的思維品質(zhì)。

3.高考試題中圖形的分類以及對試題難度的影響

如表2所示，在高考中，90%的試題都配有圖示。這些圖示有的是精美的圖片，有的是物理示意圖，有的是能反映物理量關系的表格或函數(shù)圖像。這些圖示的功能可以分為這樣幾種：（1）圖示創(chuàng)設物理情景。幫助學生進入物理問題。例如江蘇省2008年物理高考題中探空氣球的圖形、2009年的掛畫框圖形、2010年的相機三腳架圖形，2011年的拋雞蛋的圖形等，這些問題中的文字基本能講清物理問題。圖片只是幫助學生能更快地進入問題。這些圖片去掉，學生還是可以完成試題的，如果沒有圖片，學生需要自己構(gòu)建問題的示意圖，會導致試題的難度系數(shù)增大。（2）圖示不但創(chuàng)設了物理情景。而且物理問題的解決答案就在圖示中，這樣的圖示對于該試題必不可少。例如2013年江蘇省高考題中的桌球碰撞圖、“卡諾循環(huán)”圖等。完成試題時必須要從圖示上入手，分析問題發(fā)生的過程，找準相應的物理規(guī)律解決問題。（3）圖形即是考查學生知識、能力的方式。例如考試中要求學生給實驗電路連線、畫黑箱中的電學元件、實驗中描點作圖等等。

4.借助物理圖示的學習培養(yǎng)學生的視覺一空間智力

物理教學中圖示無處不在，新課教學時教材中各種精美的圖片和可愛的漫畫很容易吸引學生的注意力。教材中的很多物理規(guī)律利用圖像來表達非常地形象、清晰，例如，分子力與分子間距離的圖像。氣體分子的運動速率與溫度關系的分布圖像，不同溫度下黑體輻射強度與波長關系的圖像。光電效應中的電流、電壓和各種顏色光強的關系圖像等等。在教師和學生處理物理問題時，物理示意圖能夠幫助師生理清物理過程。將文字轉(zhuǎn)化為心理圖像。正如愛因斯坦說過：“我思考問題時。不是用語言進行思考。而是用活動的跳躍的形象進行思考，當這種思考完成之后。我要花很大力氣把它們轉(zhuǎn)換成語言。這正是一個物理學家的思維過程。首先是右腦的形象思維。然后才是左腦的邏輯分析?！?/p>

隨著新課程的逐步推進，物理圖示教學的要求凸顯為由“注重由圖像獲取信息、對狀態(tài)的判斷”，轉(zhuǎn)化為“注重對過程的理解和處理”、“注重對實驗數(shù)據(jù)的分析處理及得出結(jié)論”、“注重用數(shù)形結(jié)合的思想進行邏輯推理、分析、評價”等。

培養(yǎng)學生利用圖示發(fā)展物理思維能力可以從這幾個方面出發(fā)：

（1）借助圖片閱讀，培養(yǎng)學生的讀圖、識圖的能力。人教版必修一教材封面是蘋果下落的頻閃照片。給學生留下了直觀的印象。教師在研究自由落體運動時，引導學生觀察該圖片并讓學生動手用刻度尺去測量一下各段時間內(nèi)蘋果下落的位移。學生就會驚喜地發(fā)現(xiàn)它們的位移之比是1：3：5，這恰好是初速度為零的勻加速直線運動的特征。教材編寫者利用了大量的圖片、漫畫、圖表等拉近了學生和物理知識的距離。每張圖片都有它存在的意義，需要教師和學生好好體會。在解決一些物理問題時，教師要引導學生讀題、讀圖，體會圖示的情景，分析圖示中給出的數(shù)據(jù)關系。物理圖像常用的一些信息如圖像的斜率、截距，圖像的交點等在不同的物理量關系的函數(shù)圖像中有著不同的含義。

例如。2013年江蘇省物理高考題第7題（如圖1所示），從地面上同一位置拋出兩小球A、B。分別落在地面上的M、N點，兩球運動的最大高度相同?？諝庾枇Σ挥?。比較兩物體的運動時間。就需要從圖中讀出兩物體的最大高度相同、射程不同、傾角不同。

（2）挖掘圖示深層次含義，用活圖像解決問題。例如，2013年江蘇省高考題第5題：水平面上，一白球與一靜止的灰球碰撞，兩球質(zhì)量相等。碰撞過程的頻閃照片如圖2所示，據(jù)此可推斷。碰撞過程中系統(tǒng)損失的動能約占碰撞前動能的百分比。這個問題難度較大，只給了一張圖，引導學生先找出圖中的信息，白球水平運動，碰后兩球?qū)ΨQ性地運動。兩球的運動方向的夾角約為60度，根據(jù)水平方向動量守恒。得到碰后兩球水平方向的分速度與碰前白球的初速度關系，再結(jié)合角度估算碰后兩球的速度。

（3）培養(yǎng)學生畫圖的習慣，先形象思維后抽象思維。在教學中教師要有意識地引導學生用好圖、畫好圖，借助圖像幫助學生思考分析。提高思維能力。解題過程就是還原擬題者構(gòu)建的物理模型的過程，也就是把實際問題模型化，把具體問題抽象成熟悉的典型物理問題，實現(xiàn)從“問題情景”向“物理圖景”轉(zhuǎn)化。

在解決一個物理問題時，完整的思維過程大致經(jīng)歷兩個階段。首先是整體上閱讀審題。定性分析階段，提取題干中有用的信息，從所給的物理過程、物理情景中建立關于問題的物理模型、物理圖像。然后是定量分析階段，利用相應的物理規(guī)律、物理定理、定律解題。很多學生因為形象思維不夠突出、平時沒有養(yǎng)成畫圖示的習慣，無法在第一階段建立正確的圖景。不會畫圖也就不會學習、不會解題。那么在物理解題過程中需要畫哪些物理圖像呢？

①畫出研究對象的示意圖或模型圖。簡略的形狀圖，建立物理情景。研究對象可否畫成質(zhì)點，周圍的環(huán)境是水平面還是斜面。立體圖畫成平面圖等?；蚴欠治稣麄€電路。畫出等效電路圖和電流電壓隨時問的變化圖像等。

②畫出研究對象的受力示意圖，畫力的合成或正交分解圖示。借助物體的受力情況分析運動情況。

③畫出研究對象的運動過程示意圖、軌跡圖或狀態(tài)變化示意圖。

④結(jié)合題意，畫物理量之間關系的函數(shù)圖像，如v-t圖像等。

⑤小結(jié)：學生利用圖像解決問題的思維方式，不是一天兩天就形成的。需要長時間的引導和訓練。教師在日常教學中經(jīng)常給學生圖像思維的熏陶，訓練學生敏銳的觀察力和用圖、表、影像等表達事物的能力。培養(yǎng)學生像科學家一樣從形象思維到抽象思維的思考方式。