教育孩子的问题和困惑
形象思维和抽象(逻辑)思维是两种基本的思维形式。过去，人们把它们分成不同的类别，认为“...科学家用概念思考，艺术家用图像思考。”这是一个误解。事实上，形象思维不仅是艺术家的思维，也是科学家进行科学发现和创作的重要思维形式。比如物理学中所有的形象模型，如电力线、磁力线、原子结构的汤姆逊枣糕模型或卢瑟福小太阳系模型，都是物理学家抽象思维和形象思维相结合的产物。爱因斯坦是一位具有深刻逻辑思维能力的大师，但他反对把逻辑方法作为唯一的科学方法。他非常善于发挥形象思维的自由创造力，他构思的各种理想化实验都是运用形象思维的典型。这些理想化的实验，并不是抽象具体的案例，抛弃现象，提取本质，而是通过形象思维，保留普遍的、本质的现象，并加以浓缩和强化。比如爱因斯坦著名的广义相对论，其实就是源于一种自由的想象。有一天，爱因斯坦坐在伯尔尼专利局的椅子上，突然想到，如果一个人自由落体，他不会感觉到自己的重量。爱因斯坦说，这个简单的理想实验“深深地影响了我，引导我走向万有引力理论”。
形象思维的基本特征是:
(一)形象
意象是形象思维最基本的特征。形象思维的对象是事物的形象，思维形式是形象、直觉、想象等生动的概念。表达的工具和手段是可以被感官感知的图形、图像、图式和生动的符号。形象思维的形象性使其形象、直观、整体。
不合逻辑
形象思维不像抽象(逻辑)思维，是一步一步、首尾相连、线性地处理信息。而是可以调用很多图像素材，一下子形成一个新的图像，或者从一个图像跳到另一个图像。它的信息处理过程不是一系列的处理，而是平行的处理，是平面的或者立体的。能使思维主体迅速从整体上把握问题。形象思维是或然的或似是而非的思维，思维的结果需要逻辑证明或实践检验。
(3)粗糙度
形象思维的反映是粗线条，对问题的把握是大概的把握，对问题的分析是定性或半定量的。所以形象思维通常用于问题的定性分析。抽象思维能给出准确的数量关系，所以在实际的思维活动中，往往需要把抽象思维和形象思维巧妙地结合起来，协同使用。
(4)想象力
想象是思维主体利用已有形象形成新形象的过程。形象思维不满足于现有形象的再现，它更致力于追求对现有形象的加工，获得新的形象产品的输出。因此，形象化使形象思维具有创造性优势。这也说明了一个道理；有创造力的人通常有很强的想象力。
二、形象思维在解决物理问题中的作用
如上所述，抽象思维和形象思维是两种基本的思维方式。当人们从事各种活动时，往往需要将两种思维方式结合起来使用。事实也是如此，专家的大脑中有丰富的图像储备。在解决物理问题时，他们总是先根据问题情景构建清晰的物理图像。尽可能用图形反映物理状态、物理过程和相关物理量之间的关系；善于分析、比较、类比、整合脑海中的相关意象；想象一下会发生什么。因此，专家往往对问题的形象有很强的意识。在普通人的大脑中，图像的储存相对较差，在解决物理问题时不善于从图像中抓住问题；我们一接触到问题，就试图马上建立相关的求解方程，结果往往是欲速则不达。那么，形象思维在解决物理问题中能起到什么积极作用呢？
(A)定性
认知心理学家把信息在头脑中的呈现统称为表征，认为表征是影响问题解决的重要因素。在解决物理问题时，形象思维是形成表象的重要思维方式。由于形象思维的形象性和整体性，很容易让主体对问题的本质和解决问题的关键有直接的感觉，从而引发对问题的创造性解决。例如:
例1A和b站相距60km。每10分钟有一站开往哔哩哔哩，车速为60km/h..有一辆车以60km/h的速度从哔哩哔哩开往a站..从哔哩哔哩开来的车在途中会与从a站开来的几辆车相遇？(假设从哔哩哔哩出发的车，刚好有一辆车在a站..)
对于这个问题，我们可以用图1所示的位移图来直观的表示。从图上(交点)可知，哔哩哔哩来的车将在11处与a站来的车相遇。我们也可以用图2所示的图形来表示，当哔哩哔哩的车B刚走的时候，A和B之间已经有5辆车，同时A的车A也刚从A站离开，这样，B会在A和B的中点与A相遇..可以看出，在前半程，B车将与a站的6辆车相遇..同理，在后半段路程中，B车也会遇到a站开来的6辆车。除了一辆车在a站相遇，可以看出B车在途中会遇到来自a站的11辆车。
(二)主导作用
本题在解决物理问题时，运用形象思维，对与问题相关的各种情景进行广泛联想，提出有意义的猜测，可以大致为问题的分析推理指明方向，避免解题时陷入盲目的境地，如:
例2。水平桌面上有一叠圆形金属片，放置形状如图3所示。下面一块重g，面积s/2，相邻的上面一块金属重g/2，面积s/2。以此类推，金属片的重量和面积逐渐减半，直到叠起来。三块金属板自下而上的压力比P1: P2: P3是多少？桌面压力有多大？
乍一看，这个问题似乎很难解决。所以，我们先从图像上考虑以下几点:将每个金属片的形状变换成一系列的矩形，从下到上用1，2，3编号...如图4所示。从图中可以看出，1块上面每块的总面积等于1块的面积；第二块上面每块的总面积等于第二块的面积，依此类推。根据问题的意思，我们可以知道引力的关系也是一样的。因此，第1、第2和第3块金属板的上表面上的压力之比为1: 1: 1。桌面上的压力为p = f/s = 2g/s。
(3)配角
解决物理问题需要严谨的推理操作，形象思维可以为这种逻辑推理提供有力的支持。运用形象思维，可以在主体的头脑中建立起生动清晰的物理形象，这是抽象思维顺利进行的基础。比如当提出一个问题:“三个* * *点力，分别是3，4，8牛顿的合力能为零吗？”，我们脑海中通常会出现一个示意性的三角形。借助这个三角形，分析它的三条边是否可能分别是3、4、8，然后做出判断。
第三，解决物理问题中形象思维的基本形式
(一)形象
图像是由人脑再现的某种东西的徒手图像。它可以是通过概括几个相似事物的图像而获得的概念图像，也可以是某个事物的模型化基本图像。从感性认识中获得的各种图像信息，经过概括化、典型化后，可以成为图像，储存在受试者的大脑中进行进一步处理。形象相当于抽象思维中的概念，是形象思维的基本要素。爱因斯坦说:“在我的思维机制中，书面或口头的文字似乎没有任何作用。”心理事物作为一种思维元素，是一些具有一定清晰程度的标记和意象，可以由我随意再生和组合。.....这种活动的组合似乎是创造性思维的主要形式。它先于任何可以传递给他人的由文字或其他符号建立的逻辑结构。就我而言，这些元素是视觉的，有时是动觉的。常见的单词或其他符号只有在第二阶段才能非常努力地找到。"
对于解决物理问题来说，对象的完善的图像系统是一个极其重要的因素。例如问题:如图5所示，在半圆形的括号上，用半径为1和2的两条细线挂球，重点是G..现在让A端固定，让B端沿着圆形支架逐渐向上滑动，这样线2逐渐从水平状态变为垂直状态。判断在这个过程中两根细线之间张力的变化。我们脑海中出现的是与问题相关的向量的示意图。如图6所示，线B末端的滑动显示了图中矢量T2的顺时针旋转。从图中可以看出，在这个过程中，细线1的张力T2会逐渐减小，细线2的张力T2先减小后增大。当两条线相互垂直时，拉力T2最小；当细线2处于垂直状态时，拉力T2 = g..
除了图形图像，实物图像还包括图式图像，如数学符号、公式、图表等视觉材料，都可以是图式图像的载体。例如:
例3一列长火车靠惯性行驶到一个倾角为A的山坡上，当火车完全停下来时，火车的一部分在山坡上(如图7)。试着找出火车上山停下来所需要的时间。火车的总长度是L，不包括摩擦力。
此题设整列车质量为m，列车山体部分长度为X，质量为MX/L，选取山体基底为X轴坐标原点，方向为沿山坡向上。根据牛顿第二定律，火车上的合力可由下式得出
当得到上述公式时，如果简谐振动判别式F-X的图式图像能出现在受试者的脑海中，就可以确认这是一个周期为的简谐振动方程，这样就认识到火车爬坡开始到停止的时间等于振动周期的1/4，即。
(2)直接感知
直觉是运用形象对具体形象的直接判断和感知。直觉的本质是用具有普遍和典型意义的形象来对比当前问题中相关事物的具体形象，使主体判断当前问题的模式，迅速确定解题思维的方向和方式。例如:
实例4如图8所示，聚焦光束穿过遮光板的圆孔，然后会聚在板后10 cm的位置A。如果在圆孔中嵌入一个凸透镜，光束会会聚在板后5 cm的位置B，求凸透镜的焦距。
在图8中，如果光源放置在B点，根据可逆光路，它将在A点变成虚像。由此我们可以感觉到，这个问题本质上是在物距u = 5 cm，像距v =-10 cm已知的情况下，求凸透镜焦距的问题。然后根据镜头成像公式得出。
像这种将特定物体(称之为大象)的图像与普遍图像(称之为大象)的特征进行比较，根据图像特征整合的相似性来判断一只大象是否与大象同质的思维形式，我们称之为图像识别直觉，主要表现为在变异条件下对各种图像的再识别，以及在复合和综合形式下的分解识别。
例5:如图9a所示，一个弹性球以初速度V0水平抛向墙壁，高度为离地面h，距离垂直墙壁一座山的水平距离，与墙壁弹性碰撞后落地。试着找出落点和墙之间的距离S2(假设球和墙碰撞时没有动能损失)。
本题中球的运动过程可以分为两段，两段的轨迹分别为AB和BC。AB段是平抛动作，BC段是斜向下抛动作。完成平抛动作，得到完整的弹道ABD(如图B)。这一直激励着我们，把BC绕着墙转180o可能正好和BD重合。利用弹性碰撞定律，我们可以很容易地证明这一点。S2当时要求的是
如上所述，利用已有的图像模式填充新图像，将局部图像带入整体图像，称为模式填充直觉，在图像思维中具有极其重要的意义。正如美国哲学家卢守福和阿恩海姆在《视觉思维》一书中所写的，“把不完整的东西补上，是理性能力最基本的技能。”
例6河中有两艘船，A和B，向相反的方向行驶。a下行，速度v1，B上行，速度v2，速度V1 >: v2 .当两艘船相遇时，就在他们旁边有一只竹筏顺流而下。行驶了一段时间后，两船同时调头返回行驶，而两船相对于海流的速度不变。哪条船先遇到竹筏？
对于这个问题，我们想到了另一个类似的场景:在汽车行驶的过道上，有两个人相对而行。这两种行走速度是不同的，它们在一个座位的边缘相遇。走了一段时间后，两个人同时返回以原来的速度行走，于是他们会在原来的座位见面。通过对比两个场景:人相当于船，行驶的火车相当于水流，座位相当于竹筏，可以得出原问题中两条船会同时与竹筏相遇的结论。
这种通过比较新图像与已有图像的相似性，将新图像与已有图像系统联系起来的思维方式，称为图像相似直觉。解决物理问题中问题的变化和转化往往依赖于这种直觉。
(3)想象力
想象是将头脑中已有的形象组合、转化为新形象的思维过程，是形象思维最具创造性的形式。爱因斯坦说:“想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括了世界上的一切，推动了进步，是知识进化的源泉。严格来说，想象力是科学研究中的一个真实因素。”科学想象是一系列与现有图像的直接联系。在物理解题中，对空间形象、物理形象、特殊状态和理想状态、假设情景等的想象都是解题思维中极其重要的因素。例如:
例7从一定高度以相同的速度V0向各个方向投掷一把弹珠。试着解释所有的弹珠在任何时候都在空中。所有的弹珠都位于什么样的表面上？(不包括空气阻力)
对于这个问题，先想象一下，如果所有弹珠的初速度都是零，它们会同时沿同一条直线做自由落体运动；想象一下，当弹珠被抛出时，重力突然失去，那么弹珠会以匀速直线向不同方向运动，每个弹珠都在同一个半径均匀增加的球面上。可以想象，在这道题中，弹球会在一个半径为r = v0t(随时间均匀递增)的球体上，球的中心做自由落体运动。
第四，如何培养形象思维的能力
现代科学表明，人的大脑可以分为两个半球:左半球负责语言和逻辑数字的运算和处理，右半球负责音乐、艺术和空间的感知识别。从思维的角度来说，左脑主管抽象思维，右脑主管形象思维。人的思维活动往往是通过左右脑功能的“共振”来完成的。教育的根本目的是最大限度地开发学生的大脑功能，培养他们的能力。这里所说的大脑的功能，应该包括左脑和右脑的功能；这里所说的能力应该既包括抽象思维能力，也包括形象思维能力。在过去的中学物理教学中，我们非常重视基本概念、基本规律和逻辑推理能力的培养，这是完全正确的。但需要注意的是，相对而言，我们对形象思维能力的培养还不够重视。这不仅使学生的思维结构不完善，而且由于抽象思维缺乏形象的有力“支撑”，在一定程度上影响了抽象思维能力的培养。那么，如何在物理教学中有效培养学生的形象思维能力呢？
(一)增加形象储备
马克思主义认识论认为，人的思维(即理性认识)是以感性认识为基础的，抽象思维是如此，形象思维也是如此。事物作为形象思维的生动形象，并不是主体头脑中凭空虚构出来的。它植根于现实中的某些东西。没有感性认识，形象思维就会成为无源之水，无本之木。因此，要重视把丰富的感性材料呈现给学生，重视实验，充分利用电教教具、图表、模型等直观手段，善于用形象说话，用生动的比喻、类比把抽象的概念形象化。
(二)加强想象训练
想象力是最有意义的形象思维形式，学生要有意识地强化训练。如果讲授重力，学生可以想象“如果重力突然失去”后的场景；讲授完摩擦力之后，让学生想象“一个没有摩擦力的世界”；讲授完圆周运动和万有引力后，让学生想象“如果地球突然停止转动”或“如果地球自转速度增加”；等一下。
(三)注重定性分析
形象思维是把握问题的整体、轮廓和方向，重视问题的定性分析有助于培养形象思维能力。提出问题时，应引导学生通过对问题信息的感知，想象问题情景，建构典型形象，猜测物理变化趋势。同时画出原理图、受力图、光路图、电路图等。纸上谈兵，让学生在头脑中建立清晰的物理图像，然后运用物理规律进行推理和演算，得出定量的结论。
(四)提倡数形结合
在解决物理问题时，要提倡数形配合使用，善于把文字信息转化为图形信息，用图像表达物理变化规律，揭示数形对应关系，把图像作为解决抽象物理问题的直观工具。