形象思维和逻辑思维

     什么叫笼统思纤妓黩单地说,“笼统思想是依托笼统资料的看法体会失掉了解的思想。”从信息加工角度说,可以了解为主体运用表象、直感、想象等方式,对研讨对象的有关笼统信息,以及贮存在大脑里的笼统信息停止加工(剖析、比拟、整合、转化等),从而从笼统上看法和掌握研讨对象的实质和规律。

笼统思想与笼统(逻辑)思想是两种基本的思想形状,过去人们曾把它们区分划归为不同的类别,以为 “……迷信家用概念来思索,而艺术家则用笼统来思索。”这是一种曲解。其实,笼统思想并不只仅属于艺术家,它也是迷信家停止迷信发现和发明的一种重要的思想方式。例如,物理学中一切的笼统模型,像电力线、磁力线、原子结构的汤姆生枣糕模型或卢瑟福小太阳系模型,都是物理学家笼统思想和笼统思想搅缒产物。爱因斯坦是一个具有极端深入的逻辑思想才干的巨匠,但他却支持把逻辑方法视为独一的迷信方法,他十分擅长发扬笼统思想的自在发明力,他所构思的种种理想化实验就是运用笼统思想的典型范例。这些理想化实验并不是对详细的事例运用笼统化的方法,舍弃现象,抽取实质,而是运用笼统思想的方法,将表现普通、实质的现象加以保管,并使之失掉集中和强化。例如,爱因斯坦著名的狭义相对论的创立实践上就是来源于一个自在的想象。一天,爱因斯坦正坐在伯尔尼专利局的椅子上,突然想到,假设一团体自在下落,他是会觉得不到他的体重的。爱因斯坦说,这个复杂的理想实验“对我影响至深,竟把我引向引力实际”。

笼统思想的基本特点是:

(一)笼统性

笼统性是笼统思想最基本的特点。笼统思想所反映的对象是事物的笼统,思想方式是意象、直感、想象等笼统性的观念,其表达的工具和手腕是能为感官所感知的图形、图象、图式和笼统性的符号。笼统思想的笼统性使它具有生动性、直观性和全体性的优点。

(二)非逻辑性

笼统思想不像笼统(逻辑)思想那样,对信息的加工一步一步、首尾形地、线性地停止,而是可以调用


许多笼统性资料,一下子合在一同构成新的笼统,或由一个笼统腾跃到另一个笼统。它对信息的加工进程不是系列加工,而是平行加工,是面性的或平面性的。它可以使思想主体迅速从全体上掌握住效果。笼统思想是或然性或似真性的思想,思想的结果有待于逻辑的证明或实际的检验。

(三)粗略性

笼统思想对效果的反映是粗线条的反映,对效果的掌握是大体上的掌握,对效果的剖析是定性的或半定量的。所以,笼统思想通常用于效果的定性剖析。笼统思想可以给出准确的数量关系,所以,在实践的思想活动中,往往需求将笼统思想与笼统思想巧妙结合,协同运用。

(四)想象性

想象是思想主体运用已有的笼统构成新笼统的进程。笼统思想并不满足于对已有笼统的再现,它更努力于追求对已有笼统的加工,而取得新笼统产品的输入。所以,笼统性使笼统思想具有发明性的优点。这也说明了一个道理;富有发明力的人通常都具有极强的想象力。

二、笼统思想在物了解题中的作用

如前所述,笼统思想与笼统思想是两种基本的思想方式,人类从事各种活动,往往需求对两种思想方式协同运用,关于物了解题活动来说。亦是如此,专家的大脑中有着丰厚的笼统贮备,在处置物理效果时,他们总是先依据效果情形构建出明晰的物理图象;尽能够应用图形来反映物理形状、物理进程及有关物理量的关系;擅长在头脑中对有关笼统停止剖析、比拟、类比、整合;想象能够发作的情形。所以,专家往往对效果的笼统有着较强的直感才干。而普通人的大脑中,笼统的贮备相对贫乏,他们在处置物理效果时,不擅长从笼统上去掌握效果;一接触到效果,就希图立刻树立有关的求解方程,其结果往往是欲速则不达。那么,在物了解题中,笼统思想终究能起到哪些积极的作用呢?

(一)表征作用

认知心思学家将信息在头脑中的出现方式统称为表征,以为表征是影响效果处置的重要要素。在物了解题中,笼统思想是成表征的重要思想方式。由于笼统思想的笼统性和全体性,使


主体容易对效果的实质和解题的关键发生直感,从而触收回发明性处置效果的方案。比如:

例1A、B两站相距60千米,A站每隔10分钟向B站开出一辆汽车,汽车的速度为60千米/小时。现有一辆汽车从B站向A站开出,速度也是60千米/小时。问从B站开出的汽车在途中将会与从A站开出的几辆汽车相遇?(设B站的汽车开出时,A站恰恰有一辆汽车开出。)

对本题,我们可以用如图1位移图线来直观地表征,由图线(相交点)可知,B站开出的汽车将与A站开出的11辆汽车相遇。我们还可以用如图2的图形来表征,即B站的汽车b刚开出时,A、B之间已有5辆汽车,同时有一辆汽车a刚从A站开出。这样,b将在A、B的中点与a相遇。可见,在前半段路程上,b车将与A 站开出的6辆汽车相遇。同理可知,在后半段路程上,b车也将与A站开出的6辆汽车相遇。除去在A站遇到的一辆,可知b车在途中将与A站开出的11辆汽车相遇。

(二)先导作用

在求解物理效果时,主体运用笼统思想对与效果相关的各种情形展开普遍的联想,提出有意义的猜想,这可以为效果的剖析和推理的停止大致指明方向,防止解题堕入自觉的境地比如:

例2、水平桌面上有一叠圆形金属片,摆放外形如图3。最下面的一块重为G,面积为S/2,它相邻的下面一块金属片重为G/2、面积为S/2,以此类推,金属片的重量和面积均逐渐减半,不时叠下去。则自下而上三块金属片,每块金属片上外表遭到的压强之比 p1:p2:p3多大?桌面遭到的压强多大?

本题乍看上去似乎很难求解,为此我们先从笼统上做如下的思索:将各金属片的外形转化为一系列的矩形,并自上弦上按1、2、3……编号,如图4所示。由图可见,第1片以上的各片的总面积等于第1片的面积;第2片以上的各片的总面积等于第2片的面积…… 以此类推。依据题意,可知重力的关系也是如此。所以,第1、2、3金属片上外表遭到的压强之比为1:1:1。桌面遭到的压强为P


=F/S=2G/S。

(三)支持髯用

物了解题需求严谨的推理运算,笼统思想可以为这种逻辑推理提供强有力的支出。运用笼统思想,可以使主体头脑中树立起一幅生动明晰的物理图象,这是笼统思想得以顺利停止的基础。例如,当出现效果:“三个共点力,大小区分为3牛、4牛、8牛,它们的合力能否为零”时,我们的头脑里通常出现一个表示的三角形。借助这个三角形,再剖析它的三条边能否能够区分是3、4、8,然后作出判别。

三、物了解题中笼统思想的基本方式

(一)意象

意象是人脑再现出来的某个事物的写意的笼统,它既可以是由若干个同类事物的笼统概括出来而失掉的观念性的笼统,也可以是被形式化了的某个事物的基本笼统、由理性看法所取得的各种笼统信息经过普通化和典型化,便可成为意象而贮存在主体的大脑中及停止进一步的加工。意象相当于笼统思想中的概念,是笼统思想的基本元素。爱因斯坦说:“在我的思想机构中,书面的或行动的文字似乎不起任何作用。作为思想元素的心思的东西是一些记号和有一定明晰水平的意象,它们可以由我‘随意’地再生和组合。……这种组合活动似乎是发明性思想的主要方式。它停止在可以传送给他人的、由文字或别的记号树立起来的任何逻辑结构之前。上述的这些元素就我来说是视觉的,有时也有动觉的。通用的文字或其他记号只要在第二阶段才干很费力地找出来。”

关于物了解题来说,主体完善的意象系统是极端重要的要素。例如效果:图5所示,在半圆形支架上,用两根长为半径的细线1、2悬挂着重为G的小球。现让A端固定不动,让B端逐渐沿圆形支架逐渐向上滑动,使线2从水平形状逐突变为竖直形状。判别这一进程中,两根细线拉力的变化状况。我们头脑中出现的是与效果相关的矢量表示图,如图6所示,线B端的滑动表现为图中矢量T2的道时针向的转动。由图可见,这一进程中,细线1的拉力T2将逐突变小,细线2的拉力T2将先变小,后变大。当两线相互垂直时,


拉力T2最小;当细线2处于竖直形状时,拉力T2=G。

除了图形意象,物理意象还包括图表示象,如数学符号、公式、图表等笼统性资料,都可以成为图表示象的载体。比如:

例3一长列火车依惯性驶向倾角为a的小山上,当列车完全停下时,列车一局部在山上(如图7)。试求列车从末尾上山到停上去所阅历的时间。列车全长为L,摩擦不计。

对本题,设整列车的质量为M,列车山上局部长为x,质量为Mx/L。选择山基为x轴坐标之原点,方向沿山坡向上。依据牛顿第二定律,可得列车遭到的合力为

当失掉上式时,假设主体的头脑里能出现简谐振动判别式F—X的图表示象,便可确认这是周期为的简谐振动方程,于是感悟到列车从末尾上山到停上去的时间等于振动周期的1/4,即。

(二)直感

直感是运意图象对详细笼统的直接判别和感知。直感的实质就是用具有普遍性和典型性意义的意象去对照以后效果中有关事物的详细笼统,从而使主体对以后效果的形式作出判别,迅速确定解题思想的方向和途径。比如:

例4 如图8所示,有一聚光束穿过一遮光板的圆孔后集聚于板后10厘米处的a处,若在圆孔内嵌入一块凸透镜,则光束将集聚于板后5厘米的b点处,求该凸透镜的焦距。

在图8中,想象有一点光源放在b点,则据光路可逆,可知它将在a处成一虚像。由此可直感到本题实质上是已知物距U=5厘米,像距V=-10厘米,求凸透镜焦距的效果。于是据透镜成像公式,即得

像这种用普遍笼统(称为类象)的特征去比拟详细对象(称为个象)的笼统,依据笼统特征整合的相似性来判别个象能否与类象同质的思想方式,我们称为笼统识别直感,它主要表现为对各种笼统在变式状况下的再认,以及在复合、综合形状下的分解识别。

例5 如图9甲所示,在离空中高为h,离竖直墙的水平距离为山处,有一个弹性小球以初速度V0向墙水平抛出,与墙发作弹性碰撞后落到空中上。试求落地点与墙的距离S2(设球与墙碰撞时动能没


有损失)。

本题小球的运动进程可分两段,其轨迹区分是AB和BC,AB段是平抛运动,BC段是斜下抛运动。将平抛运动补全,要得完整轨迹ABD(如图乙所示)。这不时感启示我们:将BC以墙为轴转过去180o,能够正好与BD重合。应用弹性碰撞规律,我们容易证明这一点。于时所求的S2为

如上应用已有意象形式,对新笼统停止补形,将局部笼统归入全体笼统之中的思想自动脉式,称为形式补形直感,它在笼统思想中具有极为重要的竟义。正如美国哲学家鲁首夫、阿恩海姆在《视觉思想》一书中所写的:“把不完整的东西补足,乃是理功才干的一个最基本的身手。”

例6有两条船甲、乙在河中相向行驶,甲逆流而下,相关于水流的速度为v1,乙逆流而上,相关于水流的速度为v2,且v1>v2。当两船相遇时,有一逆流而漂的竹筏正好在两船边上。再行驶一段时间后,两只船同时掉头前往行驶,而两船相关于水流的速度不变。问哪一只船先遇到竹筏?

对本题,我们联想起另一个相似的情形:有两人内行驶的更车的过道上相向而行,两个行走的速度不同,到了某座位边两个相遇。再行走一段时间,两人同时前往以原来的速度行走,那么两人必在原来的座位边相遇。将两种情形停止类比:人相当于船,行驶的列车相当于水流,座位相当于竹筏,我们便可判得原题中两船将同时与竹筏相遇。

像这种经过比拟新笼统与已有意象的相似性,使新笼统与已有意象系统相结合的思想方式称为笼统相似直感。物了解题中对效果的变卦和转化往往有赖于这种直感。

(三)想象

想象是头脑中对已有意象经过结合和改造发生新的意象的思想进程,它是最有发明性意义的笼统思想的方式。爱因斯坦说:“想象力比知识更重要,由于知识是有限的,而想象力概括着世界上的一切,推进着提高,并且是知识退化的源泉。严厉地说,想象力是迷信研讨中的真实要素。”迷信的想象是对已有意象的一系列直感的结合。在物了解题中,空间笼统的想象,物理图


象的想象,特殊形状和理想形状的想象,假定情形的想象等等,都是解题思想中极端重要的要素。比如:

例7从某一高度以相反的速度V0,将一把弹子向各个方向撒出去。试说明各弹子均为空中的恣意时辰,一切弹子位于怎样的一个曲面上?(不计空气阻力)

对本题,先想象假设一切弹子的初速均为零,则它们将同时沿同不时线做自在落体运动;再想象弹子抛出时,重力突然失掉,则弹子将沿不同方向做匀速直线运动,各弹子将处于同一个半径平均增大的球面上。由此可想象到,本题中,弹子将处在一个半径R=V0t (随时间平均增大),球心做自在落体运动的球面上。

四、如何培育笼统思想才干

现代迷信标明:人的大脑可分为左右两个半球,左半球主管言语、逻辑数字的运算加工,而右半球则主管音乐、美术、空间的知觉识别。从思想角度看,即人的左脑主管笼统思想,而右脑则主管笼统思想。人的思想活动往往是经过左、右脑机能的“谐振”来完成的。教育的基本目的,在于最大限制地开发先生大脑的功用,培育才干。这里所说的大脑的功用应既包括左脑的功用,也包括右脑的功用;这里所说的才干理应既包括笼统思想才干,也包括笼统思想才干。在以往的中学物理教学中,我们十分注重基本概念、基本规律和逻辑推理才干的培育,这完全是正确的。但是,应当看到,相对而言,我们对笼统思想才干的培育,却注重得不够。这不但使先生的思想结构得不到完善,同时由于笼统思想缺乏笼统的有力“支出”,所以也在一定水平上影响了笼统思想才干的培育。那么,在物理教学中,应当如何有效地培育先生的笼统思想才干呢?

(一)添加笼统贮备

依据马克思主义看法论,人的思想(即理性看法)是树立在理性看法的基础上的,笼统思想是如此,笼统思想也是如此。作为笼统思想生动性的笼统的东西,并不是主体的头脑中凭空臆造出来的。它根源于理想中的东西。分开了理性看法,笼统思想便成为无源之水,无本之木。因此,应当注重向先生出现丰厚的


理性资料,要注重实验,充沛运用电化教具和图表、模型等直观手腕,要擅长用笼统说话,用生动的比喻和类比使笼统的概念笼统化。

(二)强化想象训练

想象是最富有意义的笼统思想方式,要无看法地对先生停止强化训练。如教过重力后,可让先生想象“假设突然失掉重力”后的情形;教过摩擦力后,让先生想象“毫无摩擦的世界”;教过圆周运动、万有引力后让先生想象“假设地球突然中止转动”或“地球自转速度加大后的情形;等等。

(三)注重定性剖析

笼统思想是对效果全体、概略和方向性的掌握,注重对效果的定性剖析有助于笼统思想才干的培育。当出现效果时,应引导先生经过对效果信息的知觉,想象效果情形,构建典型笼统,推测物理变化的趋向。同时在纸上画表示图、受力图、光路图、电路图等,使先生在头脑里树立起明晰的物理图象,然后再运用物理规律停止推理和演算,得出定量的结论。

(四)倡议数形结合

在物了解题中,要倡议数与形的协同运用,擅长将文字信息转化为图形信息,将物理变化规律用图象来表达,提醒数与形的对应关系,运用图象这不时观工具求解笼统的物理效果