1 “思维可视化”的内涵

思维可视化（Thinking visualization）是指以图示或图示组合的方式把原本不可见的思维路径、结构、方法及策略呈现出来，使其清晰可见的过程。通俗地讲就是把大脑中的思维“画”出来的过程。将思维可视化运用到学科教学中，可以实现零散知识系统化、隐性思维显性化、解题规律模型化。

运用思维可视化方法及技术进行教学，使知识更易被理解和记忆，有效发展学生的思维能力及学习兴趣。在传统课堂上，教师多以灌输方式传授学生知识，学生主要通过以死记硬背的方式反复做题巩固知识点。然而只关注知识不关注知识背后“思维”的教学方式危害巨大^[5]：它会使学生长期处于浅思考、不思考的状态，久而久之，学生的思维发展必然受阻，思维能力必然弱化，限制学生的思维深度，淡化问题解决能力，抑制学生核心素养的有效发展。应用思维可视化方法，教学的焦点从“知识层”深入到“思维层”，推动教师与学生一起思考，进行思维共振、思想争鸣，提升物理课程的思维容量，在师生互动及生生互动中持续、系统地锻炼与发展师生的思维能力。

2 初、高中学生思维发展的特点

高一新生进入物理学习后，通常认为物理“难学”，主要体现在两个方面：初、高中物理知识与方法的广度和深度具有较大差异；初、高中学生思维水平的存在不同的要求。初中物理的学习偏向依托丰富具体的形象思维，定性了解物理的基本概念、基本规律和简单计算等，而高中物理注重以物理概念规律理解为前提的抽象思维的训练。实际教学中高中教师常常忽视初中物理教学的“可视化方法”的教学方法，导致在思维呈现过程中教师的教与学生的学不能和谐统一。

2.1  初、高中学生抽象思维水平不够成熟

闫金铎先生曾说过，学生在初中阶段的思维发展处于具体形象思维向抽象思维过渡的阶段，而在高中阶段开始进入抽象逻辑思维阶段。从而中学物理课程设置应兼顾学生思维发展特点，初中物理多以具体形象的生活情境以及简单有趣的小实验开展教学活动，高中物理采用模型建构和逻辑推理为主设计课堂教学。

笔者以苏科版初中物理八年级上册（以下简称“初中教材”）和人教版高中物理必修1教科书（以下简称“高中教材”）为例，分析统计教材中的图片数和实验数（见表1），发现初中物理课本总体以图片为主，文字为辅，一册课本中总图片数达276张，其中生动有趣引人思考的生活实验场景占到总图片数的88%，同时实验个数也多达33个，平均每节内容（共23小节）就大约有一个半实验。而高中课本中生动具体的图片数所占比例仅为62%，动手操作的实验只有7个。

建议图片分为实际图片，模拟图片，数据图表进行统计，初中物理主要采用实际图片和模拟图片为主，凸显创设贴近学生的生活情景，以形象思维为主，定性了解基本的概念，科学地解释生活现象；高中物理以模拟图片和数据图表为主，注重模型建构，设计科学探究过程，科学的处理实验数据与解读证据，通过定量计算解决物理问题。

实验可以分为演示实验和学生实验，演示实验突出直观的实验现象，培养学生的观察能力；学生实验要求较强的动手能力，经历科学探究的七要素，体验物理知识的发现过程。

表1可知，初中物理创设具体形象的生活情境，简单的情景符合初中生的认知特点，解决物理构建丰富形象的情境作为思维锻炼的平台，形象思维得到了有效地发展。高中教材几乎没有提供这样的学习情景，学生根深蒂固的形象思维失去了运作的思维媒介——丰富具体的物理情境，而抽象思维此时还不够成熟。为了推进学生抽象思维的发展，教师必需搭建形象思维向抽象思维过渡的桥梁，设法创造相应的物理情境，引导学生经历分析、总结和归纳的过程，达到提升抽象思维的目的。

因此，考虑中学生在不同阶段学习物理的思维水平，高中物理的教学仍需要延续类似初中物理课堂教学的“可视化方法”教学，给予学生思维发展提升的平台与空间，高效进行有意义地习得知识，提高抽象思维水平。

2.2 初、高中学生抽象思维与形象思维的发展

很多人认为抽象思维相较于形象思维是更高层次的思维水平，形象思维是感性的产物，而抽象思维是理性的产物，所以这两种水平的思维也是完全分割开的。物理是一门实验为基础的科学学科，感性思考似乎是不可以的，有违理性思考的精确性、严谨性。但美国艺术心理学家鲁道夫·阿恩海姆在《艺术与视知觉》一书中提出“视觉思维”这一概念，即视觉器官在感知外物时，视知觉并不是对刺激物的被动复制，而是一种积极的理性思维活动——经过大脑加工选择出“视觉意象”，并将这一心理意象作为思维的媒介，再进行必要的思维活动。

随着对思维活动的深入研究，人们对形象思维与抽象思维有了更准确的认识。《中国中学教学百科全书》中是这样阐述这两种思维的，抽象思维与形象思维是理性认识中的两种不同方式。它们都是建立在感性认识的基础上的，只是进行的方式不同。在实际思维过程中，形象思维与抽象思维二者是相辅相成，互相沟通的。

如今的高中物理课堂中，很多教师为了节省时间以达到“高效教学”的目标，常常简化物理对象以及模型，通过抽象的逻辑描述和习题训练来快速强化学生的抽象思维能力，导致学生头脑中的“视觉意象”逐渐模糊变少，影响理性抽象思维的发展。

抽象思维的机械训练不是提升学生抽象思维能力的良好途径，而提供学生所需要的感性认识、视觉意象，学生能自主的在脑海中建立与知识问题相关的“意象库”，再经由教师引导，对意象进行有意义的整合和加工，概括抽象出物理概念或规律，抽象思维能力即能顺利自然的得到锻炼与提升。