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【摘要】物理思维过程离不开视觉意象的加工，因此视觉意象的储备与构绘对物理学习起到一定的作用。通过介绍物理视觉意象的本原，探源物理学习中存在的视觉意象缺陷，试图在光影视角下挖掘资源来储备与构绘物理视觉意象，设计了利用视觉冲击效果弥补视觉观察的生理缺陷、强化视觉体验多角度丰富意象库的储备和提取光影资源来提升物理视觉意象构绘能力的三个策略来促进物理视觉意象的应用。
【关键词】光影视角 视觉意象 物理思维
【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）05-0160-02
随着科技的发展，大手笔的电影制作带来了超强的视觉冲击波，跌宕起伏的故事情节展现出一幕幕视觉情景，科学元素的融入激发了物理视觉思维的探秘。由此可见这个光影世界中蕴含着丰富的物理视觉意象，如果能挖掘出光影中这些潜在的视觉意象资源，将其作为提升学生的物理视觉思维活动的主题工具，将对物理课堂的教学起到有益补充。
1.物理视觉意象的本原
心理学家阿恩海姆指出外部刺激通过视觉感官形成“视觉意象”，这些视觉意象不仅仅是纯生理层面上类似照相式的物象，而且更是一种理性层面上具有关联性特征的效象。另一个美国心理学家从思维的进行过程中对视觉意象进行分类：一种是我们看到的意象，即观看形成的视觉意象；一种是进行心里想像所得的意象；另一种是通过视觉加工构建出的意象。因此视觉意象形成思维的过程是一个观看、想像和构绘的视觉活动相互作用的过程。
物理思维过程也离不开视觉活动的相互作用。作图、实验数据图像处理需要通过学生的视觉观察，最终内化为物理图形视觉意象；学习物理概念和规律需要建立一些简化模型，如质点、匀速运动模型，这些想象形成物理模型视觉意象；物理现象的发生过程中涉及到不同时刻和位置，同时物理过程也是一段连续的，动态变化的过程，这需要体验时空变化构绘出物理时空视觉意象。物理习题依托一定的情景，如天体运动习题有一定航天背景，又比如物体的运动会分阶段在水平面、竖直平面和斜面上运动，这样的情景迁移和定格阶段形成了物理情景视觉意象。因此物理视觉意象是物理思维运作的要素。
2.物理视觉意象缺陷的探源
物理的学习过程是一个不断进行思维的过程，这需要学生储备一定量的物理视觉意象，当遇到物理问题时能从物理视觉意象库中进行调配组合，从而找到解决问题的方法。然而由于视觉观察，视觉储备库的存储和视觉意象构绘能力等因素影响，往往使得学生出现物理视觉意象缺失。
2.1 视觉素材观察中造成的视觉意象获取失误
生理学家研究发现：通常情况下人的视觉有时有一定的方向性，视觉的重心在图片的上侧和右侧，这样就容易使得成像于视野上侧和右侧物体视像更清晰稳定。这样一个生理性的原因容易造成视觉的负效应，如下图的图像学生容易把两个运动都认为是匀减速直线运动，我们往往将其归因于学生的看图不仔细，其实这在一定程度上与视觉素材观察的视觉负效应有一定关系。
由于视觉的方向性，学生在观察图1时会不自觉的将对素材的观察注意力放在图片的上侧和右侧，左下方形成了视觉漠视区，这样导致左图视觉意象获取失误。
2.2 物理视觉意象库储备不完善
物理视觉意象是物理思维的基本要素，只有拥有丰富的物理视觉意象库，遇到物理问题时才能快速匹配出与问题相关到物理视觉意象。当遇到的问题与储存的意象类似，问题迎刃而解，当两者出现区别时则思维受阻。例如在受力分析中如果学生没有储存一定量的物体受力图，接下去的共点力的平衡和正交分解就无处下手；同时由于观察条件的限制，学生储存的视觉意象有时会是错觉和不全的意象，如讲加速度时，教师往往从不同类型的汽车启动时速度增加快慢入手，学生生活中虽然接触到汽车，但真正能体验到这种加速快慢还是有限，因此学生头脑中形成的是加速度就是增加的速度，甚至学完后有学生会问既然有加速度，那是否有减速度，这说明学生在意象的储备加工中储存的是加速度就是增加的速度这一错觉，还有一部分学生仅进行的是加速情况的储存，而缺失减速情况，最终导致物理视觉意象库的不完善。
2.3 物理视觉意象构绘能力不足
物理视觉构绘是将诸如图形、情景等视觉对象通过观察想象作用于心理和实践操作形成问题解决的物理视觉意象。构绘能力不足一方面体现在学生很难将接触到的物理意象进行生成，缺乏生成的基础。另一方面表现在物理视觉意象转换时不能得心应手。物理视觉意象有四种类型，有时要阅读文字和观察图像，提取有用的物理情景，有时要对动态的物理过程想象出变化的过程，有时又要具备将物理情景生成示意图的能力，这需要在四种物理视觉意象中进行转换，这种高频的切换让学生有时会力不从心。
如下题：小明同学参加一个冰上项目游戏，在长L1=7m的水平冰面AC上画出一个长度为L2=1m规定区域BC，游戏规则是参赛者用恒定水平推力作用在质量为m=50kg的木箱，（箱视为质点）从起点A推动一段时间后，再放手让箱向前滑动，若箱最终能停在规定区域BC内，则获得胜利，否则视为失败。若小明用F=200N的水平推力使木箱沿AC做直线运动，试问他推力作用在箱上的时间满足什么条件才能获得成功？
这道题首先需要将阅读的文字，构绘图2中的图形意象，然后加工成一个匀变速直线运动的模型意象，再针对AC段和BC段不同过程形成相应的时空意象，最后依托匀变速运动和牛顿定律中的平面情景进行情景意象的分析，这对一般的学生来讲，一下子很难跟上视觉意象的转换。
3.借助光影世界提升物理视觉意象的策略
光影世界将视听、声画有机融为一体，对人的视觉产生不少的影响。同时不少电影情景中都包含着大量的物理学知识，蕴含丰富的资源，如果能很好的找到切入点，在这种视角下对提升物理视觉思维将有很大裨益。 3.1 利用视觉冲击效果弥补视觉观察的生理缺陷
光影科技从黑白到彩色，从球幕到3D，里面的视觉变革冲击着人们的视觉感应。同时电影特技为追求精彩的视听效果，制作越来越精美，采用一些电子动画学、影像合成和特殊摄影，如影片显现的地裂山崩、灾难肆虐等都影响着人们的视知觉。因此在物理课外选修课上通过下载一些视觉效果明显的片段播放给学生观看，借助电影中的这些视觉效果的冲击，不断影响学生的视知觉，达到对此做出应激反应。同时还可以让学生了解它们的幕后制作，从视觉的生理角度认识拍摄和放映过程中视觉的反应，从而不断降低观察中的视觉负效应。
3.2 强化视觉体验多角度丰富意象库的储备
心理学家研究表明，人们遇到问题时会不自觉在头脑中快速找到与之匹配的视觉意象进行加工，从而解决问题，因此从多角度丰富学生的视觉意象库很重要。
教师可以通过不同的形式来丰富物理视觉意象库。如电影中的科教片，这类影片内容针对性比较强，教师可以有的放矢的选择相关影片直接播放，生动的演示一些用图片文字难以说明的物理过程，例如核反应过程等。同时教师也可以按照教学内容进行影片剪辑，整合到课件里面，呈现知识结构。教师不仅可以借助电影中的片段丰富意象库，同时也可以寻找电影中的谬误进行辨别，如对影片《福尔摩斯探案》中的惯性问题得辨析，对电影《飞天法宝》中能自动来回弹跳，自己就能产生能量的橡胶球的分析，这样可以让学生对储存在意象库中的一些错觉进行修正，同时也可以达到意象库的完善。
3.3 提取光影资源提升物理视觉意象构绘能力
光影世界中潜藏着大量的物理元素与场景，这些情景如果能够合理利用，对提升学生的物理视觉意象构绘能力将有很大帮助。
首先我们可以借助电影中的情景帮助学生生成物理视觉意象，如电影《功夫》中的如来神掌，高处落下的人一掌将地打了一个大坑，虽然电影表现的过于夸张，但结合这个片段可以让学生认识到重力势能。又如《地心引力》中太空飞船绕地运行，可以帮学生生成出一个天体运动的物理视觉模型意象，有了这样的视觉认识，学生生成物理视觉意象的能力可以从中得到锻炼。
其次当多种物理意象相互转化时，学生由于构绘能力不足，转化过程中往往显得力不从心，鉴于此，教师可以定格一些电影场景或借助电影生动丰富的视听场景将物理问题直观展示给学生，先从视觉上让学生能有体验，奠定构绘的基础，然后将情景转变为物理情境，一方面提高学生的转化能力，另一方面帮助学生潜移默化进行构绘。例如电影《钢铁侠》托尼穿上他的钢铁衣爬墙的情景，可以借用来画受力分析的示意图。这样完成物理情景视觉意象到物理图形视觉意象的构绘。又比如在电影《激战》中男主角跳跃的片段，从一幢楼顶成功跃入对面另一栋楼的阳台上，这个跳楼片段和物理课本上的一道飞跃壕沟的习题类似，这样学生通过观察片段将电影情景和课本习题情景相结合，由于有视觉感官在前，从而很容易转化到一个平抛的物理情景视觉意象，并由此构绘出一个平抛运动的示意图，完成情景视觉意象到图形视觉意象的转化，然后对其中的运动过程中的定格，进行时空视觉意象的分析，最后通过物理规律进行这些视觉意象的加工，这样训练后，学生的物理视觉意象构绘能力无形中得到提升，遇到物理问题就不会茫然无措。
4.结束语
要能更好的发挥出光影世界对物理视觉思维的提升作用，我们教师必须合理利用和挖掘出光影资源来克服学生视觉观察时的生理障碍、有效的的丰富学生物理视觉意象库和提升物理视觉意象构绘能力。
参考文献：
[1]李耀俊.光影世界-电影中的物理学[M].北京：机械工业出版社，2015：41～52.
[2]李耀俊，何桂明.电影资源引入高中物理课程的探索[J].中学物理，2013（12）.
【关键词】光影视角 视觉意象 物理思维
【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）05-0160-02
随着科技的发展，大手笔的电影制作带来了超强的视觉冲击波，跌宕起伏的故事情节展现出一幕幕视觉情景，科学元素的融入激发了物理视觉思维的探秘。由此可见这个光影世界中蕴含着丰富的物理视觉意象，如果能挖掘出光影中这些潜在的视觉意象资源，将其作为提升学生的物理视觉思维活动的主题工具，将对物理课堂的教学起到有益补充。
1.物理视觉意象的本原
心理学家阿恩海姆指出外部刺激通过视觉感官形成“视觉意象”，这些视觉意象不仅仅是纯生理层面上类似照相式的物象，而且更是一种理性层面上具有关联性特征的效象。另一个美国心理学家从思维的进行过程中对视觉意象进行分类：一种是我们看到的意象，即观看形成的视觉意象；一种是进行心里想像所得的意象；另一种是通过视觉加工构建出的意象。因此视觉意象形成思维的过程是一个观看、想像和构绘的视觉活动相互作用的过程。
物理思维过程也离不开视觉活动的相互作用。作图、实验数据图像处理需要通过学生的视觉观察，最终内化为物理图形视觉意象；学习物理概念和规律需要建立一些简化模型，如质点、匀速运动模型，这些想象形成物理模型视觉意象；物理现象的发生过程中涉及到不同时刻和位置，同时物理过程也是一段连续的，动态变化的过程，这需要体验时空变化构绘出物理时空视觉意象。物理习题依托一定的情景，如天体运动习题有一定航天背景，又比如物体的运动会分阶段在水平面、竖直平面和斜面上运动，这样的情景迁移和定格阶段形成了物理情景视觉意象。因此物理视觉意象是物理思维运作的要素。
2.物理视觉意象缺陷的探源
物理的学习过程是一个不断进行思维的过程，这需要学生储备一定量的物理视觉意象，当遇到物理问题时能从物理视觉意象库中进行调配组合，从而找到解决问题的方法。然而由于视觉观察，视觉储备库的存储和视觉意象构绘能力等因素影响，往往使得学生出现物理视觉意象缺失。
2.1 视觉素材观察中造成的视觉意象获取失误
生理学家研究发现：通常情况下人的视觉有时有一定的方向性，视觉的重心在图片的上侧和右侧，这样就容易使得成像于视野上侧和右侧物体视像更清晰稳定。这样一个生理性的原因容易造成视觉的负效应，如下图的图像学生容易把两个运动都认为是匀减速直线运动，我们往往将其归因于学生的看图不仔细，其实这在一定程度上与视觉素材观察的视觉负效应有一定关系。
由于视觉的方向性，学生在观察图1时会不自觉的将对素材的观察注意力放在图片的上侧和右侧，左下方形成了视觉漠视区，这样导致左图视觉意象获取失误。
2.2 物理视觉意象库储备不完善
物理视觉意象是物理思维的基本要素，只有拥有丰富的物理视觉意象库，遇到物理问题时才能快速匹配出与问题相关到物理视觉意象。当遇到的问题与储存的意象类似，问题迎刃而解，当两者出现区别时则思维受阻。例如在受力分析中如果学生没有储存一定量的物体受力图，接下去的共点力的平衡和正交分解就无处下手；同时由于观察条件的限制，学生储存的视觉意象有时会是错觉和不全的意象，如讲加速度时，教师往往从不同类型的汽车启动时速度增加快慢入手，学生生活中虽然接触到汽车，但真正能体验到这种加速快慢还是有限，因此学生头脑中形成的是加速度就是增加的速度，甚至学完后有学生会问既然有加速度，那是否有减速度，这说明学生在意象的储备加工中储存的是加速度就是增加的速度这一错觉，还有一部分学生仅进行的是加速情况的储存，而缺失减速情况，最终导致物理视觉意象库的不完善。
2.3 物理视觉意象构绘能力不足
物理视觉构绘是将诸如图形、情景等视觉对象通过观察想象作用于心理和实践操作形成问题解决的物理视觉意象。构绘能力不足一方面体现在学生很难将接触到的物理意象进行生成，缺乏生成的基础。另一方面表现在物理视觉意象转换时不能得心应手。物理视觉意象有四种类型，有时要阅读文字和观察图像，提取有用的物理情景，有时要对动态的物理过程想象出变化的过程，有时又要具备将物理情景生成示意图的能力，这需要在四种物理视觉意象中进行转换，这种高频的切换让学生有时会力不从心。
如下题：小明同学参加一个冰上项目游戏，在长L1=7m的水平冰面AC上画出一个长度为L2=1m规定区域BC，游戏规则是参赛者用恒定水平推力作用在质量为m=50kg的木箱，（箱视为质点）从起点A推动一段时间后，再放手让箱向前滑动，若箱最终能停在规定区域BC内，则获得胜利，否则视为失败。若小明用F=200N的水平推力使木箱沿AC做直线运动，试问他推力作用在箱上的时间满足什么条件才能获得成功？
这道题首先需要将阅读的文字，构绘图2中的图形意象，然后加工成一个匀变速直线运动的模型意象，再针对AC段和BC段不同过程形成相应的时空意象，最后依托匀变速运动和牛顿定律中的平面情景进行情景意象的分析，这对一般的学生来讲，一下子很难跟上视觉意象的转换。
3.借助光影世界提升物理视觉意象的策略
光影世界将视听、声画有机融为一体，对人的视觉产生不少的影响。同时不少电影情景中都包含着大量的物理学知识，蕴含丰富的资源，如果能很好的找到切入点，在这种视角下对提升物理视觉思维将有很大裨益。 3.1 利用视觉冲击效果弥补视觉观察的生理缺陷
光影科技从黑白到彩色，从球幕到3D，里面的视觉变革冲击着人们的视觉感应。同时电影特技为追求精彩的视听效果，制作越来越精美，采用一些电子动画学、影像合成和特殊摄影，如影片显现的地裂山崩、灾难肆虐等都影响着人们的视知觉。因此在物理课外选修课上通过下载一些视觉效果明显的片段播放给学生观看，借助电影中的这些视觉效果的冲击，不断影响学生的视知觉，达到对此做出应激反应。同时还可以让学生了解它们的幕后制作，从视觉的生理角度认识拍摄和放映过程中视觉的反应，从而不断降低观察中的视觉负效应。
3.2 强化视觉体验多角度丰富意象库的储备
心理学家研究表明，人们遇到问题时会不自觉在头脑中快速找到与之匹配的视觉意象进行加工，从而解决问题，因此从多角度丰富学生的视觉意象库很重要。
教师可以通过不同的形式来丰富物理视觉意象库。如电影中的科教片，这类影片内容针对性比较强，教师可以有的放矢的选择相关影片直接播放，生动的演示一些用图片文字难以说明的物理过程，例如核反应过程等。同时教师也可以按照教学内容进行影片剪辑，整合到课件里面，呈现知识结构。教师不仅可以借助电影中的片段丰富意象库，同时也可以寻找电影中的谬误进行辨别，如对影片《福尔摩斯探案》中的惯性问题得辨析，对电影《飞天法宝》中能自动来回弹跳，自己就能产生能量的橡胶球的分析，这样可以让学生对储存在意象库中的一些错觉进行修正，同时也可以达到意象库的完善。
3.3 提取光影资源提升物理视觉意象构绘能力
光影世界中潜藏着大量的物理元素与场景，这些情景如果能够合理利用，对提升学生的物理视觉意象构绘能力将有很大帮助。
首先我们可以借助电影中的情景帮助学生生成物理视觉意象，如电影《功夫》中的如来神掌，高处落下的人一掌将地打了一个大坑，虽然电影表现的过于夸张，但结合这个片段可以让学生认识到重力势能。又如《地心引力》中太空飞船绕地运行，可以帮学生生成出一个天体运动的物理视觉模型意象，有了这样的视觉认识，学生生成物理视觉意象的能力可以从中得到锻炼。
其次当多种物理意象相互转化时，学生由于构绘能力不足，转化过程中往往显得力不从心，鉴于此，教师可以定格一些电影场景或借助电影生动丰富的视听场景将物理问题直观展示给学生，先从视觉上让学生能有体验，奠定构绘的基础，然后将情景转变为物理情境，一方面提高学生的转化能力，另一方面帮助学生潜移默化进行构绘。例如电影《钢铁侠》托尼穿上他的钢铁衣爬墙的情景，可以借用来画受力分析的示意图。这样完成物理情景视觉意象到物理图形视觉意象的构绘。又比如在电影《激战》中男主角跳跃的片段，从一幢楼顶成功跃入对面另一栋楼的阳台上，这个跳楼片段和物理课本上的一道飞跃壕沟的习题类似，这样学生通过观察片段将电影情景和课本习题情景相结合，由于有视觉感官在前，从而很容易转化到一个平抛的物理情景视觉意象，并由此构绘出一个平抛运动的示意图，完成情景视觉意象到图形视觉意象的转化，然后对其中的运动过程中的定格，进行时空视觉意象的分析，最后通过物理规律进行这些视觉意象的加工，这样训练后，学生的物理视觉意象构绘能力无形中得到提升，遇到物理问题就不会茫然无措。
4.结束语
要能更好的发挥出光影世界对物理视觉思维的提升作用，我们教师必须合理利用和挖掘出光影资源来克服学生视觉观察时的生理障碍、有效的的丰富学生物理视觉意象库和提升物理视觉意象构绘能力。
参考文献：
[1]李耀俊.光影世界-电影中的物理学[M].北京：机械工业出版社，2015：41～52.
[2]李耀俊，何桂明.电影资源引入高中物理课程的探索[J].中学物理，2013（12）.