思维能力是各种能力的基础和核心。如何培养学生较强的思维能力，一直是物理教学研究中的一个重要课题。思维形式主要可分为形象思维和抽象思维。形象思维是通过形象来反映和把握事物的思维活动；抽象思维是运用概念、判断和推理等认识形式来反映客观事物的运动规律，达到对事物本质特征和内在联系认识的过程。
　　 利用计算机课件辅助教学，能不受时间、空间的限制，向学生展示当时当地无法直接看到的事物形态、发生的现象和过程，有利于学生全面、整体的认识客观世界，建立表象。同时能对抽象的概念、难以用实验展示的现象，利用计算机动画的形式进行仿真模拟演示，有助于学生对知识全面而准确的理解。
　　 一、帮助学生建立物理表象
　　 表象是人们经过感知的客观事物在脑中再现的形象，它是形象思维的基础。学生学习物理要大量借助于形象思维，因此，在整个物理教学过程中，要使学生认识丰富的物理图像，不断地建立起物理表象。
　　 建立丰富的表象，需要学生在课堂和日常生活中处处细心观察。但并不是每一位学生在上课前对每一种物理现象均已感知过。在课件制作中，可以向学生展示各种现象。如讲光的反射、折射、色散、干涉和衍射时，向学生展示蓝色的天空、早霞、晚霞、虹霓以及水上油膜等，以强烈的色彩渲染加深表象。又如讲向心力时，显示运动员骑车在拐弯时的倾向、公路弯道的倾角、铁路弯道外轨与内轨的高度比较等。
　　物理学中的许多形象概念和理想化模型，如磁场、电场、质点、刚体、点电荷、光滑表面等，学生较难接受。可以利用观察、实验、典型事例等传统的方法，使学生从客观存在的原型基础上概括出来，建立起表象。同时也可以采用计算机课件模拟，这有利于学生对概念和理想化物理模型的建立。制作课件时，物理模型的设计应尽量直观、形象，将生活中相应物理模型的非本质因素去除，突出本质因素。在不影响问题研究的前提条件下，应从三维角度观察再到平面形式描述，以便给学生充分的感知，使学生形成正确、丰富的表象。如利用计算机绘制三维磁感应线或电场线，学生会对无法直接观察的“场”有直观的印象，同时可以进行各个方向（尤其是上、下、前、后、左、右六个特殊视角）的观察，加深表象在头脑中的痕迹。这对后面相关知识的学习起到很好的作用。再如讲解光滑平面时，可以通过改变物体表面的材质贴图，先后采用毛皮材质表面贴图、木板材质表面贴图、玻璃材质表面贴图及半透明材质表面贴图，使学生对“光滑”两字产生表象。在分析问题时，学生能在头脑中快速提取光滑平面、粗造平面的表象。
　　表象的内涵不仅仅包括图像，还包括声音。为了使学生了解乐音和噪声的主要区别，懂得噪声的危害和控制，可利用计算机课件进行教学。上课时，将录制好的优美的钢琴曲与城市噪音作对比，并配以相应的图景，引出乐音和噪声的概念，指出两者的本质区别，由此将课本上固化的文字符号的描写转化为富有动感的音响和图像，直接作用于学生的视听器官，激发学生兴趣，促进表象的形成和形象思维的展开。
　　二、培养学生的物理想像能力
　　想像是人在客观事物的影响下，对头脑中的表象经过结合改造而产生新表象的心理过程。想像可以分为再造想像和创造想像。再造想像是根据语言的描述和图样的示意，在脑中形成相应的新的形象的过程。物理教学过程，主要是通过教师表述及书本、图像、模型介绍给学生，从而在学生头脑中形成与概念对应的新的表象的心理过程。
　　制作课件中，可以利用计算机课件有别于传统媒体的显示功能，利用其特有的文字语言描述功能，恰如其分地吸引学生的注意力。如利用字体大小对比、色彩反差、美术字、箭头和方框、分离、闪烁等来突出关键字，从而有利于学生对表象的复述、想像。
　　图像是思维的杠杆，对于那些比较难想像的物理知识和物理图景，可利用动画作为中介来帮助学生理解、掌握物理知识。如制作“简谐振动图像”课件(如图1)，把弹簧振动的实物图、相应的往返运动以及振动图像的形成有机地联系起来。再如制作“分子间相互作用力”课件中的“分子间的作用力跟距离的关系图”（如图2），利用辅助标尺AA′的移动，将图中斥力、引力、合力图线坐标点的变化与两模拟分子间距离、两分子间的相互作用力动态地联系起来，丰富学生的空间想像，帮助他们更好地把握引力和斥力的关系。

　　想像的前提是有丰富的表象，并对表象进行理解和掌握，否则只能停留在机械识记的水平上。但学生受思维发展的限制，对有些物理过程和物理图像的想像（尤其是对三维空间的想像、时间的想像及微观和宏观事物的想像)感到困难。这时可以通过计算机课件的模拟，辅助学生完成想像过程。如“带电粒子在磁场中运动”的课件中，提到将带电粒子斜向入射磁场。因入射粒子的速度v与磁场不垂直（存在夹角θ），将速度分解为平行于磁场方向的速度v1和垂直于磁场的速度v2，从而得到入射粒子的运动轨迹是一条螺旋线（如图3）。这是一条两个运动的合成轨迹，学生在想像中有难度。可以用计算机在三维空间逐步分解速度，并运动形成轨迹。然后俯视观察得到圆的平面轨迹图。学生对运动合成加深了理解，碰到类似问题，能在三维空间进行想像。再如“牛顿第一定律”中光滑平面的理想实验是在表象（光滑轨道、光滑小球）基础上抽象出来的理想过程，无法用实验来直接演示。教学中，要求学生有一定的想像能力。教师可以根据伽利略的理想实验用计算机分三次模拟仿真实验（如图4）。为了让学生能看清小球滑动的整个过程，可以将小球的仿真过程进行慢镜头处理。

　　三、帮助学生形成物理概念
　　概念是抽象思维的一种形式。当个别表象积累到一定程度，融合产生一般表象。一般表象在人的活动中不断向概括表象发展。由于表象具有概括性，它已经能够反映同一事物或同一类事物在不同条件下经常表现出来的一般特点。这种概括性表象在语言作用下，提升为概念。概念舍弃了事物的非本质属性，只概括了事物的本质属性。
　　许多教师在讲概念之前不给学生足够多的表象，而直接提出概念，再用概念去分析其他问题。这样做的结果往往是学生对概念的内涵与外延没有把握，出现张冠李戴，乱套公式的情况。这样做的原因是认为给学生以表象的实验太花时间（认为学生能够想像就可以了）或担心实验现象不明显，从而对概念的得出产生障碍或无法得出概念。利用计算机课件可以完成各种实验的模拟，在学生想像的基础上花较少的时间可得出明显的结论。学生有了足够的表象，自然能得出概念。例如制作“加速度概念”课件，利用截取的视频片段，分别展示各种交通工具的运动，如自行车刹车、公交车起动、火车匀速行驶、飞机匀加速飞行等，并列表假设数据，让学生分析数据规律，从而得到加速度的概念。学生能很好地掌握加速度概念，并理解概念的内涵和处延。再如制作“弹力”课件，利用计算机显示模拟 实验现象：书本把泡沫塑料压弯、弯曲的木杆把水中的圆木推开、伸长的弹簧使小车运动、手使玻璃瓶产生微小的变形等。学生由此得到弹力的概念，把握弹力产生的两个条件。
　　利用计算机课件特有的方式进行知识的复习、巩固、小结，还能够将物理概念和规律集中表现出来。
　　四、培养学生的判断能力
　　判断也是抽象思维的一种形式。学生对事物的物理属性作出正确判断的能力是物理教学的一个重要目标。如“磁通量”教学中，要求学生能判断磁通量的大小和磁通量的变化。因磁通量的物理意义是表示穿过某个面积的磁感线的条数，而磁感线在空间是呈现立体分布的。学生在使用公式Φ=B·S·sinθ计算磁通量时，对磁通量的大小和磁通量的变化容易出现各种判断错误。如图5，磁场集中在虚线框内，一平面绕O点逆时针转动，求θ从0°到90°过程中Φ的变化。学生容易对θ、S判断错误，不经分析就代入公式计算。为了便于看出磁感线的分布，利用计算机三维动画在磁感线分布的空间图中画出S在垂直于B的方向上的投影。从而得出结论：S在未完全进入B内时，Φ不变，完全进入B后，Φ=B·S·cosθ。

　　五、培养学生的推理分析能力
　　推理分析是抽象思维的另一种形式。事物之间是具有种种联系的，因此反映事物联系的判断之间也相应具有各式各样的联系。循着这些联系，可以由一个或几个判断推理出另一些判断。在物理教学中培养和发展学生的推理能力是非常重要的。因为一方面，物理学的概念和规律是在观察和实验的基础上，通过归纳推理、演绎推理和类比推理建立起来的；另一方面，学生要掌握物理知识、发展能力，必须要进行大量的推理训练才能达到。
　　动态图景在许多物理分析中是不可少的。利用课件动态分析问题，有利于学生建立动态图景。如“受力分析”课件中有一题为：如图6所示，一个重为G的匀质球，放在光滑斜面上，斜面倾角为α，在斜面上有一光滑薄木板挡住球，使球处于静止状态，如果挡板与斜面间的夹角β缓慢增大到挡板处于水平状态，此过程中，挡板对球的弹力N1和斜面对球的弹力N2如何变化？课件中，用鼠标拖动木板转动，①②③同时变化（如图7），显然可以得出随着β的增大，N1先小，后增大，直到N1=G，当N1与N2垂直时，即β=90°时，N1有最小值，而随β的增大，一直减小到零。

　　推理、分析的基础是掌握知识的基本结构、基本概念和基本定律内在的逻辑结构。利用计算机的交互性，给学生以总体框架，学生通过点击相应条目进入相应的具体内容，这样有利于表现知识的横向联系，揭示知识之间的内在联系，使学生对所学知识理解得更全面、更深、更巩固。
　　当然，任何事物都是一分为二的，计算机课件的作用也不是万能的。学生的思维培养最终还是要依靠学生学习的积极性、主动性。学生的观察能力、操作能力的培养主要由物理实验来完成，只有学生亲自动手做实验，亲身参与实践才能形成能力。计算机课件虽然能模拟各种实验，展示各种物理现象，但是，它缺乏真实性，很难使人信服。同时用计算机模拟理想实验从某些方面来说会束缚学生的想像空间，束缚学生的创造性想像，减弱学生空间想像的自觉性，过度使用，会有碍于学生抽象思维能力的培养，抑制联想思考能力的发展。所以计算机课件只能起到辅助作用，在教学中应注意合理使用。

　　参考书目：
　　1.朱铁成， 《物理教学思维学》，吉林科学技术出版社。
　　2.王  瑜，《多媒体技术与中学物理计算机辅助教学》，物理教师，21卷第4期。
　　3.钟日军，《牛顿第一定律教学探索》，物理教师，21卷第6期。