关键词：眼脑结合  视觉思维  创造性思维 

观察能力作为构成人的智力因素的诸方面能力的前提和基础，是人类智力发展的第一道门户，同时也是构成创造力的始发因素。在人的观察能力中，最主要的是基于视觉的观察。有关研究表明，人类大脑从外界所获得的信息中80%以上都来自于视觉，由于视觉意象的整体性、直观性，因而在对事物本质属性和事物之间联系的整体把握方面有着其他意象所难以比拟的优势，并且由于视觉意象的结构性、完整性亦使其有利于存储、调用和思维加工。美国艺术心理学家阿恩海姆认为，如果说思维需要通过某种媒介而运行的话,那么这种媒介,并不是人们所普遍设想的语言(词语)或概念，而是视觉思维活动中的意象。阿恩海姆曾通过大量的事实，论证了知觉与思维之间的统一性——任何思维,尤其是创造性思维都是通过“意象”来进行的。“视觉思维”作为一种以视觉意象为运作单元(中介)且具有理性功能的视知觉，其在本质上是一种创造性思维。由于物理教学是以实验为基础的，在利用实验进行物理教学的同时，辅之以电化教学手段的运用，进而为学生提供了更加丰富的视觉意象，这客观上就为促进学生的眼脑结合，激活学生的视觉思维创造了有利条件。为此，物理教学中应当着眼于以下几个方面的结合：

一是直接观察与间接观察的结合。人类的视觉器官有着复杂而精巧的结构和卓越的感知功能。由于视觉器官具有色觉、暗适应和明适应、对比和成像等视觉功能，因而它能分辨发光物体和反光物的颜色、明暗亮度、位置，形状、大小、距离、轮廓、表面细节等等。人们利用自己的眼睛直接观察外部世界，接受外部对象发出的信息，亦即获得了事物的视觉意象，从而也就能够分辨出事物诸方面的性质及其间的外部联系。人类认识自然始于观察，人类最初对自然界事物进行观察时，只能凭借人的肉眼直接进行，这种观察称之为直接观察。但是，由于人的视觉是存在着生理局限的，如人眼只能接受波长为380~760纳米之间的光波，对于高速掠过眼前的物体的形状人眼是分辨不清的，同样对变化极为缓慢的物体人眼也不易觉察出来，还有，人眼也不能分辨遥远处的物体以及微小的物体的情况。为了克服视觉的这种生理局限也就产生了使用仪器来延伸和拓展人的视觉功能的间接观察，进而有效地扩大了人类的视野。虽然从根本上说间接观察并没有变革观察对象，但是它在给人们提供前所未有的视觉意象方面的作用确是惊人的，现在，人们借助射电望远镜，可以清楚地分辨出位于300千米外的一根头发丝。间接观察在科学发现中的作用同样也是不可小觑的。早在300多年前，伽利略就用自制的望远镜观察到了从前凭肉眼无法观察到的太阳表面的黑子、木星的卫星等天文现象，成为轰动一时的科学新闻。其实，分子运动论的建立也是间接观察的结果。1827年，布朗在用显微镜观察植物的花粉团粒悬浮在静止水面的形态时发现很多团粒在作无规则运动，进而最终揭开了自然界普遍存在的分子运动的奥秘。需要指出的是，直接观察与间接观察是相互补充、相辅相成的关系，新的观察手段的出现，固然会拓展和延伸我们的视野，但直接观察永远也不可能为间接观察所取代，观察效益的提高往往是各种观察手段相互补充的结果。而且，相对于直接观察的简单易行、生动直观而言，间接观察对眼脑结合也有着更高的要求。就像布朗运动，所观察到的只是团粒的运动，是布朗在眼脑结合的基础上经过深入的分析思考，最终才得出是分子运动的科学结论。

二是自然观察与实验观察的结合。基于视觉的观察作为主体与客体间的一种相互作用，根据其作用的性质，我们可以把观察分为运用自己的视觉（可借助观测仪器）作用于事物的自然观察和在运用自己的视觉作用于事物的同时又进一步动手探索事物的实验观察。由于自然观察“依着自然赋予的现象”进行观察，因而那些在自然状态下难以出现的现象当然也就难以进入自然观察的视野，这时就需要通过以动手为主要标志的操作来“变更自然现象，使自然本来并不显露的条件下或情况下的现象显示出来”，而这时的观察也就是实验观察。可以说，自然观察主要取决于视觉及其延长（如各种传感器），而实验观察则主要取决于人手及其延长（如各种加工工具）。尽管实验观察通常也离不开一定的观测仪器，就像在法拉第电磁感应实验中用以观测的电流计当然必要，但即使这种电流计做得再灵敏，也不能决定和保证实验做得成功，而起决定作用的则是用以引起线圈发生变革（产生感应）的实验装置。实验观察需要设计实验并将实验付诸实施，需要人为地去干预、变革并尽可能地去控制所研究的自然现象，或者在实验室条件下再现事物最本质的方面，以便“纯化”所研究的对象，排除偶然、次要、外在的种种非本质因素的干扰，充分发挥主体的主观能动性去揭示隐蔽的自然奥秘。因而，如果说，自然观察更多地依赖于眼睛的看的话，那实验观察则主要有赖于动手和动脑。在动手操作过程中，主体通过变革现实的活动及其借助于延伸人的感知器官（主要是视觉）的工具，可以创造出大量的自然状态下难以显现的视觉意象，这些更加鲜活的视觉意象势必引发主体更加广泛深刻的想象，而这种动手操作与用眼观察及用脑想象相结合的过程实质上就是一种充满创造性的视觉思维过程，它是人们认识事物本质特征、发现真理的有效途径。由于在动手操作基础上的实验观察过程实际上是主体主动创造更加鲜活的视觉意象的过程，它客观上就成为科学实验时代发现和发明的主要源泉。就像单摆的运动，基于自然观察，我们也许（至多）可以发现摆的等时性，但客观上是不可能发现周期与摆长间的内在规律的，而这就要有赖于实验观察了。当然，这其中通常也渗透着自然观察的贡献。正如大家所知道的，关于摆的运动的实验研究，正是伽利略在对教堂吊灯的自然观察中萌发的。

三是现实观察与理想观察的结合。随着伽利略所开创的实验时代的到来，近代自然科学研究也就日益依赖于实验。这是由于实验能在更多的领域、更大的范围、更方便的条件下变革现实，从而给人们创造出在自然状态下难以观察到的事物的现象，以最大限度地满足人们认识事物本质特征的需要。但需要指出的是，与事物本质特征相联系的在很多情况下都是理想化的情况，如自由落体要求无空气阻力，惯性运动要求无摩擦等，而这些绝对理想化的情况在现实的实验中是不可能出现的，而只能存在于“理想实验”之中。这同时也表明理想实验对人们认识事物的本质特征是不可或缺的。在理想实验中，假想实验者使用理想的仪器设备，在极端理想化的条件下对实验对象进行“操作”和“观察”。当然这是思想的操作和观察，是用“理想的手”和“理想的眼睛”所进行的操作和观察，只有凭借大脑的推理和想象才能“看见”理想客体的纯态表现。当然，理想实验与实际的实验又是密切联系的，理想实验是建立在现实实验的基础上的。在现实的实验中，尽管我们无法创造出绝对理想化的情况，但这并不影响我们通过一次次地改变实验条件进而一步步地逼进于“理想”的情况，也正是在这个基础上，我们才有可能更加准确地洞察出理想状态下的情况。如所周知，伽利略曾在实验中发现，当一个小球从第一个斜面滚下而又滚上第二个斜面时，小球在第二个斜面上所达到的高度略低于它在第一个斜面未下滚时的高度。伽利略根据从实验中观察到的事实和他的力学知识认定，它是由小球和斜面之间的摩擦力造成的。而倘若斜面和小球均无限光滑，小球在第二个斜面上所达到地高度与小球在第一个斜面未下滚时的高度必然相等，而且无论第二个斜面的倾斜度如何。进而他又想象：如果第二个“斜面”成了平面，那小球将会沿着这个平面永远运动下去。伽利略的这一实验，客观上为牛顿第一定律的产生奠定了基础。

四是有形观察与无形观察的结合。我们所要认识的事物可以看作是由其有形的部分和无形的部分构成的，观察的过程实际上也就是我们用眼睛去观看事物的有形部分和用大脑去“观看（想象）”事物的无形部分的过程。就像一瓶矿泉水,我们目力所及的可能也就是瓶子的大小、形状及水的多少等有形的部分的情况，至于这瓶矿泉水的微观结构、各种矿物质含量以及价格、生产工艺等则是我们的肉眼难以看见的，但它们又都地客观存在的，是可以凭借我们的大脑思维想象到的，或者说，这些无形的部分是有赖于我们用大脑进行观察的。这种基于大脑的观察能够使人们在观察事物时“看到”那些肉眼看不见的、抽象的、深层的、间接的、长远的等方面，进而扩大人们的思维视野。因而，爱因斯坦认为：你能不能观察到眼前的现象，不仅仅取决于你的肉眼，还要取决于你用什么样的思维，思维决定你到底能观察到什么。就上面的矿泉水而言，也许有人会说，只要具备了有足够分辨力的观测仪器，就可以观察组成矿泉水的分子、原子了。其实，尽管先进的观测仪器可以在一定程度上拓展人们的视野，但从根本上说，它是不可能让事物的所有面目都一览无余的。就像原子和分子，它们原来是属于微观世界的，它们是不可能像宏观物体那样被人们 “看见”的，甚至是原则上不可以像对宏观物体那样直接被观察的。即使我们运用现今最先进的场离子显微镜或扫描隧道电镜，也仍然无法直接观测到原子的状态，至于原子中电子每一时刻的具体位置，则可能是永远也无法直接观察的。因而，为了培养学生的创造性思维能力，我们一方面要让学生通过对事物有形部分的观察以获得丰富的视觉意象，另一方面又要基于对事物有形部分观察所获得的丰富的视觉意象通过想象及思维等活动观察事物的无形部分，进而才能有效的把握事物的本质。这是因为事物的本质往往是超经验的、非直观的。就像在著名的卢瑟福散射实验里，所能观察到的也只是按照不同几率向不同方向偏转的α粒子，而无法看到原子的核式结构模型；同样，从氢原子的光谱线的也不能直观地看出原子的波尔模型，而我们“只能用思维来把握”。

五是实物观察与视频观察的结合。依据所观察的对象的性质，我们可以把物理教学中的观察分为建立在实验基础上的对事物实际情况所进行的实物观察以及建立在多媒体技术基础上的对展现事物有关情况的影像及模拟资料所进行的视频观察。由于建立在实验基础上的实物观察具有直观性、客观性等特点，它在物理学及物理教学中客观上有着无可替代的重要作用，许多实验技能的掌握、实验原理的验证都离不开这种建立在实验基础上的实物观察，学生只有身临其境地感知实验过程才能对事物本质特征有着更深刻的感受，更透彻的理解，才有利于培养学生的创新思维和实践能力。但是，由于现实世界事物的多样性与复杂性以及教学活动的特殊性，决定了实物观察的局限性。而建立在现代多媒体技术基础上的视频观察则为我们弥补和突破这种局限创造了条件。借助于它，我们可以方便地观察宏观的无法搬入课堂的自然现象，可以观察有关微观过程的显微摄像资料，可以对瞬间快速发生的物理过程或现象并通过快录慢放或者慢录快放和暂停定格技术，摆脱实验的时间、空间限制，给学生提供有关事物运动变化情况的生动而丰富的物理信息。在课堂教学中，应当努力促进实物观察与视频观察的融合，如可以在实物观察的基础上，再通过多媒体复现实验现象以便做进一步分析。对那些不能在课堂上进行的实物观察，在多媒体课件的模拟中亦应力求体现其真实感，如用视频或用数码相机显示真实画面后再作动画模拟。应当看到，教学中的视频观察作为实物观察的一个有效补充，它和实物观察一样，是为了让其在动眼观察的基础上，充分有效的利用所获得的视觉意象在知觉与思维之间搭建一座桥梁，进而为学生开辟一条积极的、富于创造性的视觉思维的道路。

六是现象观察与本质观察的结合。人们对事物的认识总是沿着由现象到本质的路径进行的，一切事物都是现象和本质的统一。现象是事物的外部联系，可以为我们的感官直接感知，本质是事物的内部联系，需要靠理性思维来把握；现象是表现本质的，事物的本质总是通过这样那样的现象表现出来，也正因为如此，人们透过现象才有可能看到事物的本质。因而，建立在对现象观察基础上的对事物本质的“观察”能力是至关重要的，这种能力从根本上说是一种眼脑结合的创造性的视觉思维能力。这是因为人们从对事物现象的观察中获得了关于事物的丰富的视觉意象，而这些鲜活生动的视觉意象势必要引起主体进行广泛丰富的想象，在此基础上，主体就有可能在对客体的直接感受和体验过程中，使自己头脑里长期积累的经验知识突然间得到升华而产生某种顿悟，也即获得某种直觉。这种直觉虽然必须经过严格验证才有可能转化为真理性的认识，但它也确是启发思路、通向真理的一条现实的途径。科学史上的许多重要发现及其创造性的设想都是在主体自由充分地想象的基础上萌发的。我们都听说过牛顿从苹果落地的现象中灵感进而发现了万有引力。其实，更确切的说，是苹果落地而月亮却不会掉下来的现象引发了牛顿的想象：当一个人站在山崖上把石块从手中松开，石块会笔直落下；倘若将石块用力往前抛出，它就会前进一段距离再落下，并且，抛出时的速度越大，它所前进的距离也就越远；如果抛出的速度足够大，那它就有可能像月球一样绕地球运动而不再落回地面。牛顿进一步想到：月球以及抛出去的速度足够大的石块既不会飞出去，也不会掉下来，一定是受到了地球的某种“牵引”。这时，儿童常玩的一种游戏又给他以启示：当小孩手捏着绳子的一端，在另一端拴着一个小石子时，小石子就可以在空中不停地转，既不会飞出去，也不会掉下来砸着脑袋。而这种来自地球的“牵引”不就像绳子一样吗？这样，牛顿终于在苹果、石头、月亮和绳子之间，外加花了13年时间的分析计算，为宇宙万物各就各位的秩序给出了答案——万有引力。而牛顿在通过对苹果落地而月亮却不会掉下来的现象的观察中发现万有引力的过程，实际上也就是一种本质观察的过程，或者说，是一种将现象观察与本质观察相结合的过程。

最后需要指出的是，观察主要有赖于眼睛的看，但基于眼睛的观察并非仅仅是简单地用眼看，观察过程总是伴随着积极的思维活动，因此，它被人们称作是“思维的知觉”。正像贝弗里奇所指出的：“所谓观察不仅止于看见事物，还包括思维过程在内。一切观察都包含有两个因素：感观知觉因素（通常是视觉）、思维要素。”[1]观察实际上是我们的眼与脑相结合的过程。这同时也提醒我们，在物理教学中，应当通过实验并辅之以电化教学等手段，给学生提供丰富的视觉意象，努力促进学生的眼脑结合，激发学生的视觉思维。其实，人的大脑皮层的高度诱发势态就好比一堆干柴，没有干柴就不会燃起猛烈的创造之火，但是光有干柴，没有火花，干柴自己也不会燃烧，而那些鲜活的视觉意象就犹如同那使“干柴”得以燃烧的“火花”。让我们努力通过学生的眼脑结合去点燃大脑中那蕴藏着无限创造潜能的一堆堆“干柴”，进而让创造性思维之火越烧越旺。