形象思维及其在科学中的作用

宋金榜

摘要形象思维是利用头脑中的表象进行思维的方式。在感性认识阶段，运用形象思维认识事物的形式有感觉、知觉和具体表象等，这些形式都是以具体形象为特征的。形象思维是以形象为材料的思维方式，和以语言为材料的逻辑思维相比各有优势和劣势，在科学技术中应将两者结合起来，各取所长。

关键词 形象思维 逻辑思维 思维方式

中图分类号：G424文献标识码：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.24.030

Image Thinking and its Role in Science

SONG Jinbang

（Henan Education Press， Zhengzhou， Henan 450004）

Abstract： Image thinking is a way of thinking by using the image in the mind. In the stage of perceptual cognition， the forms of using image thinking to understand things include feeling， perception and specific repre？ sentation. These forms are characterized by specific images. Image thinking is a thinking mode with image as the material. Compared with the logical thinking with language as the material， it has its own advantages and disadvantages. In science and technology， we should combine the two and learn from each other.

Keywords： image thinking； logical thinking； mode of thinking

儿童认知心理学家将儿童认知心理的发展过程分为直观动作思维、具体形象思维和抽象逻辑思维三个阶段，小学阶段是从具体形象思维过渡到抽象逻辑思维的关键阶段。哲学家则将思维分为形象思维（或直感思维）和逻辑思维（或抽象思维）两大类。什么是形象思维？逻辑思维在认识过程中能取代形象思维的高级阶段吗？儿童心理进入抽象逻辑思维阶段之后还需要形象思维吗？科学思维包括形象思维吗？这些问题常常让一些小学科学教师感到迷惑，本文试图探讨一下这些问题。

什么是形象思维

人们对客观事物的认识始于感觉。当外界客观事物的形状、颜色、声音、气味、味道、温度、触感等个别属性分别通过人的眼、耳、鼻、舌、皮肤等感觉器官传递给人脑时，人脑就对这些直接作用于感觉器官的客观事物的各种属性分别产生视觉、听觉、嗅觉、味觉和触觉反应，这就是感觉。

我们通过各种感觉器官的协同工作来感受眼前的客观事物，并由人脑将这些来自不同感官的感觉综合起来转化为客观事物的整体形象，这就是知觉。显然，这里所说的整体形象不仅包含视觉形象，还包含听觉、嗅觉、味觉和触觉等各种感觉信息。知觉不是各种感觉的简单总和，而是在个人主观经验的基础上对各种感觉的能动综合，是对客观事物各种外在特征的整体反映。但知觉和感觉一样，都是事物直接作用于感觉器官产生的。

当某一具体事物离开我们的观察范围而不再直接作用于我们的感官时，我们头脑中仍然能够保留、浮现这一事物的形象。头脑中关于事物的形象在心理学上统称为表象，这种对具体事物直观形象的记忆被称为具体表象（或记忆表象），具体表象具有直观性、具体性、形象性的特征。

外界客观事物作用于人的感觉器官而产生的感觉，人脑对各种感觉进行综合形成的知觉，以及人脑中保留的客观事物的具体表象都是表面的、具体的、直接的认识，统称为感性认识，感性认识是认识的初级阶段。

积累了丰富的同类事物的具体表象之后，我们就能够去除每个具体事物个别的、表面的、非本质的成分，抽象出它们共有的本質特征，从而形成关于这一类事物的一般表象（也称为类表象）。一般表象就像科学中关于某一类事物的“概念”，不过它们是以形象的形式存在于我们头脑中的，而不是像概念那样以语言的形式存在的。一般表象既是感性认识的最终成果，也是理性认识的基础和起点。

一般表象和具体表象一样，都是对事物直观形象的反映，都具有直观性和形象性的特征，因此统称为直观表象。我们还可以将一般表象进一步抽象、简化为简单的图形或者图形的组合，比如将地球简化为一个球或者一个圆，将地面简化为一条水平线，将物体简化为一个矩形甚至一个点等，这种经过高度抽象的表象可以称为抽象表象。

以一般表象和抽象表象为材料，我们对它们进行分解、组合、比较、分类、联想、类比，可以揭示事物内在的、本质的特征，发现事物之间的联系，探究事物发展变化的规律，这就是形象思维的过程。也就是说，形象思维是利用头脑中的表象进行思维的方式。

形象思维和逻辑思维的关系

逻辑思维和形象思维是两种不同的思维方式，其区别主要是它们所利用的材料不同。形象思维的材料是表象，即头脑中关于事物的形象；逻辑思维的材料则是语言。思维材料的不同决定了它们在认识事物的思维形式和思维方法等方面都不尽相同，但它们的认识目标都是通过对事物个别的、表面的、具体的感性认识，达到对事物共有的、本质的理性认识，因此在认识过程等方面又表现出一定的相似性（见下表）。

在感性认识阶段，运用形象思维认识事物的形式有感觉、知觉和具体表象等，这些形式都是以具体形象为特征的。运用逻辑思维认识事物的形式则是通过观察、实验、调查、查阅资料等获取所认识事物的原始记录、数据、调查报告、文献资料等，进而对这些经验事实进行鉴定、筛选、整理、加工处理，形成科学事实。所以，科学事实是以语言、数字等为主的关于具体认识对象的感性材料，是形成科学概念的基础。当然，作为思维材料的表象和语言并不是完全对立的，而是具有互译性。我们既能将具体表象以语言的形式抽象为概念而进行逻辑思维，也能将语言形式的科学事实转化为图形形式的抽象表象进行形象思维。在实际认识过程中，将表象抽象为概念的情形更为常见，这也是不少人将逻辑思维看作高级阶段的形象思维的原因之一。

在理性认识阶段，逻辑思维的形式有概念、判断、推理等。如果人的思维抽象、概括了事物的共同属性，并通過词语固定下来，这样就形成了概念。逻辑思维就是以概念为基本单元进行的思维。相应的，形象思维以一般表象作为基本单元，而一般表象则抽象、概括了一类事物共同的形象特征。在逻辑思维中，概念的形成标志着人的认识从感性认识上升到理性认识；在形象思维中，标志着认识从感性认识上升到理性认识的则是一般表象的形成。

在逻辑思维中，单个的概念往往不足以全面地反映事物的属性或事物之间的关系。只有将两个或两个以上的概念以一定的形式结合起来构成一个判断，才能对认识对象有所断定，才能说明事物“是什么”“怎么样”，从而形成确定的思想。同样的，在形象思维中，单个的表象或图形也不足以全面地反映事物的属性或事物之间的关系，我们需要将若干个图形结合起来以表达我们的思想，这种思维形式可以称作图示。图示的思维形式可以在我们头脑中进行，也可以画出来成为思维过程的外在显示。

判断主要表达事物“是什么”“怎么样”，如果进一步追问“为什么”，或者事物“会怎样”，仅仅依靠判断就不够了。人们要从若干已有判断即已知的事物情况，说明事物和现象出现的原因，或者认识未知的事物和现象，需要运用推理。推理是逻辑思维中重要的思维形式，是逻辑思维之逻辑性的集中体现。在形象思维中，我们也可以借助图示对图形进行分析，研究事物和现象出现的原因，或者预测事物将会怎样发展变化，这一思维形式可以称作图解。

在思维方法方面，逻辑思维的基本方法有分析、综合、比较、分类、抽象、概括、推理（包括归纳推理和演绎推理）、类比等，其中，分析、综合、比较、分类、抽象、概括、类比等，在形象思维中同样可以使用。此外，形象思维还有联想、想象、分解、组合、缩放、变形、旋转、平移等特有的思维方法。

由以上对形象思维和逻辑思维的对比分析可知，将形象思维和逻辑思维分别看作认识过程的初级阶段

（感性认识阶段）和高级阶段（理性认识阶段）的看法是片面的，因为形象思维同样能够达到揭示事物本质的理性认识目标。当然，我们也不能否认，逻辑思维需要以语言为工具和材料。从人类认识的发展历史和个人认知心理的发展过程都可以看出，形象思维的出现早于语言，逻辑思维出现在语言之后。因此，儿童认识心理学将儿童认知心理的发展依次划分为直观动作思维、具体形象思维和抽象逻辑思维三个阶段。因为语言是对事物形象的抽象，所以逻辑思维比形象思维更为抽象、概括、深刻，也更适合用来揭示复杂事物的本质，建立系统的科学理论。事实上，逻辑思维和形象思维各有优势和劣势，在科学研究中经常被结合起来使用。

形象思维在科学中的作用

人们通常认为文学艺术的思维形式是形象思维，科学技术的思维形式是逻辑思维，这种看法是片面的。形象思维在科学技术中也有着广泛且不可替代的作用。

1.通过抽象、概括建构事物的一般表象

我们对客观事物进行观察所获得的知觉和具体表象总是具体的、即时的，通常不能反映事物共同的、总体的特征。比如，观察一株植物时，它的花和成熟的果实往往不能同时出现在同一株植物上，一次观察形成的具体表象很难反映这株植物的总体特征。这株植物往往具有多个特点，如不同的生长条件造成的生长状况、病虫害或其他偶然原因造成的残缺等，因此对一株植物进行观察形成的具体表象也很难反映这类植物的共同特征。但是形象思维可以通过对大量同类植物各个生长期的具体表象进行取舍、抽象，概括出这类事物的一般表象，甚至绘制出这类植物的“标准图像”，反映这类植物共同的、总体的特征。这种通过抽象、概括建构出来的一般表象在形象思维中是理性认识的开端，也是在逻辑思维中形成科学概念的基础。

2.运用图示建立抽象事物的视觉模型

图示是以形象展示一类事物“是什么”“怎么样”的形象思维形式，它可以通过建立视觉模型来帮助人们认识和理解抽象事物。比如，原子学说的发展就体现了形象思维的这种作用。1904年汤姆森提出原子是由n个带正电的粒子和n个带负电的电子组成，它们相互之间均匀分布，使正负电荷相互抵消，因而建立了“葡萄干蛋糕原子模型”，电子就是“蛋糕中的葡萄干”，而原子的其余部分就是“蛋糕”的主体部分。卢瑟福后来发现，当用带正电的α粒子轰击金箔时，大部分α粒子穿过金箔后仍然沿原方向运动，只有少数α粒子发生了一定角度的偏折，而极少数α粒子偏折方向会大于90°，甚至几乎原路返回，这种现象用“葡萄干蛋糕原子模型”无法解释。于是，卢瑟福在1911年提出类似太阳系结构的“核式结构模型”。他认为原子的正电荷一定集中在原子中心的一个很小的体积内（卢瑟福称其为原子核），而带负电的电子占据很大的空间，但只有很小的质量。这种核式结构模型为人们理解原子的结构提供了形象基础。

3.运用图解研究事物之间的关系及其发展变化的规律

图解指运用图像、图形、线条等形象材料来展示或解释某一事物的结构、功能、原理及其发展变化的规律，或者阐明事物内部各组成部分之间、事物之间及事物与环境之间的关系。图解是形象思维的重要思维形式，在科学中有着广泛的应用。比如，定量研究一个变量如何随另一个变量变化的坐标曲线图，直观展示事物数量关系的各种统计图，对事物进行分类或展示进化关系的树状图，展示事物发展变化过程和规律的流程图，展示概念或事物之间逻辑关系的概念图、维恩图等，都是图解的思维形式。

4.通过类比进行仿生学发明

由于自然选择的压力，生物有机体在适当环境的过程中变得高度优化和高效。仿生学就是通过模仿生物体的形状、结构、功能和原理等进行发明创造的学问。形象思维在仿生学中有着重要的作用，如瑞典工程师乔治？德？梅斯特拉尔模仿苍耳钩状的刺发明了尼龙搭扣，德国的“滑翔机之王”奥托？李林塔尔模仿鸟的翅膀制造了滑翔机。课程标准中的“知道很多发明可以在自然界中找到原型”就是仿生学方面的要求，这一学习目标的达成离不开学生的形象思维能力。

5.形象思维在工程设计中的运用

在语言系统出现之前，古人就能打制粗糙的石器，制作简单的工具和器皿，他们进行设计制作时所运用的思维形式当然是形象思维。在语言系统出现之后，形象思维在工程设计活动中仍然占主导地位。木匠在制作一件家具之前，工匠在制作一件工具之前，建筑师在建造一座房屋之前，产品的形象都已经存在于他们的脑海之中了。随着科学技术的发展，工程设计越来越专业化，出现了用图样确切表示产品的形状、结构、尺寸、工作原理和技术要求的专门学科——机械制图。机械制图被称为工程界的语言，其实质就是以图形展示形象思维过程和结果的工具。

总之，形象思维是以形象为材料的思维方式，和以语言为材料的逻辑思维相比各有优势和劣势，在科学技术中应将两者结合起来，各取所长。