試論空間想象能力對高中物理學(xué)習(xí)的影響

摘?要：針對高中的理科生而言，物理學(xué)科的學(xué)習(xí)是重中之重，也是學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的難點所在。大部分學(xué)生在學(xué)習(xí)物理知識的時候非常吃力，學(xué)習(xí)積極性也在逐步下降，嚴(yán)重抑制了教師的教學(xué)進(jìn)程。而空間想象力的培養(yǎng)不僅可以打破學(xué)生的物理學(xué)習(xí)瓶頸，也能有效提高了教師的教學(xué)質(zhì)量，繼而使得學(xué)生得到物理核心素養(yǎng)的培育，讓學(xué)生感覺到物理學(xué)習(xí)也并非很難。由此可見，空間想象力是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識的前提條件，也是提升學(xué)生物理學(xué)習(xí)效率的關(guān)鍵。本次就空間想象力對高中物理學(xué)習(xí)的影響進(jìn)行了分析探究。

關(guān)鍵詞：空間想象力;高中物理;影響

就目前而言，很多學(xué)生在學(xué)習(xí)物理的時候，都會覺得無從下手、不知道知識究竟是怎么一回事的一種學(xué)習(xí)狀態(tài)，更別說對物理知識的靈活運用。物理本身是一門實踐性的學(xué)科，學(xué)生對實踐對象的分析是掌握物理知識的根本所在，在這個時候就要學(xué)生發(fā)揮空間想象能力來建立完整的物理模型繼而對物理知識和現(xiàn)象進(jìn)行科學(xué)、合理的解答。我們都知道物理知識需要學(xué)生具備較強了聯(lián)想能力和觀察能力，這也從側(cè)面反映出了空間想象能力在高中物理學(xué)習(xí)中有著重要的作用。

一、 空間想象能力對高中物理學(xué)習(xí)的影響

（一）有助于提高學(xué)生對圖像的剖析能力

在高中的物理學(xué)習(xí)中，“圖像”是物理學(xué)習(xí)的一大難點，在許多知識點中都運用到了圖像的分析，例如，在研究“一定質(zhì)量的氣體在溫度不變的情況下，壓強與體積的關(guān)系”教師讓學(xué)生在進(jìn)行實驗的時候，會將數(shù)據(jù)采集器收集到數(shù)據(jù)輸送的圖形計算器中，繼而輸出P-V圖線，得出一條曲線，輸出P-1/V圖線，得出一條直線。通過觀察教師可以讓學(xué)生在頭腦中進(jìn)行圖像的對比，會發(fā)現(xiàn)：曲線與反比例函數(shù)、直線與一次函數(shù)圖線可以很好地吻合。由此得出一定質(zhì)量的氣體在溫度不變的情況下，壓強與體積成反比。在物理學(xué)習(xí)的過程中其實還有許許多多運用到圖像與想象力的知識層面，如：高中物理最重要的知識點“牛頓第二定律”的知識學(xué)習(xí)，就需要學(xué)生對a-F進(jìn)行觀察、分析得出實驗的誤差原因。通過這一系列的探究學(xué)習(xí)，這也從側(cè)面反映出了空間想象能力在高中物理圖像有關(guān)知識的方面起到了非常重要的引導(dǎo)作用，可以有效幫助學(xué)生提高自身的空間想象能力，教師在進(jìn)行物理教學(xué)的時候要注重強化學(xué)生認(rèn)知、剖析和繪制圖形的能力，如：可以讓學(xué)生自己動手畫一畫，或者在遇到物理學(xué)習(xí)有關(guān)立體圖形時，可以讓學(xué)生把不同的平面圖在腦海中想象繼而畫出來（俯視圖、側(cè)視圖、仰視圖、投影圖、截面圖等），繼而對學(xué)生進(jìn)行相應(yīng)的圖形、圖像識別訓(xùn)練，以便于構(gòu)建學(xué)生的思維，擴(kuò)展學(xué)生的想象能力。讓學(xué)生可以充分利用空間想象能力對高中物理的圖像進(jìn)行剖析。

（二）有助于激發(fā)學(xué)生對物理學(xué)習(xí)的興趣

高中生面臨著高考的壓力，許多學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)在腦海中都繃著一根弦，倘若教師一不留神碰著了，那么對學(xué)生整個高中的學(xué)習(xí)生涯都會有所影響，尤其是在高中這個緊張的學(xué)習(xí)時刻。而“物理”的學(xué)習(xí)就是學(xué)生那根緊繃的弦，物理知識可以說是高中生學(xué)習(xí)的一大難關(guān)，很多學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣都在呈現(xiàn)下降的狀態(tài)。而空間想象力不僅可以幫助學(xué)生理解物理知識的重難點，也有效提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，不僅是在物理學(xué)科上，在數(shù)學(xué)上也有著重要的輔助作用。簡單地說想象力是摸不著看不見的，它是通過學(xué)生對知識、現(xiàn)象的理解與觀察，繼而在腦海中進(jìn)行的思維構(gòu)建，為解題提供有效的思路，通過對信息的處理繼而輸出有效的答案，從而在腦海中進(jìn)行物理圖景、物理模型的建設(shè)。我們都知道“力學(xué)”在高中物理中占據(jù)著重要的比重分配，而學(xué)生通過空間想象力的運用，不僅可以使得力學(xué)知識變得更加簡易、直觀，學(xué)生也會因為對力學(xué)知識的掌握而樹立起學(xué)習(xí)物理的自信心。例如，在力學(xué)的學(xué)習(xí)過程中進(jìn)入動能與動量的學(xué)習(xí)時，我們會發(fā)現(xiàn)一大部分的學(xué)生對于碰撞的計算會經(jīng)常發(fā)生錯誤。錯誤的原因并不在于學(xué)生在計算方面容易出現(xiàn)失誤，而是學(xué)生對于碰撞的過程以及碰撞前后物理的運動狀態(tài)是否改變，在學(xué)生的頭腦中沒有一個清楚地理解，繼而導(dǎo)致在解題過程中出現(xiàn)偏差。這個時候空間想象力便起到了關(guān)鍵的作用，學(xué)生在腦中可以結(jié)合題目所給條件，對碰撞發(fā)生的全過程進(jìn)行想象：兩個物體發(fā)生碰撞后的方式一般有三種情況“彈性正碰、碰撞后連在一起、斜向碰撞”繼而發(fā)揮自己的想象力對這個過程進(jìn)行分析，倘若方向沒有改變，物體的運動方向在一條直線上時該如何計算，倘若物體發(fā)生改變不在一條線上該如何計算。通過運用空間想象力，繼而將知識進(jìn)行分析、解剖得出解題思路，讓學(xué)生對物理的學(xué)習(xí)不光有興趣還要有激情，從而提高學(xué)生對物理學(xué)習(xí)的有效性。

（三）有助于提高學(xué)生對信息的提取能力

空間想象能力不僅可以提高學(xué)生對事物的觀察，也有效提高了學(xué)生對事物的聯(lián)想，而學(xué)生通過在腦海中的聯(lián)想可以有效地把一事物和另一事物進(jìn)行有效的分析、對比與處理，繼而形成科學(xué)的思維構(gòu)建。以便于學(xué)生快速提取出對解題有用的信息，讓學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)更加的清楚。在高中物理的學(xué)習(xí)過程中，我們就會發(fā)現(xiàn)其中涉及很多需要學(xué)生進(jìn)行聯(lián)想繼而得出解題思路的知識內(nèi)容。例如，萬有引力公式F=GmM/r2;庫侖定律公式f=kq1q2/r2，不難發(fā)現(xiàn)兩者之間較為相似，這個時候就需要學(xué)生在進(jìn)行解題的時候?qū)@兩種公式進(jìn)行聯(lián)想和區(qū)分，如：兩個公式在推導(dǎo)的過程中都使用了理想模型的物理方法，將施力受力物體的體積視為非常小的點;萬有引力只適用于低速、弱引力場，而不適用與高速、強引力場，而庫侖定律只適用于場源電荷靜止的情況，不適用與運動電荷對靜止電荷的作用力。學(xué)生通過在腦海中進(jìn)行聯(lián)想與區(qū)分以便于學(xué)生在遇到此類相關(guān)的題型可以進(jìn)行有效的分析，讓學(xué)生可以對題中的信息進(jìn)行提取、加工繼而保證答案的正確率。其實在物理的學(xué)習(xí)過程中有很多方面的知識都需要學(xué)生運用自己的聯(lián)想，如：學(xué)生在學(xué)習(xí)磁感線的分布特點，就需要學(xué)生聯(lián)想到電場線的相關(guān)特點，并且加以比較。學(xué)生通過有效地運用空間現(xiàn)象力繼而提高學(xué)生對信息的提取能力，促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量，提高教師的教學(xué)效率。

二、 培養(yǎng)學(xué)生空間想象能力的對策探討

（一）深入挖掘教材內(nèi)容，樹立空間意識

要想讓學(xué)生擁有較好的空間想象能力，教師就要在教材中引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)與空間想象力有關(guān)的知識，進(jìn)行探索、分析，樹立學(xué)生的空間意識。我們都知道物理的學(xué)習(xí)是一門邏輯性較強的學(xué)科學(xué)習(xí)，包括其自然科學(xué)、人文地理等多個領(lǐng)域，同時也為學(xué)生的學(xué)習(xí)過程帶來了極大的困擾，如何有效讓學(xué)生運用空間想象力來學(xué)習(xí)物理知識，教師在教學(xué)的過程中就要讓學(xué)生多動腦動手，為學(xué)生展示與空間現(xiàn)象力有關(guān)的輔助性工具，如模型、視頻等途徑，讓學(xué)生可以更加直觀地觸摸與感受，繼而有效幫助學(xué)生進(jìn)行物理建模，全方位調(diào)動學(xué)生的空間想象力。例如在學(xué)習(xí)《自由落體運動》這一物理知識的時候，這個時候就需要學(xué)生運用空間想象力了，在理解自由落體運動和自由落體運動性質(zhì)的前提下，樹立學(xué)生的空間意識，避免學(xué)生認(rèn)為物體越重就下落越快的錯誤思想。通過對教材內(nèi)容的深入挖掘繼而有效為學(xué)生樹立科學(xué)、合理的空間想象力。

（二）善用教學(xué)模型，豐富學(xué)生的想象力

對事物的觀察、分析，是學(xué)生進(jìn)行空間想象力的前提，而教學(xué)模型不僅可以有效培養(yǎng)學(xué)生的想象能力，也使得學(xué)生的知識與思維進(jìn)行了有效的融合，從而使得學(xué)生的空間想象力得到升華。就目前而言，模型的教學(xué)方式可以說是培養(yǎng)學(xué)生空間想象力最直觀、最有效的一種教學(xué)手段。例如，在學(xué)習(xí)《圓周運動》這一知識內(nèi)容的時候，教師可以運用教學(xué)用具“地球儀”，以此為表象讓學(xué)生建立空間想象力，分析圓周運動的圓心位置及相對應(yīng)的半徑，從而提高學(xué)生的物理建模能力，在具體的實物展現(xiàn)中進(jìn)行空間能力的思考，讓學(xué)生在遇到相關(guān)知識內(nèi)容的時候，可以有效地解決問題，就好比遇到這樣的問題設(shè)計：“地球自轉(zhuǎn)時，我們會發(fā)現(xiàn)各地的角速度相同但是線速度卻不相同，為什么？”學(xué)生就可以聯(lián)想到當(dāng)時學(xué)習(xí)圓周運動是對地球儀的探討，繼而幫助學(xué)生在頭腦中進(jìn)行空間想象。通過教學(xué)模型，豐富學(xué)生的想象力，為學(xué)生的空間能力奠定堅實的基礎(chǔ)。

（三）開創(chuàng)信息教學(xué)，科學(xué)補充空間素材

在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的時代，信息化的技術(shù)運用也出現(xiàn)在了各行各業(yè)，教育行業(yè)也不例外，教師通過信息技術(shù)的融入，不僅可以創(chuàng)新教學(xué)模式，也有效提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。尤其是對于枯燥、乏味的物理知識的學(xué)習(xí)，信息技術(shù)的運用使得許多理論型的物理知識以更加直觀、形象的形式展現(xiàn)在了學(xué)生面前，使得學(xué)生的空間思維能力得到了有效的提升。例如，在學(xué)習(xí)《曲線運動》這一物理知識的時候，我們所看到的課本知識都是靜面的圖片，教師可以通過多媒體進(jìn)行視頻的播放，讓學(xué)生以更加直觀的形式感受到運動的變化，以便于學(xué)生在進(jìn)行空間想象力建造的時候有充分的理論依據(jù)，以科學(xué)、合理的空間思維對問題進(jìn)行解決。

三、 培養(yǎng)學(xué)生空間想象力的注意事項

在物理教學(xué)學(xué)生通過合理的運用空間想象力不僅可以提高學(xué)習(xí)效率，也有效增強了學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，使得教師的教學(xué)質(zhì)量得到了極大的發(fā)展。但是，教師在培養(yǎng)學(xué)生運用空間現(xiàn)象力的同時要注意以下幾點：

第一，所運用的道具要符合教材內(nèi)容本身，只有模型與所教授知識進(jìn)行高度的融合，學(xué)生在進(jìn)行空間想象的時候才會緊扣主題，以免造成解題事物。

第二、要培養(yǎng)學(xué)生不同層面的觀察力，我們都知道想象力是建立在科學(xué)的觀察上，只有對圖形進(jìn)行精準(zhǔn)的觀察與細(xì)致的了解，學(xué)生在進(jìn)行物理建模的時候才會與解題內(nèi)容進(jìn)行高度的契合，如：“俯視、仰視……”通過不同的層面觀察，繼而得出優(yōu)質(zhì)的答案。

第三，對信息的提取要完整，要想合理運用空間想象力來幫助學(xué)生提高學(xué)習(xí)成績，教師在培養(yǎng)學(xué)生空間力的過程中，就要讓學(xué)生對題干的信息進(jìn)行有效地加工、分析、處理，運用科學(xué)的比較與歸納對信息進(jìn)行完整的整合，使得學(xué)生在頭腦中形成知識機(jī)構(gòu)，構(gòu)建物理思維體系，通過對信息完整的提取繼而得出有效的解題思路。

總而言之，物理空間想象力是學(xué)生解決物理重難點知識的有效途徑，也是培養(yǎng)學(xué)生思維發(fā)展的重要手段，對學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量和學(xué)習(xí)效率有著重要的引導(dǎo)作用，同時也是教師進(jìn)行物理教學(xué)的質(zhì)量保證。

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作者簡介：

陳輝，江蘇省太倉市，江蘇省太倉高級中學(xué)。