简析空间想象能力对高中物理学习的影响，本文主要内容关键词为：高中物理论文,能力论文,空间论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
空间想象能力是物理学科素质的重要组成部分，也是物理教学中需要突破的一个难点所在。然而在实际物理教学中，我们却发现学生的空间想象及图像运用能力较差，空间方位不明，读不懂与空间方位相联系的物理图像，与之相关的练习也就成为物理学习的难点所在。可以说，物理空间想象能力的不足成了部分学生学习物理的兴趣和能力的“瓶颈”。所以，加强对学生物理空间想象能力的培养，成为让很多物理教师头痛而又必须面对的课题。
一、空间想象力是再造想象与创造想象共同作用的体现
空间想象能力不仅仅是指“对物体（即客观存在着的空间形式）的形状、结构、度量及位置关系的想象能力”，还指“对客观事物的空间形式及其符号表示想象和再造想象的能力”。按心理学观点来看：再造性想象是根据词的描述或图样的示意，在头脑中形成相应的形象的心理过程，这些形象都是重现别人想象过的事物；而创造性想象是创造出新形象的心理过程，在一定条件下，再造性想象可以转化为创造性想象，空间想象能力是再造想象与创造想象能力共同作用的体现。
提到空间想象能力，人们就自然会想到立体几何；实际上高中阶段学生空间想象能力在不同学科都有所体现例如在物理学习中常需要分析某个立体空间，研究三维空间中物体的受力和运动；而以三维空间为载体的考题在近年来的高考中也屡屡出现。教学实践也证明，研究三维空间的物理问题能有效地培养学生的物理想象能力。笔者调查了本校不同阶段的学生，结果表明，学生的空间想象能力与学生性别及其物理知识的学习状况显著相关。其中男生的空间想象能力明显强于女生.而空间想象能力与物理知识的学习状况呈现正相关，即在不考虑其他因素影响的情况下，学生的空间想象能力越强，其物理知识的学习状况会越好。
从调查中我们可以发现，拥有较强的空间想象能力对学生学习物理知识具有一定的优化和降低学习门槛的作用，同时也能有效地提高学生学习的兴趣和自信心。这里的空间想象能力，不仅包括指学生能在头脑中建构出有关问题的空间几何图像（明确物体的位置、物体间的相互位置关系、物体位置的变化情况、场在空间中的分布以及场随时间改变的情况等），还包括能够将物理符号和图片、模型在脑中再造和形象化的能力。
二、空间想象能力差异的成因分析
经过理论分析与访谈，我们发现，学生空间想象能力的差异主要由其联想能力、观察能力及想象能力的差异造成；这些差异进一步影响到学生对信息的提取、加工和迁移，从而影响物理知识的学习。
1.联想能力有差异，影响学生对信息的提取
所谓联想是人们在头脑中把一事物与另一事物联系起来，从而将对一事物的思想或表象推移到另一事物上去的认识形式和思维方法。联想一般可以分为类比联想、逆向联想、推测联想等。由于物理知识具有一定的抽象性，因此，学生联想能力的差异，直接影响到他们对自己头脑中已有信息的提取，从而在很大程度上影响着物理知识的学习。实验结果显示，在物理知识的学习中，学生在简单的类比联想方面水平基本相当，例如，当看到万有引力公式
此时，大部分同学能联想到库仑定律公式
而在较复杂的类比联想、逆向联想、推测联想水平上差距很大.又如，大多数学生会求解仅在重力场作用下，小球在竖直面内做圆周运动的相关问题，而只有少数学生会把此类情景联想到复合场中的同类问题的求解上。在学习新知识的时候，联想能力好的学生，很容易从头脑中提取出与新知识相关的知识，从而在新旧知识间建立起关系，完成新旧知识的同化。例如，学习到磁感线的分布特点时，能否联想到电场线的相关特点并加以比较；在学习电场中的偏转时，能否联想到平抛运动等等。这都很大程度上影响到新知识的接受和巩固。
2.观察能力有差异，影响学生对信息的分析
学生的观察能力是导致其空间想象能力产生差异的一个重要因素。因为空间想象能力是现实中已有模型或符号在头脑中建构的水平，那么要正确建构这些模型和符号，就必须有较强的观察能力。从信息论观点看，观察应该是外部环境的信息通过感官输送到大脑皮层，经过加工处理，感知外部世界的过程。观察既包括信息的输入又包含信息加工的初步过程。因此，在物理知识学习过程中，必须重视一些实物模型和三维示意图的观察，结合学生在这方面的生活积累，进行相应的联想和想象，从而形成认识问题和解决问题所需的物理图景或物理模型，以后遇到类似问题，就能“触景生情”。例如，某高考试题提到有一束光从坐标原点斜向上射入折射率沿y轴正向逐渐减小的某介质，请同学选择正确的光路。如果学生仔细观察过海市蜃楼的光路和产生原因，答案就不难获得。
3.想象能力有差异，影响学生对信息的迁移
在物理知识的学习中，大多数学生在再造想象能力方面差异不是很大，但是创造想象能力却有较大的差异，而想象能力直接影响到学生对信息的迁移。物理知识是一个理论性和逻辑性很强的知识体系，教师不可能在课堂有限时间内，把所有相关知识一一介绍给学生，所以在学习物理知识和解决问题时，要求学生有很强的创造想象能力，才能不断在新旧知识之间进行迁移，最终完成对知识的积累。例如，要选择哪些电场可以使带负电的粒子做匀速圆周运动，学生很容易想到孤立的正电荷却很难想到空间等量同号正电荷形成的电场也可使带负电的粒子做匀速圆周运动。原因在于大多数学生只能想到等量同号正电荷电场的平面图却很少有人能够将这个平面图转换到立体图.这也体现出创造想象能力的差异。
三、启示
经过以上分析，笔者认为物理教师应从以下几个方面着手来培养和提高学生的空间想象能力，以提高物理知识教学及学习效率。
1.培养学生的观察能力
在物理教学中，教师首先要注重培养学生的观察能力。在展示模型、图表或进行演示实验的时候，要强调学生注意观察，并说明观察的对象和目的；在讲授抽象的概念知识的时候，要注意联系实际，便于学生理解和记忆。如讲授“交流电的产生和描述”时，往往先提出问题“为什么线圈在匀强磁场中匀速转动，就会产生交流电？”然后就开始推导，把速度分解，和磁场垂直的分量切割，平行的分量不切割，转过的角度是多少等等，最后得出瞬时电动势的公式ε=Esinωt，所以说是交流电。这样的讲授，就不如让学生到实验室，把交流发电机模型直接接到示波器上，观察交流电波形，一目了然，既生动又直观。
2.强化学生的认识和剖析图形的能力
在物理教学中，教师要注重强化学生的认识、剖析和绘制图形的能力。教师应当在课堂教学中加强示范练习，还应让学生自己动手画一画。例如，让学生将立体图形转化为不同的平面图（俯视图、侧视图、仰视图、截面图、投影图等等）。同时适当地对学生进行相应的图形识别训练，便于学生结合示意图深入理解。
3.指导学生运用科学方法
在物理教学及解决问题的过程中，教师要注意引导学生运用比较、类比、归纳等科学方法，引导学生将已有的知识按一定的关系分类归纳，将杂乱的知识在脑中构建成一种网状结构，使知识系统化，便于学生在学习新知识和解决问题时顺利提取头脑中已有的信息，有助于增强学生的联想和想象能力，提高其学习效率。
总之，物理空间想象能力的培养，是中学物理学习的重点难点之一，只有在学生的头脑中储备较多的物理图景和模型的基础上树立起相应的空间观念，才能进一步调动其想象的积极性，并通过各种图像的灵活运用，达到培养、提高的目的；同时通过一系列的训练，也培养了学生的思维能力和解决问题的能力。