物理空间想象能力的探究与培养

[摘 要]作为物理学科重要素养组成部分，空间想象能力一直都是物理学习中亟待培养的一种能力。通常在实际的物理学习过程中，由于对空间想象和图像运用能力要求比较高，有时会对空间的方位认识不明，无法读懂和空间方位有关的物理图像，因而空间方位辨识、空间在头脑中成像成为了物理学习的难点。所以说，物理空间想象能力的不足已经成为了培养学生物理学习兴趣和提高物理综合能力的障碍，因此，培养和探究物理空间想象能力，对学好物理来说至关重要。

[关键词]物理 空间想象 能力探究 培养

中图分类号：TM75 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）27-0164-01

进入高中之后，在物理学习难度上有了明显提升。由于初中物理讲的多是非常直观的物理现象和物理知识，对空间想象能力的要求并不是很高，相对于高中来说比较容易。可一旦进入高中，由于加入了空间想象能力的因素，无论是知识学习还是习题练习都变得困难和复杂起来，究其原因便是缺乏空间想象能力。因此空间想象能力成了制约高中生物理学习的关键因素。比如：初中的时候学力平衡，是属于一维直线的问题，接受起来也比较容易。可是在高中物理中学习的就并不是同一条直线上的二力平衡，而是多力平衡，属于二三维空间的问题，这就需要拥有空间想象能力，把平面上的知识变得立体起来。今结合学习经验，简要谈谈物理空间想象能力的探究与培养。

1、空间想象能力差异的成因分析

1.1 联想能力有差异，影响对信息的提取

联想就是人们在头脑上将一个事物和另一个事物关系起来，因而对另一个事物的思想和表象都转移到另一个事物中去的认识和思维方法。一般的联想包含类比、逆向、推测联想等，因为物理知识具备一定的抽象效果，所以，联想能力的差距将对头脑中信息提取有直接的非常大的影响。假如联想能力过低，就会使信息的提取受限，不能系统综合得形成物理知识体系，在实际操作中物理知识就会运用不灵活，从而导致物理学习难度增大，百思不得其解。

1.2 观察能力的差异会影响对信息的分析

空间想象能力产生差异的另外一个原因是观察能力的不同，空间想象能力旨在将现实中的存在模型或者符号与头脑中的思维相结合，是眼中所见与心中所想有机融合，想要非常正确的在头脑中构建模型和符号，就需要观察能力的参与。

1.3 想象能力有差异影响对信息的迁移

在学习物理知识的过程中我发现，如果单纯是想象能力的提升，对物理学习帮助并不是很大。直接对物理学习能力有帮助的，是创造性想象能力的培养。创造性想象能力直接影响了对信息的迁移。由于物理知识并不是一个理论性和逻辑性很强的知识系统，老师不可能在课堂比较短的时间里，将所有的相关知识都介绍得一清二楚，因此在学习物理知识和解决物理问题的时候，需要培养非常强的创造想象能力，以保证新旧知识可以不断地进行迁移，最后完成物理知识的积累。

2、物理空间想象能力培养策略

2.1 使用模型来提高空间想象能力

例如要对“有关地球自转的时候各个地角速度相同可是线速度不一致”这样一个概念加以理解，我们可以使用地球仪作为研究模型，将地球仪作为表象构建充分的空间想象能力，以圆周为例，匀速圆周运动的概念;理解线速度、加速度和周期的概念;理解向心加速度概念以及与各物理量间的关系。理解向心力的概念以及与各物理量间的关系;会用牛顿第二定律求解圆周运动问题，并能灵活解决圆周运动中的有关临界问题;知道离心现象及发生离心现象的条件。如果在头脑中能有具体的图形，未来在学习万有引力中卫星围绕地球运动的时候，就可以在头脑中重现物理概念，更立体、更直观的掌握物理知识，从而加深对物理学习的理解。

所以作为大量空间记忆表象的综合和升华的空间想象能力，如果想得到更好的提升，就需要在头脑中对空间想象素材进行丰富，同时善于使用模型来更好地帮助自己提高想象能力。

2.2 善于进行探索，激发自身的创新思维能力

可以通过进行探究性学习，来更好地培养空间想象能力。在完成探究性活动的流程中培养探究精神，激发创新思维，可以更好地提高物理综合素质，也促进了其他学科的学习。利用学习小组对自己不懂的问题进行讨论，最大限度地化解自己在学习探究中的问题，对提升物理学习能力是一条很好的途径。在平时的学习物理中，要不断地培养自己的学习兴趣，激发自己探索物理的欲望，来提高物理学习的效果。

在学习物理时，想要建立比较系统的物理知识体系，自身还要喜欢探索，养成善于发现问题的好习惯。在物理学习过程中，在努力提高成绩的同时，更要注重学习的自主性与创新性。不死学知识，善于总结、举一反三，，学会进行自我探索，在物理学习实战中突破常规思维，创造性地用全新简单的方法来解题。

2.3 博览群书，拓展自己的物理知识面

对物理学习者来说，想要培养自己的空间想象能力，先要博览群书来扩展自己的物理知识面。在掌握了大量的物理课外知识之后，不断地深化自己的物理知识系统，不断地提高自己的物理综合水平，就可以更好地培养自己的物理空间想象能力，这对物理综合能力的提高有非常重要的意义。

2.4 理论要和实践结合起来，培养物理空间想象能力

在学习高中物理中力的作用时，可以将物理概念和生活实践有机结合起来。例如生活中可以使用球作为实验，将球用力抛出之后，球会遵循一定的运动轨迹，在重力作用向下运动，这就再次印证了物理书中力的作用的概念，这就结合实践深刻剖析了物理知识，不断质疑，大胆进行了空间想象，同时培养了自己的实践能力和想象能力，做到了从实践中得出物理结论， 再通过物理理论印证实践。高中物理有很多实验内容，如自由落体运动实验和能量守恒实验等，这些都来源于生活，只要仔细钻研、亲自试验就可以得出书中的结论。最出名的要算牛顿和苹果的物理故事，牛顿对落下的苹果提出了疑问和猜测，对自己的猜想进行了不断地空间想象，不断地进行试验论证，最终就得出了地球的重力原理。

物理知识要和生活实践结合起来，还需要提升抽象直观的空间想象能力，所以，在物理学习的过程中要树立比较直观的物质结构和运动变化的观念，最大程度上培养自己的物理空间想象能力，学会从观察和实践中提取精华，建立自己的知识体系，做到从实验中联系生活实践，再从生活中提取物理知识。

总之，对物理空间想象能力的探究和培养是一个长远过程，需要经历长久的知识和经验积淀。培养的过程也要贯穿在高中的整个物理学习中，所以为了学好物理，就要非常重视空间想象能力的探究，通过实践、观察、思考使自己的综合素质和思维能力得以提升。只有培养良好的物理空间想象能力，才能在高中生涯学好物理这门课程。

参考文献

[1] 袁丽.中学物理课程中数学知识的支持性研究[D].西南大学，2009.

[2] 王铃莉.高二学生空间想象能力对物质结构与性质学习影响的初步研究[D].南京师范大学，2008.

作者简介

张超英（1999-02-20）女，汉，山东青岛人，山东青岛第五十八中学学生。