物理空間想象能力的探究與培養(yǎng)

[摘 ?要]作為物理學(xué)科重要素養(yǎng)組成部分，空間想象能力一直都是物理學(xué)習(xí)中亟待培養(yǎng)的一種能力。通常在實(shí)際的物理學(xué)習(xí)過程中，由于對(duì)空間想象和圖像運(yùn)用能力要求比較高，有時(shí)會(huì)對(duì)空間的方位認(rèn)識(shí)不明，無法讀懂和空間方位有關(guān)的物理圖像，因而空間方位辨識(shí)、空間在頭腦中成像成為了物理學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。所以說，物理空間想象能力的不足已經(jīng)成為了培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)習(xí)興趣和提高物理綜合能力的障礙，因此，培養(yǎng)和探究物理空間想象能力，對(duì)學(xué)好物理來說至關(guān)重要。

[關(guān)鍵詞]物理 ?空間想象 ?能力探究 ?培養(yǎng)

中圖分類號(hào)：TM75 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）27-0164-01

進(jìn)入高中之后，在物理學(xué)習(xí)難度上有了明顯提升。由于初中物理講的多是非常直觀的物理現(xiàn)象和物理知識(shí)，對(duì)空間想象能力的要求并不是很高，相對(duì)于高中來說比較容易。可一旦進(jìn)入高中，由于加入了空間想象能力的因素，無論是知識(shí)學(xué)習(xí)還是習(xí)題練習(xí)都變得困難和復(fù)雜起來，究其原因便是缺乏空間想象能力。因此空間想象能力成了制約高中生物理學(xué)習(xí)的關(guān)鍵因素。比如：初中的時(shí)候?qū)W習(xí)二力平衡，是屬于一維直線的問題，接受起來也比較容易?？墒窃诟咧形锢碇袑W(xué)習(xí)的就并不是同一條直線上的二力平衡，而是多力平衡，屬于二三維空間的問題，這就需要擁有空間想象能力，把平面上的知識(shí)變得立體起來。今結(jié)合學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，簡(jiǎn)要談?wù)勎锢砜臻g想象能力的探究與培養(yǎng)。

1、空間想象能力差異的成因分析

1.1 聯(lián)想能力有差異，影響對(duì)信息的提取

聯(lián)想就是人們?cè)陬^腦上將一個(gè)事物和另一個(gè)事物關(guān)系起來，因而對(duì)另一個(gè)事物的思想和表象都轉(zhuǎn)移到另一個(gè)事物中去的認(rèn)識(shí)和思維方法。一般的聯(lián)想包含類比、逆向、推測(cè)聯(lián)想等，因?yàn)槲锢碇R(shí)具備一定的抽象效果，所以，聯(lián)想能力的差距將對(duì)頭腦中信息提取有直接的非常大的影響。假如聯(lián)想能力過低，就會(huì)使信息的提取受限，不能系統(tǒng)綜合得形成物理知識(shí)體系，在實(shí)際操作中物理知識(shí)就會(huì)運(yùn)用不靈活，從而導(dǎo)致物理學(xué)習(xí)難度增大，百思不得其解。

1.2 觀察能力的差異會(huì)影響對(duì)信息的分析

空間想象能力產(chǎn)生差異的另外一個(gè)原因是觀察能力的不同，空間想象能力旨在將現(xiàn)實(shí)中的存在模型或者符號(hào)與頭腦中的思維相結(jié)合，是眼中所見與心中所想有機(jī)融合，想要非常正確的在頭腦中構(gòu)建模型和符號(hào)，就需要觀察能力的參與。

1.3 想象能力有差異影響對(duì)信息的遷移

在學(xué)習(xí)物理知識(shí)的過程中我發(fā)現(xiàn)，如果單純是想象能力的提升，對(duì)物理學(xué)習(xí)幫助并不是很大。直接對(duì)物理學(xué)習(xí)能力有幫助的，是創(chuàng)造性想象能力的培養(yǎng)。創(chuàng)造性想象能力直接影響了對(duì)信息的遷移。由于物理知識(shí)并不是一個(gè)理論性和邏輯性很強(qiáng)的知識(shí)系統(tǒng)，老師不可能在課堂比較短的時(shí)間里，將所有的相關(guān)知識(shí)都介紹得一清二楚，因此在學(xué)習(xí)物理知識(shí)和解決物理問題的時(shí)候，需要培養(yǎng)非常強(qiáng)的創(chuàng)造想象能力，以保證新舊知識(shí)可以不斷地進(jìn)行遷移，最后完成物理知識(shí)的積累。

2、物理空間想象能力培養(yǎng)策略

2.1 使用模型來提高空間想象能力

例如要對(duì)“有關(guān)地球自轉(zhuǎn)的時(shí)候各個(gè)地角速度相同可是線速度不一致”這樣一個(gè)概念加以理解，我們可以使用地球儀作為研究模型，將地球儀作為表象構(gòu)建充分的空間想象能力，以圓周為例，勻速圓周運(yùn)動(dòng)的概念;理解線速度、加速度和周期的概念;理解向心加速度概念以及與各物理量間的關(guān)系。理解向心力的概念以及與各物理量間的關(guān)系;會(huì)用牛頓第二定律求解圓周運(yùn)動(dòng)問題，并能靈活解決圓周運(yùn)動(dòng)中的有關(guān)臨界問題;知道離心現(xiàn)象及發(fā)生離心現(xiàn)象的條件。如果在頭腦中能有具體的圖形，未來在學(xué)習(xí)萬有引力中衛(wèi)星圍繞地球運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，就可以在頭腦中重現(xiàn)物理概念，更立體、更直觀的掌握物理知識(shí)，從而加深對(duì)物理學(xué)習(xí)的理解。

所以作為大量空間記憶表象的綜合和升華的空間想象能力，如果想得到更好的提升，就需要在頭腦中對(duì)空間想象素材進(jìn)行豐富，同時(shí)善于使用模型來更好地幫助自己提高想象能力。

2.2 善于進(jìn)行探索，激發(fā)自身的創(chuàng)新思維能力

可以通過進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)，來更好地培養(yǎng)空間想象能力。在完成探究性活動(dòng)的流程中培養(yǎng)探究精神，激發(fā)創(chuàng)新思維，可以更好地提高物理綜合素質(zhì)，也促進(jìn)了其他學(xué)科的學(xué)習(xí)。利用學(xué)習(xí)小組對(duì)自己不懂的問題進(jìn)行討論，最大限度地化解自己在學(xué)習(xí)探究中的問題，對(duì)提升物理學(xué)習(xí)能力是一條很好的途徑。在平時(shí)的學(xué)習(xí)物理中，要不斷地培養(yǎng)自己的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)自己探索物理的欲望，來提高物理學(xué)習(xí)的效果。

在學(xué)習(xí)物理時(shí)，想要建立比較系統(tǒng)的物理知識(shí)體系，自身還要喜歡探索，養(yǎng)成善于發(fā)現(xiàn)問題的好習(xí)慣。在物理學(xué)習(xí)過程中，在努力提高成績(jī)的同時(shí)，更要注重學(xué)習(xí)的自主性與創(chuàng)新性。不死學(xué)知識(shí)，善于總結(jié)、舉一反三，，學(xué)會(huì)進(jìn)行自我探索，在物理學(xué)習(xí)實(shí)戰(zhàn)中突破常規(guī)思維，創(chuàng)造性地用全新簡(jiǎn)單的方法來解題。

2.3 博覽群書，拓展自己的物理知識(shí)面

對(duì)物理學(xué)習(xí)者來說，想要培養(yǎng)自己的空間想象能力，先要博覽群書來擴(kuò)展自己的物理知識(shí)面。在掌握了大量的物理課外知識(shí)之后，不斷地深化自己的物理知識(shí)系統(tǒng)，不斷地提高自己的物理綜合水平，就可以更好地培養(yǎng)自己的物理空間想象能力，這對(duì)物理綜合能力的提高有非常重要的意義。

2.4 理論要和實(shí)踐結(jié)合起來，培養(yǎng)物理空間想象能力

在學(xué)習(xí)高中物理中力的作用時(shí)，可以將物理概念和生活實(shí)踐有機(jī)結(jié)合起來。例如生活中可以使用球作為實(shí)驗(yàn)，將球用力拋出之后，球會(huì)遵循一定的運(yùn)動(dòng)軌跡，在重力作用向下運(yùn)動(dòng)，這就再次印證了物理書中力的作用的概念，這就結(jié)合實(shí)踐深刻剖析了物理知識(shí)，不斷質(zhì)疑，大膽進(jìn)行了空間想象，同時(shí)培養(yǎng)了自己的實(shí)踐能力和想象能力，做到了從實(shí)踐中得出物理結(jié)論， 再通過物理理論印證實(shí)踐。高中物理有很多實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，如自由落體運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)和能量守恒實(shí)驗(yàn)等，這些都來源于生活，只要仔細(xì)鉆研、親自試驗(yàn)就可以得出書中的結(jié)論。最出名的要算牛頓和蘋果的物理故事，牛頓對(duì)落下的蘋果提出了疑問和猜測(cè)，對(duì)自己的猜想進(jìn)行了不斷地空間想象，不斷地進(jìn)行試驗(yàn)論證，最終就得出了地球的重力原理。

物理知識(shí)要和生活實(shí)踐結(jié)合起來，還需要提升抽象直觀的空間想象能力，所以，在物理學(xué)習(xí)的過程中要樹立比較直觀的物質(zhì)結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)變化的觀念，最大程度上培養(yǎng)自己的物理空間想象能力，學(xué)會(huì)從觀察和實(shí)踐中提取精華，建立自己的知識(shí)體系，做到從實(shí)驗(yàn)中聯(lián)系生活實(shí)踐，再從生活中提取物理知識(shí)。

總之，對(duì)物理空間想象能力的探究和培養(yǎng)是一個(gè)長(zhǎng)遠(yuǎn)過程，需要經(jīng)歷長(zhǎng)久的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)積淀。培養(yǎng)的過程也要貫穿在高中的整個(gè)物理學(xué)習(xí)中，所以為了學(xué)好物理，就要非常重視空間想象能力的探究，通過實(shí)踐、觀察、思考使自己的綜合素質(zhì)和思維能力得以提升。只有培養(yǎng)良好的物理空間想象能力，才能在高中生涯學(xué)好物理這門課程。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介

張超英（1999-02-20）女，漢，山東青島人，山東青島第五十八中學(xué)學(xué)生。