化學(xué)空間能力構(gòu)成研究

王珊 魏銳

摘要： 從國內(nèi)外現(xiàn)有的空間能力理論入手，通過梳理空間能力的研究成果，提取一般空間能力的構(gòu)成要素。繼而結(jié)合現(xiàn)有的化學(xué)空間能力構(gòu)成理論，基于對一般空間能力的歸納和總結(jié)，提出了化學(xué)空間能力的構(gòu)成模型?；瘜W(xué)空間能力主要由化學(xué)空間知覺能力、化學(xué)空間關(guān)系能力、化學(xué)空間想象能力、化學(xué)空間操作能力、化學(xué)空間建構(gòu)能力五種能力構(gòu)成。

關(guān)鍵詞： 空間能力; 化學(xué)空間能力; 能力結(jié)構(gòu)

文章編號： 10056629（2020）12001107

中圖分類號： G6338

文獻(xiàn)標(biāo)識碼： B

加德納的多元智能理論認(rèn)為每個人都或多或少的具有七種智力，分別是語言智能、邏輯—數(shù)學(xué)智能、身體運(yùn)動智能、音樂智能、人際的智能、自我認(rèn)識智能、空間智能[1]。辛格提出空間能力與語言能力、計算能力同樣重要，三者并列為現(xiàn)代教育的“三大基本能力”[2]。國內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)空間能力在數(shù)學(xué)、化學(xué)、物理、地理、工程等學(xué)科的學(xué)習(xí)中起了非常重要的作用，空間能力水平高的人往往在相應(yīng)的學(xué)科領(lǐng)域中具有更高的學(xué)術(shù)成就。Cid等人研究大學(xué)工程系、物理系、化學(xué)系和數(shù)學(xué)系的入門課程中概念理解能力與空間能力的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)概念的理解能力與空間能力高度相關(guān)[3]。周珍發(fā)現(xiàn)中學(xué)生的數(shù)學(xué)成績與空間圖形認(rèn)知能力具有較高的相關(guān)性[4]。

通常，空間能力在特定學(xué)科的表現(xiàn)稱為該學(xué)科的空間能力。化學(xué)學(xué)科中需要的空間能力稱為化學(xué)空間能力?；瘜W(xué)空間能力既具有一般空間能力的特征，又具有鮮明的學(xué)科特征。地理、物理、建筑等學(xué)科空間能力涉及大尺度的空間，即宏觀的空間，關(guān)注空間格局、空間組織、空間排布。化學(xué)空間能力更微觀化，即關(guān)注物質(zhì)微觀構(gòu)成世界，關(guān)注模型建構(gòu)和空間想象。

化學(xué)是在原子、分子水平上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、轉(zhuǎn)化及其應(yīng)用的一門基礎(chǔ)學(xué)科[5]。化學(xué)家探索分子的空間結(jié)構(gòu)，提出物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論需要空間能力;設(shè)計研發(fā)新材料，要根據(jù)材料的功能想象材料的特征結(jié)構(gòu)，需要空間能力。中學(xué)生認(rèn)識有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)，基于結(jié)構(gòu)分析或預(yù)測物質(zhì)性質(zhì)，也需要空間能力。空間能力可以促進(jìn)學(xué)生對化學(xué)概念的理解[6]以及化學(xué)計量問題、化學(xué)晶體結(jié)構(gòu)問題[7]的解決。

隨著空間能力研究的深入，研究者們更加明確了空間能力對各學(xué)科的學(xué)習(xí)、學(xué)生的發(fā)展的重要意義。由于不同研究者對空間能力的分析角度、分析方法不同，對于一般空間能力（以下簡稱“空間能力”）、化學(xué)空間能力的構(gòu)成沒有一致的界定。因此，結(jié)合化學(xué)學(xué)科的特點(diǎn)，分析化學(xué)空間能力的構(gòu)成，對于化學(xué)空間能力的培養(yǎng)具有重要的意義。

本研究通過對空間能力的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行梳理，將空間能力各要素的內(nèi)涵進(jìn)行編碼。通過類比編碼的關(guān)鍵詞，將具有相似內(nèi)涵的編碼歸類合并，提煉空間能力的構(gòu)成要素，概括空間能力各要素的內(nèi)涵。根據(jù)提煉的空間能力的構(gòu)成要素與具體學(xué)科空間能力的關(guān)系，完善空間能力構(gòu)成模型。基于對一般空間能力的歸納和總結(jié)，賦予其學(xué)科化含義，提煉出化學(xué)空間能力的要素模型。

1空間能力的構(gòu)成

1.1關(guān)于空間能力構(gòu)成的已有研究

不同研究者對空間能力定義不盡相同。Linn等[8]提出空間能力是表征、轉(zhuǎn)換、生成和提取符號、非言語信息的能力。鄭海蓮等[9]提出空間能力是指個體正確觀察客體、辨識客體，將辨識的客體圖像在大腦中記憶，并能夠達(dá)到在二維與三維空間任意移動、旋轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)、逆轉(zhuǎn)、復(fù)現(xiàn)、回憶圖像的能力。也有研究者指出空間能力是大腦對于空間信息的轉(zhuǎn)換和加工，由于大腦的轉(zhuǎn)換和加工機(jī)制不同，空間能力可以劃分為多個結(jié)構(gòu)[10]。

盡管很多研究者提出的空間能力構(gòu)成要素不同，但是描述的空間能力的內(nèi)涵十分相近。早在1938年，Thurstone[11]就將空間能力劃分為三個方面。Lohman[12]認(rèn)為空間能力最主要的三種因素為空間視覺化、空間關(guān)系、空間定向。為了梳理不同研究中空間能力的內(nèi)涵，為進(jìn)一步歸納分類打好基礎(chǔ)，對已有研究中空間能力的構(gòu)成和內(nèi)涵進(jìn)行編碼，具體如表1所示。

1.1能夠從不同角度識別客體的能力，如識別兩張國旗圖片的差別。

1.2想象客體運(yùn)動或轉(zhuǎn)換的能力。

1.3對觀察者自身所處空間關(guān)系（方位）的思考能力。

Guilford[13]2.1對客體進(jìn)行心理操作的能力。

2.2個體判斷空間方位的能力。

McGee[14]3.1空間視覺化能力： 個體對二維和三維客體在心理上進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、操作、扭曲的能力。

3.2空間定位能力： 個體對視覺刺激的識別和理解（3.2.1），當(dāng)表象方向改變后，能夠?qū)Ρ硐筮M(jìn)行匹配的能力（3.2.2），能夠理解自己的位置和客體的相對位置關(guān)系的能力（3.2.3）。

Bishop[15]4.1解釋圖形信息的能力： 個體對空間表征的理解能力以及能夠理解空間語言的能力。

4.2視覺加工能力： 空間想象能力以及能夠?qū)⑾胂蟮年P(guān)系或非圖形信息轉(zhuǎn)換成視覺信息的能力（4.2.1），對表象進(jìn)行心理操作和旋轉(zhuǎn)的能力（4.2.2）。

Lohman5.1空間視覺化： 個體能夠理解客體在三維空間中轉(zhuǎn)化的能力，如在頭腦中想象物體的組合和分解。

5.2空間定向： 能夠從不同的角度觀察客體的能力。

5.3空間關(guān)系： 個體可以將客體快速準(zhǔn)確地進(jìn)行心理旋轉(zhuǎn)的能力。

French[16]

6.1理解表象的三維運(yùn)動或能夠?qū)ν晃矬w進(jìn)行操作、想象的能力。

6.2精確地察覺空間模式并能夠進(jìn)行比較的能力。

6.3保持不被空間模式的不同呈現(xiàn)方向困擾的能力。

Mathewson[17]7.1視覺空間思維包括感知： 使用眼睛來識別。

7.2定位： 思考世界中的物體和自己位置。

7.3想象： 在沒有圖像的情況下在心理中形成、保持和轉(zhuǎn)換圖像。

李敬敏[18]8.1人通過感官感受空間表象，在頭腦產(chǎn)生空間知覺。

8.2通過空間想象認(rèn)識空間事物。

1.2空間能力構(gòu)成要素的歸類合并

對于表1所示的空間能力內(nèi)涵，依照相似性描述進(jìn)行歸類、概括，可以將空間能力的內(nèi)涵分為四個維度，具體如表2所示。

維度相關(guān)編碼及描述的關(guān)鍵詞特征

維度一1.1識別客體;3.2.1視覺刺激的識別和理解;4.1空間表征的理解;5.2從不同角度觀察客體;7.1感知、識別;8.1頭腦產(chǎn)生空間知覺;3.2.2對表象的不同方向進(jìn)行匹配;6.2精確地察覺空間模式并進(jìn)行比較的能力;6.3保持不被空間模式的不同呈現(xiàn)方向困擾的能力。涉及感知、識別、理解表象，最終在頭腦中形成表象，以及對表象不同方向的比較、匹配，將其命名為空間知覺能力。

維度二2.2判斷空間方位的能力;1.3思考觀察者自身所處空間方位;3.2.3理解自己的位置和客體的相對位置關(guān)系;7.2思考世界中的物體和自己位置。將個體置于空間當(dāng)中，個體對方位（東南西北）的辨識，將其命名為空間定位能力。

維度三1.2客體運(yùn)動或轉(zhuǎn)換;2.1心理操作;3.1心理上的旋轉(zhuǎn)、操作、扭曲;4.2.2心理操作和旋轉(zhuǎn);5.1理解客體在三維空間中的轉(zhuǎn)化;5.3心理旋轉(zhuǎn);6.1理解表象的三維運(yùn)動，能夠進(jìn)行操作、想象。涉及對客體的操作，將其命名為空間操作能力。

維度四4.2.1將想象的關(guān)系或非圖形信息轉(zhuǎn)化為視覺信息;7.3在沒有圖像的情況下在心理中形成、保持和轉(zhuǎn)換圖像;8.2通過空間想象認(rèn)識空間事物。強(qiáng)調(diào)沒有圖像的情況下，仍然能夠通過想象獲得對事物的認(rèn)識，將其命名為空間想象能力。

1.3空間能力構(gòu)成模型

上述四個維度均是空間能力的重要組成部分。此外，還有兩個很重要的維度： 一個維度涉及個體對客體空間關(guān)系的判斷?，F(xiàn)有研究將個體對空間物體方位、距離、形象的識別，歸納為空間知覺能力;將個體理解自己的位置和客體的相對位置關(guān)系歸納為空間定位能力，即判斷“我”與其他事物之間的關(guān)系;但是，還缺少一種個體對事物的不同部分之間以及不同事物之間的空間關(guān)系判斷的能力。已有研究者研發(fā)的化學(xué)學(xué)科空間知覺能力測試問卷，有例題能夠體現(xiàn)這種能力，但并未單獨(dú)提出這種能力[19]，本研究將其命名為空間關(guān)系能力。

另一個維度涉及立體結(jié)構(gòu)的建構(gòu)。有的研究者考查化學(xué)空間能力時，注重二維圖形到三維立體構(gòu)型的轉(zhuǎn)化能力[20]，這種基于空間想象而建構(gòu)空間結(jié)構(gòu)的能力以及借助繪圖、動手搭建構(gòu)建空間結(jié)構(gòu)的能力等對于一般空間能力同樣適用，比如結(jié)構(gòu)設(shè)計、工程設(shè)計都需要空間建構(gòu)，本研究將這種維度命名為空間建構(gòu)能力?？臻g構(gòu)建能力是一種更加綜合的能力，需要通過推理或想象等建構(gòu)空間結(jié)構(gòu)，需要更強(qiáng)的抽象化思維和形象化思維。

此外，空間能力很難單獨(dú)考察，一般空間問題的解決都需要兩種或者兩種以上空間能力的組合。不同類型的空間能力并非截然不同，它們之間密切關(guān)聯(lián)、存在一定的交疊，甚至一些空間能力是另一些空間能力的基礎(chǔ)。

在上述分析的基礎(chǔ)上，本研究構(gòu)建了空間能力模型?？臻g能力是指觀察、識別、感知、理解表象，在頭腦中形成表象，對表象進(jìn)行表征、匹配，判斷表象的空間位置關(guān)系，將表象進(jìn)行操作、想象、創(chuàng)造、建構(gòu)的能力?？臻g能力主要由六個維度構(gòu)成，即空間知覺能力、空間定位能力、空間關(guān)系能力、空間操作能力、空間想象能力、空間建構(gòu)能力。相關(guān)描述如表3所示。

空間能力類別具體描述

空間知覺能力感知客體的形態(tài)，對物體（或一個物體的不同部分）形狀、大小、方位等空間特性的知覺?？臻g知覺能力是指能夠使個體更好地對表象進(jìn)行識別，正確辯識客體的外觀輪廓，并能形成精確影像的能力;以及能夠在客體的方位、方向變化時，仍然能夠?qū)Ρ硐筮M(jìn)行比較、匹配的能力。

空間定位能力對空間方向、空間方位的辨識和定位能力。包括方向、方位變化時，個體對方向的準(zhǔn)確定位?？臻g定位能力強(qiáng)調(diào)能夠判斷“我”與其他事物之間的關(guān)系，而其他空間能力更強(qiáng)調(diào)個體對事物之間關(guān)系的判斷。

空間關(guān)系能力分析多物體或多部件之間的空間關(guān)系。空間關(guān)系涉及方向關(guān)系、距離關(guān)系和拓?fù)潢P(guān)系等。

空間操作能力對空間模型在心理上進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)換等操作的能力，強(qiáng)調(diào)對于已有客觀存在的表象進(jìn)行操作的過程。

空間想象能力在沒有圖像的情況下，人腦基于想象建立新影像，對新的影像進(jìn)行表征或操作的能力，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)造影像的過程。

空間建構(gòu)能力通過推理或者想象等建構(gòu)空間結(jié)構(gòu)并以繪圖、模型搭建、實(shí)物加工等形式表達(dá)出來，形成空間作品的能力。

2化學(xué)空間能力的構(gòu)成

2.1化學(xué)空間能力構(gòu)成模型的建構(gòu)

與一般空間能力的相關(guān)研究相比，關(guān)于化學(xué)空間能力構(gòu)成的研究相對較少。典型的化學(xué)空間能力構(gòu)成模型例如，吳心凱[21]提出化學(xué)空間能力包括空間關(guān)系能力和空間可視化能力。再如，段戴平[19]提出化學(xué)視覺空間能力包括空間知覺能力、空間關(guān)系能力和空間想象能力。吳國英[22]提出化學(xué)空間能力是以化學(xué)知識為載體的，是學(xué)習(xí)化學(xué)知識、思考化學(xué)問題中必須具備的一種化學(xué)能力?；瘜W(xué)學(xué)科中的空間能力包括空間知覺能力、空間關(guān)系能力和空間想象能力。

化學(xué)空間能力是空間能力在化學(xué)學(xué)科的具體化，因此可以根據(jù)一般空間能力的構(gòu)成模型以及已有研究中化學(xué)空間能力的構(gòu)成和內(nèi)涵，對化學(xué)空間能力進(jìn)行解構(gòu)，

得到化學(xué)空間能力的構(gòu)成模型，化學(xué)空間能力包括化學(xué)空間知覺、化學(xué)空間關(guān)系、化學(xué)空間操作、化學(xué)空間想象、化學(xué)空間建構(gòu)等五種基本能力。如表4所示。

一般空間能力化學(xué)空間能力

空間知覺能力化學(xué)空間知覺能力是一般空間知覺能力在化學(xué)學(xué)科的具體化，包括正確辯識化學(xué)問題中立體模型的外觀輪廓，并形成該空間物體精確影像的能力。此外，根據(jù)本研究所定義的空間知覺能力的內(nèi)涵，將吳心凱、段戴平、吳國英的“空間關(guān)系能力”納入到化學(xué)空間知覺能力中，即能夠判斷圖像與目標(biāo)圖像是否一致，例如，判斷C3H7Cl分子的兩種結(jié)構(gòu)式是否互為同分異構(gòu)體。將吳心凱的“空間可視化能力”中側(cè)重“知覺”的內(nèi)涵納入到化學(xué)空間知覺能力中，即獲取、編碼空間客體的能力。

空間定位能力空間定位能力是指個體對空間方向、空間方位的辨識和定位能力，一般在地理等學(xué)科中著重考察，在化學(xué)問題中基本不涉及，因此不認(rèn)為是化學(xué)空間能力的重要組成部分。

空間關(guān)系能力化學(xué)空間關(guān)系能力是一般空間關(guān)系能力在化學(xué)學(xué)科的具體化，與空間知覺能力相比，是一種更深度、高級、復(fù)雜的方式，要求對對象的空間結(jié)構(gòu)有更清晰的認(rèn)識?；瘜W(xué)空間關(guān)系能力強(qiáng)調(diào)在化學(xué)問題中能夠判斷對象各部分之間以及不同對象之間的空間位置關(guān)系?，F(xiàn)有的“空間關(guān)系能力”更側(cè)重“知覺”，本文提出的化學(xué)空間關(guān)系能力與前述研究的化學(xué)空間關(guān)系能力含義不同。

空間操作能力化學(xué)空間操作能力是一般空間操作能力在化學(xué)學(xué)科的具體化，指將化學(xué)問題中已有的可視化模型進(jìn)行操作的能力。由于“操作”一詞更能體現(xiàn)主體心理加工過程的特征，故將段戴平“空間想象”中側(cè)重“操作”的內(nèi)涵納入這一類別，即能夠進(jìn)行心理旋轉(zhuǎn)、編碼等過程，對空間體實(shí)施心理操作的能力。例如，給出一個正八面體分子，分析找出與該分子呈鏡像關(guān)系的圖片。將吳國英的“空間想象”中側(cè)重“操作”的內(nèi)涵納入這一類別，即對空間體心理操作過程。例如，確定二溴甲烷是否是極性分子。

空間想象能力化學(xué)空間想象能力是一般空間想象能力在化學(xué)學(xué)科的具體化，指將化學(xué)問題中沒有向個體直接呈現(xiàn)客觀輪廓的客體進(jìn)行再造性想象和創(chuàng)造性想象的能力。將吳國英的“空間想象能力”中非側(cè)重“操作”的內(nèi)涵納入這一類別，即能夠?qū)腕w的形狀結(jié)構(gòu)、量度及其位置關(guān)系進(jìn)行想象，還包括對客觀事物的空間形式及其符號進(jìn)行再造性想象和創(chuàng)造性想象的能力。

空間建構(gòu)能力化學(xué)空間建構(gòu)能力是一般空間建構(gòu)能力在化學(xué)學(xué)科的具體化，化學(xué)空間建構(gòu)的對象和形式都是非常豐富的，該能力強(qiáng)調(diào)以繪圖、模型搭建、實(shí)物加工等形式表達(dá)出來，形成空間作品。由此，將吳國英“空間知覺能力”中的根據(jù)實(shí)驗(yàn)用書的化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置圖搭建立體實(shí)物納入這一類別。

2.2化學(xué)空間能力構(gòu)成模型的內(nèi)涵及測評舉例

下文將對化學(xué)空間能力五種類型的內(nèi)涵進(jìn)行說明，并例舉了相應(yīng)能力測評的試題以供空間能力培養(yǎng)和測評參考。

2.2.1化學(xué)空間知覺能力

化學(xué)空間知覺能力是指對化學(xué)問題中客體輪廓的感知、識別能力，以及進(jìn)行不同客體對比、匹配的能力。要求個體能夠識別化學(xué)問題中立體模型的原子空間位置關(guān)系（遠(yuǎn)近等）或正確判斷化學(xué)問題中平面結(jié)構(gòu)的相互關(guān)系、平面結(jié)構(gòu)是否一致以及立體模型的不同表征方式。具體示例如圖1，根據(jù)阿糖胞苷分子的球棍模型（黑色為碳，紅色為氧，藍(lán)色為氮，白色為氫）判斷結(jié)構(gòu)式。此題主要考察立體模型的連接關(guān)系，要求個體首先能夠識別原子，判斷連接原子種類、連接關(guān)系。然后根據(jù)價鍵理論判斷連接鍵的價鍵類型，根據(jù)價鍵類型對原子數(shù)目（有些原子被遮擋）進(jìn)行補(bǔ)充。最后，識別空間上基團(tuán)的相互位置關(guān)系，判斷環(huán)上取代基的位置，即鄰位、間位等。

2.2.2化學(xué)空間關(guān)系能力

化學(xué)空間關(guān)系能力是指精細(xì)化地判斷化學(xué)問題中客體在空間的相對位置關(guān)系、內(nèi)部結(jié)構(gòu)之間關(guān)系的能力。要求個體能夠從空間結(jié)構(gòu)中拆解部分結(jié)構(gòu)、從平面結(jié)構(gòu)中拆解部分結(jié)構(gòu)或判斷立體模型中原子的相對位置和空間關(guān)系。具體示例如圖2，根據(jù)GaAs晶體結(jié)構(gòu)模型，

按照圖中陰影部分將GaAs晶體模型切開，判斷截面圖形。要求個體能感知、判斷原子的空間位置關(guān)系，及其與截面的關(guān)系。

2.2.3化學(xué)空間操作能力

化學(xué)空間操作能力是指將化學(xué)問題中的客體在頭腦中進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)、對映、反演等操作的能力。要求個體能夠進(jìn)行空間結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)操作或空間結(jié)構(gòu)鏡像操作。具體示例如圖3，根據(jù)一個三角雙錐分子結(jié)構(gòu)圖，已知A、 B、 C位于同一直線，D、 E、 F三個原子構(gòu)成一個正三角形，A原子位于正三角形中心，且A、 B、 C所在直線垂直于該三角形所在的平面，判斷哪個分子與此分子互為鏡像對稱[23]。

2.2.4化學(xué)空間想象能力

化學(xué)空間想象能力是指對于沒有客觀輪廓或缺少必須的構(gòu)成部件的化學(xué)問題進(jìn)行空間想象的能力。涉

及將缺少的部分進(jìn)行想象，然后依據(jù)想象構(gòu)建輪廓?；瘜W(xué)空間想象能力是最具有創(chuàng)新性的維度，在化學(xué)學(xué)科中，很多物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造均需要空間想象。例如，晶胞的平移，判斷原子的空間位置。例如，晶胞復(fù)制，判斷與某一原子相連的其他原子的空間構(gòu)型。具體示例如圖4，判斷SiC晶體結(jié)構(gòu)模型中，與面心上的硅原子直接相連且距離最近的碳原子的空間構(gòu)型。這要求個體能夠?qū)⒕О陬^腦中進(jìn)行平移、復(fù)制，想象兩個晶胞（其中一個是原有的可視的晶胞，另一個是想象的晶胞）中原子的空間位置關(guān)系，進(jìn)而將其空間關(guān)系進(jìn)行形狀抽象，做出判斷。

2.2.5化學(xué)空間建構(gòu)能力

化學(xué)中通常要通過推理或想象等建構(gòu)三維立體空

間結(jié)構(gòu)，這涉及構(gòu)建立體空間結(jié)構(gòu)的能力?；瘜W(xué)空間建構(gòu)的對象和形式非常豐富，從建構(gòu)物質(zhì)微觀模型到搭建宏觀實(shí)驗(yàn)裝置都需要化學(xué)空間建構(gòu)能力。搭建球棍模型是化學(xué)教學(xué)中重要的教學(xué)活動，在這個過程中個體需要根據(jù)分子式或結(jié)構(gòu)式判斷分子中各原子間的連接關(guān)系及空間結(jié)構(gòu)。不僅要運(yùn)用原子的成鍵規(guī)律、空間結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及價電子對互斥規(guī)則等進(jìn)行分析、判斷，是理性的推理過程;還需要把推斷出的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為實(shí)際搭建出的模型，生成符合抽象判斷的實(shí)物作品。例如，在讓化學(xué)專業(yè)師范生使用橡皮泥和牙簽根據(jù)甘氨酸的結(jié)構(gòu)簡式（NH2CH2COOH）搭建其球棍模型的活動中，發(fā)現(xiàn)的典型錯誤如圖5（不連接小球的牙簽棍表示孤對電子）： 氨基應(yīng)為三角錐形，但搭建為平面三角形（圖5A），或者三角錐的三個頂點(diǎn)間的空間位置不合理（圖5B）;此外，由于未考慮與羰基的共軛，使得羥基氫與羰基之間的空間關(guān)系有誤（圖5）?？梢?，通過實(shí)物模型的搭建，可以揭示學(xué)習(xí)者在分子結(jié)構(gòu)理論和空間結(jié)構(gòu)認(rèn)識方面更深層次的不足。

（A）

（B）

3結(jié)語

“空間能力”作為智力的重要組成部分，對個人能力的發(fā)展有重要的作用。本研究通過對國內(nèi)外空間能力、化學(xué)空間能力的相關(guān)研究進(jìn)行文獻(xiàn)梳理、總結(jié)和概括，確定了空間能力以及化學(xué)空間能力的構(gòu)成模型，并對概念和內(nèi)涵進(jìn)行了界定和描述。這使化學(xué)空間能力的內(nèi)涵更加清楚，為化學(xué)空間能力的教學(xué)以及教學(xué)評價研究提供了參考。本研究仍然存在一些不足，空間能力本身復(fù)雜多樣，很難建立簡單的框架。本文提出的化學(xué)空間能力框架僅從文獻(xiàn)和化學(xué)教學(xué)的角度根據(jù)思維的主要特征性行為表現(xiàn)進(jìn)行劃分，還需要進(jìn)一步論證和實(shí)證。此外，本文提出的化學(xué)空間能力的類別、內(nèi)涵仍然需要進(jìn)一步豐富。

參考文獻(xiàn)：

[1]加德納著. 沈致隆譯. 多元智能[M]. 北京： 北京新華出版社， 2004： 10～11.

[2]林崇德. 智力結(jié)構(gòu)與多元智力[J]. 北京師范大學(xué)學(xué)報（人文社會科學(xué)版）， 2002， （1）： 6～14.

[3]Cid X， Lopez R. Exploring the relationship between students visual spatial abilities and comprehension in STEM fields [C]// Aps Texas Sections Fall Meeting. APS Texas Sections Fall Meeting Abstracts， 2011.

[4]周珍， 連四清， 周春荔. 中學(xué)生空間圖形認(rèn)知能力發(fā)展與數(shù)學(xué)成績關(guān)系及其與智力的相關(guān)性研究[J]. 數(shù)學(xué)教育學(xué)報， 2005， 14（1）： 57～58.

[5]中華人民共和國教育部制定. 普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[S]. 北京： 人民教育出版社， 2018： 1.

[6]Bodner G M， Mcmillen T L B. Cognitive restructuring as an early stage in problem solving [J]. Journal of Research in Science Teaching， 1986， 23（8）： 727～737.

[7]Staver J R， Jacks T. The influence of cognitive reasoning level， cognitive restructuring ability， disembedding ability， working memory capacity， and prior knowledge on students performance on balancing equations by inspection [J]. Journal of Research in Science Teaching， 1988， 25（9）： 763～775.

[8]Linn M C， Petersen A C. Emergence and characterization of sex differences in spatial ability： A metaanalysis [J]. Child Development， 1985， 56（6）： 1479～1498.

[9]鄭海蓮， 陳世玉. 標(biāo)準(zhǔn)化空間能力測驗(yàn)之建模與驗(yàn)證[J]. 教育研究與發(fā)展， 2007， （4）： 185～190.

[10]苗丹民， 劉旭峰. 航空航天心理學(xué)[M]. 西安： 第四軍醫(yī)大學(xué)出版社， 2010： 108～109.

[11]Thurstone L L. Some primary abilities in visual thinking [J]. Proceedings of the American Philosophical Society， 1950， 94（6）： 517～521.

[12]Lohman D F. Spatial abilities as traits， processes， and knowledge [M]. Advances in the Psychology of Human intelligence， Sternberg R J， Eds， Hillsdale， NJ， England： Lawrence Erlbaum Associates， Inc， 1988： Vol.4， 181～248.

[13]Michael W B， Guilford J P， Fruchter B， et al. The description of spatialvisualization abilities [J]. Educational and Psychological Measurement， 1957， 17（2）： 185～199.

[14]McGee M G. Human spatial abilities： Psychometric studies and environmental， genetic， hormonal， and neurological influences [J]. Psychological Bulletin， 1979， 86（5）： 889～918.

[15]Bishop A J. Spatial abilities and mathematics education — A review [J]. Educational Studies in Mathematics， 1980， 11（3）： 257～269.

[16]錢紅. 空間能力性別差異研究進(jìn)展[J]. 寧波大學(xué)學(xué)報（教育科學(xué)版）， 2002， 24（6）： 13～17.

[17]Mathewson J H. Visualspatial thinking： An aspect of science overlooked by educators [J]. Science Education， 1999， 83（1）： 33～54.

[18]李敬敏. GIS輔助下學(xué)生地理空間思維能力的培養(yǎng)[D]. 武漢： 華中師范大學(xué)碩士學(xué)位論文， 2015.

[19]段戴平. 高中生化學(xué)視覺空間能力的性別差異研究[D]. 重慶： 重慶師范大學(xué)碩士學(xué)位論文， 2006.

[20]OliverHoyo M， Sloan C. The development of a VisualPerceptual Chemistry Specific （VPCS） assessment tool [J]. Journal of Research in Science Teaching， 2014， 51（8）： 963～981.

[21][23]Wu H K， Shah P. Exploring visuospatial thinking in chemistry learning [J]. Science Education， 2004， 88（3）： 465～492.

[22]吳國英. 中學(xué)生化學(xué)空間能力城鄉(xiāng)差異的調(diào)查研究[D]. 金華： 浙江師范大學(xué)碩士學(xué)位論文， 2009.

[24]Tuckey H， Selvaratnam M， Bradley J. Identification and rectification of student difficulties concerning threedimensional structures， rotation， and reflection [J]. Journal of Chemical Education， 1991， 68（6）： 460～464.