试论空间想象能力对高中物理学习的影响

摘 要：针对高中的理科生而言，物理学科的学习是重中之重，也是学生学习过程中的难点所在。大部分学生在学习物理知识的时候非常吃力，学习积极性也在逐步下降，嚴重抑制了教师的教学进程。而空间想象力的培养不仅可以打破学生的物理学习瓶颈，也能有效提高了教师的教学质量，继而使得学生得到物理核心素养的培育，让学生感觉到物理学习也并非很难。由此可见，空间想象力是激发学生学习物理知识的前提条件，也是提升学生物理学习效率的关键。本次就空间想象力对高中物理学习的影响进行了分析探究。

关键词：空间想象力;高中物理;影响

就目前而言，很多学生在学习物理的时候，都会觉得无从下手、不知道知识究竟是怎么一回事的一种学习状态，更别说对物理知识的灵活运用。物理本身是一门实践性的学科，学生对实践对象的分析是掌握物理知识的根本所在，在这个时候就要学生发挥空间想象能力来建立完整的物理模型继而对物理知识和现象进行科学、合理的解答。我们都知道物理知识需要学生具备较强了联想能力和观察能力，这也从侧面反映出了空间想象能力在高中物理学习中有着重要的作用。

一、 空间想象能力对高中物理学习的影响

（一）有助于提高学生对图像的剖析能力

在高中的物理学习中，“图像”是物理学习的一大难点，在许多知识点中都运用到了图像的分析，例如，在研究“一定质量的气体在温度不变的情况下，压强与体积的关系”教师让学生在进行实验的时候，会将数据采集器收集到数据输送的图形计算器中，继而输出P-V图线，得出一条曲线，输出P-1/V图线，得出一条直线。通过观察教师可以让学生在头脑中进行图像的对比，会发现：曲线与反比例函数、直线与一次函数图线可以很好地吻合。由此得出一定质量的气体在温度不变的情况下，压强与体积成反比。在物理学习的过程中其实还有许许多多运用到图像与想象力的知识层面，如：高中物理最重要的知识点“牛顿第二定律”的知识学习，就需要学生对a-F进行观察、分析得出实验的误差原因。通过这一系列的探究学习，这也从侧面反映出了空间想象能力在高中物理图像有关知识的方面起到了非常重要的引导作用，可以有效帮助学生提高自身的空间想象能力，教师在进行物理教学的时候要注重强化学生认知、剖析和绘制图形的能力，如：可以让学生自己动手画一画，或者在遇到物理学习有关立体图形时，可以让学生把不同的平面图在脑海中想象继而画出来（俯视图、侧视图、仰视图、投影图、截面图等），继而对学生进行相应的图形、图像识别训练，以便于构建学生的思维，扩展学生的想象能力。让学生可以充分利用空间想象能力对高中物理的图像进行剖析。

（二）有助于激发学生对物理学习的兴趣

高中生面临着高考的压力，许多学生的学习状态在脑海中都绷着一根弦，倘若教师一不留神碰着了，那么对学生整个高中的学习生涯都会有所影响，尤其是在高中这个紧张的学习时刻。而“物理”的学习就是学生那根紧绷的弦，物理知识可以说是高中生学习的一大难关，很多学生的学习兴趣都在呈现下降的状态。而空间想象力不仅可以帮助学生理解物理知识的重难点，也有效提高了学生的学习效率，不仅是在物理学科上，在数学上也有着重要的辅助作用。简单地说想象力是摸不着看不见的，它是通过学生对知识、现象的理解与观察，继而在脑海中进行的思维构建，为解题提供有效的思路，通过对信息的处理继而输出有效的答案，从而在脑海中进行物理图景、物理模型的建设。我们都知道“力学”在高中物理中占据着重要的比重分配，而学生通过空间想象力的运用，不仅可以使得力学知识变得更加简易、直观，学生也会因为对力学知识的掌握而树立起学习物理的自信心。例如，在力学的学习过程中进入动能与动量的学习时，我们会发现一大部分的学生对于碰撞的计算会经常发生错误。错误的原因并不在于学生在计算方面容易出现失误，而是学生对于碰撞的过程以及碰撞前后物理的运动状态是否改变，在学生的头脑中没有一个清楚地理解，继而导致在解题过程中出现偏差。这个时候空间想象力便起到了关键的作用，学生在脑中可以结合题目所给条件，对碰撞发生的全过程进行想象：两个物体发生碰撞后的方式一般有三种情况“弹性正碰、碰撞后连在一起、斜向碰撞”继而发挥自己的想象力对这个过程进行分析，倘若方向没有改变，物体的运动方向在一条直线上时该如何计算，倘若物体发生改变不在一条线上该如何计算。通过运用空间想象力，继而将知识进行分析、解剖得出解题思路，让学生对物理的学习不光有兴趣还要有激情，从而提高学生对物理学习的有效性。

（三）有助于提高学生对信息的提取能力

空间想象能力不仅可以提高学生对事物的观察，也有效提高了学生对事物的联想，而学生通过在脑海中的联想可以有效地把一事物和另一事物进行有效的分析、对比与处理，继而形成科学的思维构建。以便于学生快速提取出对解题有用的信息，让学生的知识结构更加的清楚。在高中物理的学习过程中，我们就会发现其中涉及很多需要学生进行联想继而得出解题思路的知识内容。例如，万有引力公式F=GmM/r2;库仑定律公式f=kq1q2/r2，不难发现两者之间较为相似，这个时候就需要学生在进行解题的时候对这两种公式进行联想和区分，如：两个公式在推导的过程中都使用了理想模型的物理方法，将施力受力物体的体积视为非常小的点;万有引力只适用于低速、弱引力场，而不适用与高速、强引力场，而库仑定律只适用于场源电荷静止的情况，不适用与运动电荷对静止电荷的作用力。学生通过在脑海中进行联想与区分以便于学生在遇到此类相关的题型可以进行有效的分析，让学生可以对题中的信息进行提取、加工继而保证答案的正确率。其实在物理的学习过程中有很多方面的知识都需要学生运用自己的联想，如：学生在学习磁感线的分布特点，就需要学生联想到电场线的相关特点，并且加以比较。学生通过有效地运用空间现象力继而提高学生对信息的提取能力，促进学生的学习质量，提高教师的教学效率。

二、 培养学生空间想象能力的对策探讨

（一）深入挖掘教材内容，树立空间意识

要想让学生拥有较好的空间想象能力，教师就要在教材中引导学生发现与空间想象力有关的知识，进行探索、分析，树立学生的空间意识。我们都知道物理的学习是一门逻辑性较强的学科学习，包括其自然科学、人文地理等多个领域，同时也为学生的学习过程带来了极大的困扰，如何有效让学生运用空间想象力来学习物理知识，教师在教学的过程中就要让学生多动脑动手，为学生展示与空间现象力有关的辅助性工具，如模型、视频等途径，让学生可以更加直观地触摸与感受，继而有效帮助学生进行物理建模，全方位调动学生的空间想象力。例如在学习《自由落体运动》这一物理知识的时候，这个时候就需要学生运用空间想象力了，在理解自由落体运动和自由落体运动性质的前提下，树立学生的空间意识，避免学生认为物体越重就下落越快的错误思想。通过对教材内容的深入挖掘继而有效为学生树立科学、合理的空间想象力。

（二）善用教学模型，丰富学生的想象力

对事物的观察、分析，是学生进行空间想象力的前提，而教学模型不仅可以有效培养学生的想象能力，也使得学生的知识与思维进行了有效的融合，从而使得学生的空间想象力得到升华。就目前而言，模型的教学方式可以说是培养学生空间想象力最直观、最有效的一种教学手段。例如，在学习《圆周运动》这一知识内容的时候，教师可以运用教学用具“地球仪”，以此为表象让学生建立空间想象力，分析圆周运动的圆心位置及相对应的半径，从而提高学生的物理建模能力，在具体的实物展现中进行空间能力的思考，让学生在遇到相关知识内容的时候，可以有效地解决问题，就好比遇到这样的问题设计：“地球自转时，我们会发现各地的角速度相同但是线速度却不相同，为什么？”学生就可以联想到当时学習圆周运动是对地球仪的探讨，继而帮助学生在头脑中进行空间想象。通过教学模型，丰富学生的想象力，为学生的空间能力奠定坚实的基础。

（三）开创信息教学，科学补充空间素材

在互联网发展的时代，信息化的技术运用也出现在了各行各业，教育行业也不例外，教师通过信息技术的融入，不仅可以创新教学模式，也有效提高了学生的学习兴趣。尤其是对于枯燥、乏味的物理知识的学习，信息技术的运用使得许多理论型的物理知识以更加直观、形象的形式展现在了学生面前，使得学生的空间思维能力得到了有效的提升。例如，在学习《曲线运动》这一物理知识的时候，我们所看到的课本知识都是静面的图片，教师可以通过多媒体进行视频的播放，让学生以更加直观的形式感受到运动的变化，以便于学生在进行空间想象力建造的时候有充分的理论依据，以科学、合理的空间思维对问题进行解决。

三、 培养学生空间想象力的注意事项

在物理教学学生通过合理的运用空间想象力不仅可以提高学习效率，也有效增强了学生的学习能力，使得教师的教学质量得到了极大的发展。但是，教师在培养学生运用空间现象力的同时要注意以下几点：

第一，所运用的道具要符合教材内容本身，只有模型与所教授知识进行高度的融合，学生在进行空间想象的时候才会紧扣主题，以免造成解题事物。

第二、要培养学生不同层面的观察力，我们都知道想象力是建立在科学的观察上，只有对图形进行精准的观察与细致的了解，学生在进行物理建模的时候才会与解题内容进行高度的契合，如：“俯视、仰视……”通过不同的层面观察，继而得出优质的答案。

第三，对信息的提取要完整，要想合理运用空间想象力来帮助学生提高学习成绩，教师在培养学生空间力的过程中，就要让学生对题干的信息进行有效地加工、分析、处理，运用科学的比较与归纳对信息进行完整的整合，使得学生在头脑中形成知识机构，构建物理思维体系，通过对信息完整的提取继而得出有效的解题思路。

总而言之，物理空间想象力是学生解决物理重难点知识的有效途径，也是培养学生思维发展的重要手段，对学生的学习质量和学习效率有着重要的引导作用，同时也是教师进行物理教学的质量保证。

参考文献：

[1]秦子述.简析空间想象能力对高中物理学习的影响[J].好家长，2017（49）：190.

[2]佚名.谈物理模型在高中物理学习中的作用[J].考试周刊，2018（52）：165.

[3]陶科.高中物理教学中学生空间想象能力的培养[J].中学物理，2014，30（19）：59-61.

作者简介：

陈辉，江苏省太仓市，江苏省太仓高级中学。