趙琳

高中物理可以培養(yǎng)學(xué)生全方位、多層次的能力，比如邏輯思維能力、空間思維能力、創(chuàng)新能力、建模能力等.空間思維能力在高中物理教學(xué)中常被嚴重低估，甚至在高中物理新課程標準里面都看不到它的身影.然而，空間思維能力對學(xué)生建立物理模型、理解物理情境有重要的輔助作用，對學(xué)生進一步學(xué)習(xí)物理知識也有較大的價值.所以，在高中物理教學(xué)中有必要積極培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力.

一、空間思維能力的內(nèi)涵

空間思維能力指學(xué)生通過觀察空間立體的模型，在頭腦中形成整體的圖像，遇到問題時將頭腦中的整體圖像構(gòu)建出來輔助解決問題的一種思維能力.空間思維能力包含了空間圖像的抽象、空間圖像的重構(gòu)、空間圖像的定位等方面能力.空間圖像的抽象指學(xué)生能夠把實物模型融合到自身的知識體系中，空間圖像的重構(gòu)指學(xué)生能夠調(diào)用已經(jīng)建構(gòu)好的空間圖像，空間圖像的定位是指學(xué)生能夠在復(fù)雜的空間圖像中找尋到需要的圖像細節(jié).空間思維能力對高中生學(xué)習(xí)物理有一定的價值.（1）物理世界是多維的.我們接觸到的物理世界是多維度的.高中生主要學(xué)習(xí)經(jīng)典物理學(xué)，經(jīng)典物理學(xué)的空間是三維的，學(xué)生有一定的空間思維能力才能順利接受物理知識.比如，任何物體都是立體的，其重心位置處于三維空間之中，只有全方位地把握物體在空間中的形狀和位置，才能知道重心的大體位置；（2）物理問題是基于空間模型的.高中物理中接觸到的物理題目都是基于一定的空間模型的，學(xué)生必須具有較強的空間思維能力，才能從物理題目中抽象出物理模型，進而解決問題.比如，圓錐擺做勻速圓周運動的問題.圓錐擺是一個立體模型，學(xué)生只有從空間立體的圓錐擺出發(fā)才能理解圓錐擺做圓周運動的本質(zhì)，即重力和繩子拉力的合力提供了向心力；（3）思維能力是交織在一起的：如果片面地認為少數(shù)幾種思維能力就可以適應(yīng)物理的學(xué)習(xí)，是行不通的.物理學(xué)習(xí)離不開各種能力的相互協(xié)作，空間思維能力是其中的一種.空間思維能力可以幫助學(xué)生進行邏輯思維、創(chuàng)新思維等.可以看出來，空間思維能力在高中物理教學(xué)中是比較重要的.

二、高中物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生空間思維能力的方法

對學(xué)生空間思維能力的培養(yǎng)不是一朝一夕所能完成的，必須經(jīng)過系統(tǒng)化地訓(xùn)練才行.教師必須根據(jù)高中學(xué)生的心理特點，有意識地將空間思維能力滲透進教學(xué).下面說一說在高中物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生空間思維能力的方法.

1.在教學(xué)中多使用模型和多媒體技術(shù)

學(xué)生的空間思維能力不是天生的，而是通過對空間模型的觀察、思考、抽象才逐步訓(xùn)練出來的.高中物理教師在授課時，可以有意識地增加展示空間模型和利用多媒體技術(shù)展示空間圖像的教學(xué)過程.比如，電場線的教學(xué)，如果照本宣科地講授幾種特殊電場線的分布、特點等，學(xué)生容易產(chǎn)生一個誤解，認為電場線是平面的.教師要改變這種現(xiàn)狀，可以利用多媒體技術(shù)進行教學(xué).教師借助flash課件將電荷周圍的電場線展示給學(xué)生觀察，然后使用鼠標拖動課件，讓學(xué)生從不同的角度觀察電場線的分布.學(xué)生通過多角度的觀察后能夠形成對電場線分布的空間理解.多媒體課件的使用提高了學(xué)生的空間理解能力，有助于空間思維能力的形成.進行地磁場教學(xué)時，教師可以將地球模型帶入課堂，借助地球模型講解地理南極、北極和地磁場的南極、北極之間的關(guān)系，同時告知學(xué)生我們在地球上的方位以及周圍的磁感線的分布情況.通過地球模型配合教學(xué)可以幫助學(xué)生提高空間定位能力，進而促進空間思維能力的提升.

2.教學(xué)中多讓學(xué)生對空間問題進行表述

高中物理教學(xué)中會接觸到很多的空間問題，僅僅通過教師的講授，學(xué)生不能夠很好地理解這些空間問題，可以多讓學(xué)生對空間問題進行語言表述，語言表述可以幫助學(xué)生形成對空間問題的抽象.比如，講解衛(wèi)星問題時，可以讓學(xué)生用語言描述同步衛(wèi)星、極地衛(wèi)星等衛(wèi)星的位置、軌道特點等.學(xué)生通過對同步衛(wèi)星和地球同步方式的描述，可以在腦海中建立同步衛(wèi)星環(huán)繞地球運動、軌道平面和赤道平面共面的空間圖像.學(xué)生通過對多種衛(wèi)星的語言描述可以在頭腦中構(gòu)建出各種衛(wèi)星在地球周圍的分布圖像.語言的表述練習(xí)不僅僅可以讓學(xué)生學(xué)到物理知識，鍛煉表達能力，更重要的是幫助學(xué)生建立了空間的思維圖像，鍛煉了空間思維能力.

3.將空間問題和平面問題進行轉(zhuǎn)換教學(xué)

高中物理中接觸到的很多問題是空間問題，由于圖形表述的原因，在課本上很多空間立體圖像都是以平面圖形進行呈現(xiàn)的.如果長期讓學(xué)生接觸平面圖形，無疑會削弱他們的空間思維能力.所以教師可以通過空間問題和平面問題相互轉(zhuǎn)換的教學(xué)方式幫助學(xué)生形成空間思維能力.比如，課本上經(jīng)常出現(xiàn)斜面問題，教師可以引導(dǎo)學(xué)生繪畫立體斜面模型，通過動手繪畫，學(xué)生能夠?qū)⑵矫鎴D形轉(zhuǎn)換為立體圖像，鍛煉了空間思維能力.有些問題的教學(xué)中，教師可以反其道而行之，要求學(xué)生將立體圖像轉(zhuǎn)換為平面圖形.比如，在電磁感應(yīng)習(xí)題中，經(jīng)常出現(xiàn)軌道和金屬棒的模型，立體圖像不便于進行力學(xué)分析的，教師可以引導(dǎo)學(xué)生從側(cè)面觀察這些模型，然后動手繪畫這些模型的側(cè)面圖，將立體圖像轉(zhuǎn)換成平面圖形.通過這樣的練習(xí)，可以幫助學(xué)生提高建模的能力，還能有效地提高學(xué)生的空間定位能力.

綜上所述，空間思維能力對學(xué)生學(xué)習(xí)高中物理有一定的價值，物理教學(xué)中教師應(yīng)該通過一些有效地教學(xué)手段進行培養(yǎng).多使用立體模型和多媒體技術(shù)手段呈現(xiàn)立體模型，通過語言描、立體圖像和平面圖形的轉(zhuǎn)化練習(xí)都是非常有效的教學(xué)手段.通過系統(tǒng)地培養(yǎng)方式，一定可以提高學(xué)生的空間思維能力.