新課改下高中物理課如何培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力

呂以均

摘 要：隨著新課改的實(shí)施，高中物理教學(xué)在很多方面都有所調(diào)整，以順應(yīng)素質(zhì)教育發(fā)展?？臻g思維能力在過去很少受到關(guān)注，但其在物理學(xué)習(xí)中的作用不容忽視，文章以高中物理為例，從多媒體的使用、想象力的培養(yǎng)、平面和空間的轉(zhuǎn)換幾方面分析，提出了一些建議，對(duì)提升學(xué)生的空間思維能力大有裨益。

關(guān)鍵詞：高中物理；空間思維能力；想象

高中物理有一定的難度，其內(nèi)容涉及范圍較廣，可鍛煉學(xué)生多方面的能力。在以往的教學(xué)中，空間思維能力極易被忽視，很多中學(xué)課程都缺乏對(duì)空間思維能力深刻認(rèn)識(shí)。我們知道，現(xiàn)實(shí)物理世界是多維度的，人類生活在三維空間，只有提高空間思維能力，發(fā)揮想象，才能更全面、更準(zhǔn)確地了解現(xiàn)實(shí)世界，同時(shí)對(duì)學(xué)習(xí)物理知識(shí)也大有幫助。所謂空間思維，主要是指在頭腦中構(gòu)建起立體模型，用于解決實(shí)際問題。隨著新課改的實(shí)施，此項(xiàng)能力愈發(fā)受到重視，在高中物理課中，應(yīng)加強(qiáng)相關(guān)教學(xué)。

一、空間思維能力概述

所謂空間思維能力，就是通過對(duì)空間立體模型的觀察，在腦海中能夠形成整體的圖像，在處理相關(guān)問題過程中，通過構(gòu)建整體的圖像輔助思維。本文中提到的空間思維能力包含空間圖像重構(gòu)能力、空間圖像抽象思維能力、圖像定位能力。其中，抽象能力指的是將實(shí)際模型融合到自身體系中；重構(gòu)指的是，在處理實(shí)際問題中隨時(shí)調(diào)用自己構(gòu)建的空間圖像；定位是能夠從復(fù)雜空間圖像中，找出所需的內(nèi)容。

在高中階段，物理教學(xué)內(nèi)容往往是三維的，學(xué)生只有具有一定的空間思維能力，才能更好地理解物理內(nèi)容，才能促進(jìn)學(xué)習(xí)效率的提升。例如，物體重心往往存在于三維空間中，只有對(duì)物體空間形狀進(jìn)行想象、把握，才能確定重心位置；同時(shí)，物理主要是基于空間模型展開的，學(xué)生具有空間思維能力后，才能從抽象的物理題目中構(gòu)建模型，繼而解決問題。另外，思維能力包括多個(gè)方面，不僅是空間思維能力，還包括創(chuàng)新思維能力、邏輯思維能力、數(shù)字思維能力等，空間思維作為其中的一種，是培養(yǎng)學(xué)生各種思維能力的基礎(chǔ)，可見，空間思維能力培養(yǎng)在高中物理教學(xué)中十分關(guān)鍵。

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

1 合理使用多媒體，開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)

我們接觸的世界主要是三維空間，物體都是立體的，這就要求在教學(xué)中適當(dāng)借助實(shí)物用以展示，令學(xué)生從立體的角度去認(rèn)識(shí)和思考。以物理運(yùn)動(dòng)為例，無(wú)論是勻速運(yùn)動(dòng)，還是曲線運(yùn)動(dòng)，傳統(tǒng)教學(xué)大都將其放置于平面上，并沒有全方位地去觀察。包括各種力的作用，其方向是不同的，應(yīng)在腦海中構(gòu)建起一張三維圖，能夠從各個(gè)角度去觀察分析。實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中非常重要，學(xué)生應(yīng)牢記實(shí)驗(yàn)的程序和關(guān)鍵步驟，深入理解每個(gè)細(xì)節(jié)，比如電場(chǎng)、磁場(chǎng)等知識(shí)，概念較為抽象，在高中物理難度較大。教師應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生親自動(dòng)手，將抽象的知識(shí)具體形象化，給學(xué)生留下深刻印象，如用磁鐵模擬磁場(chǎng)。

有些抽象知識(shí)難以通過實(shí)驗(yàn)展示，而且可能會(huì)遇到實(shí)驗(yàn)設(shè)備不足的情況，在這種情況下就要借助多媒體技術(shù)，將其用于物理教學(xué)?，F(xiàn)代多媒體技術(shù)非常發(fā)達(dá)，可通過Flash動(dòng)畫分解實(shí)驗(yàn)步驟，將每一個(gè)細(xì)節(jié)都清晰地展示給學(xué)生。同時(shí)，計(jì)算機(jī)還能夠構(gòu)建三維模型，培養(yǎng)學(xué)生的空間思考意識(shí)。以磁場(chǎng)為例，如果只是借助地球儀等實(shí)物，學(xué)生可能難以理解，但借助計(jì)算機(jī)，能夠把地球、南北極、地磁場(chǎng)等都清晰地標(biāo)出來，包括磁感線的分布、磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)等，都能在屏幕上顯示出來，對(duì)提高學(xué)生的空間思維能力有著很大幫助。

2 培養(yǎng)學(xué)生想象力，提升表述能力

空間思維能力包括空間圖像的構(gòu)建、轉(zhuǎn)換、定位等，涉及多方面的能力，由于是抽象事物，難以用實(shí)物表示，所以需要學(xué)生有豐富的空間想象力，能夠把文字理論轉(zhuǎn)換為三維圖像存于腦海。很多物理現(xiàn)象，肉眼可以直接看到，但其內(nèi)在規(guī)律無(wú)法看到，只能通過現(xiàn)象逐步探索總結(jié)。在歷史長(zhǎng)河中，人類的想象力對(duì)認(rèn)識(shí)和改造世界異常重要。因此，教師需注重高中生想象力的培養(yǎng)，把復(fù)雜抽象的現(xiàn)象和理論盡量轉(zhuǎn)化為圖景和模型，使其不斷形象化、具體化，方便理解。文字和圖景模型的轉(zhuǎn)化極為關(guān)鍵，為避免出現(xiàn)思維定勢(shì)的情況，盡量減少原始圖形的使用，引導(dǎo)學(xué)生把文字描述轉(zhuǎn)化為圖像。同時(shí)，面對(duì)復(fù)雜的模型和圖景，學(xué)生還應(yīng)提高表述能力，能夠把每個(gè)細(xì)節(jié)都清楚無(wú)誤地表達(dá)出來。在此過程中，需要學(xué)生在深刻理解的基礎(chǔ)上，對(duì)相關(guān)知識(shí)進(jìn)行聯(lián)想，在頭腦中構(gòu)建起相應(yīng)的圖像，并轉(zhuǎn)化為自己的語(yǔ)言。比如面對(duì)衛(wèi)星分布和運(yùn)動(dòng)圖，應(yīng)給出精準(zhǔn)的文字描述，除了鞏固知識(shí)，還能活躍空間思維。另外，實(shí)驗(yàn)或解決問題時(shí)，盡量從多個(gè)角度思考，聯(lián)系相關(guān)知識(shí)，并分析對(duì)比其異同點(diǎn)，養(yǎng)成良好的習(xí)慣。

教師在課堂中的表現(xiàn)、教師的個(gè)人魅力都無(wú)形中會(huì)對(duì)學(xué)生產(chǎn)生巨大的影響。教師在課堂中的語(yǔ)言表達(dá)能力、板書設(shè)計(jì)、外貌儀表等，都可以作為向?qū)W生傳遞情感的途徑。教師要在物理課堂前做好相關(guān)的準(zhǔn)備工作，積極引入多元化的教學(xué)手段。通過這樣的方式，為學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)愉快的學(xué)習(xí)環(huán)境，通過人格魅力感染學(xué)生，讓學(xué)生對(duì)老師由欽佩到尊敬，讓其感受到教師對(duì)學(xué)術(shù)的嚴(yán)謹(jǐn)性、對(duì)教學(xué)的責(zé)任感，對(duì)學(xué)生起到積極的影響。

3 實(shí)現(xiàn)平面的轉(zhuǎn)換，理論結(jié)合實(shí)踐

現(xiàn)實(shí)世界是立體的，但在教材中，不論是圖像還是問題，都是平面化的，難以實(shí)現(xiàn)立體化。長(zhǎng)時(shí)間在這種環(huán)境下，學(xué)生的空間想象能力必然會(huì)被抑制，很容易將立體的事物誤看作平面，從而影響理解。因此，教師應(yīng)合理使用教材，增加平面和空間之間轉(zhuǎn)換的教學(xué)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生在兩者之間靈活轉(zhuǎn)換。遇到平面化的立體事物時(shí)，教材上通常會(huì)通過一定的角度展示出其立體性，學(xué)生可加強(qiáng)此方面的練習(xí)，多動(dòng)腦、勤動(dòng)手，把平面圖像轉(zhuǎn)為立體。同樣，對(duì)于腦海中的立體事物或者三維模型，也應(yīng)能夠?qū)⑵滢D(zhuǎn)換為平面圖。以電磁感應(yīng)為例，在分析其力學(xué)性能時(shí)，為方便理解，通常會(huì)選擇在平面上分析，這就要求正確地將立體模型轉(zhuǎn)化為平面圖像。

此外，隨著圖景構(gòu)建能力的提升，還應(yīng)將其運(yùn)用到理論教學(xué)和實(shí)踐課中，使其作用得到發(fā)揮。曾經(jīng)有道物理題目，關(guān)于地球大氣層總重量的計(jì)算，多數(shù)學(xué)生都無(wú)從下手。如果學(xué)生的空間思維能力足夠強(qiáng)，也許就會(huì)容易許多。這道題目考查的是大氣壓強(qiáng)以及地球大氣層的相關(guān)知識(shí)。山頂?shù)拇髿鈮簭?qiáng)小于山下，因?yàn)槠浯髿鈱颖　鈮盒?，同理可擴(kuò)及整個(gè)地球。

三、結(jié)語(yǔ)

空間思維能力在高中物理教學(xué)中很重要，能夠幫助學(xué)生降低學(xué)習(xí)難度，從而順利理解一些抽象化的知識(shí)，不僅對(duì)提高物理成績(jī)有幫助，還能鍛煉學(xué)生的綜合能力。所以，在今后的教學(xué)中，教師應(yīng)重視培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力，并采取合理可行的方法，使得學(xué)生的空間思維能力不斷提升。

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