图形表征在理解物理学科中的抽象问题方面起着重要作用,它是辅助学生进行正确表征的重要工具;对于图形表征的理解和应用需要很好的视空间能力和认知灵活性,只有这样才能灵活地把问题的各个元素适当地组合在一起,达到解决问题的目的。本研究实验材料采用自编高一物理测试题,先进行预实验,主要考察每道测试题的难度、每道题所用时间和学生平均成绩,以备在正式实验中选择试题和控制答题时间。正式实验包括两部分,实验一主要考察了题图、受力图和函数图三种图形表征对不同认知灵活性高一学生物理问题解决的影响;实验二主要考察了视空间能力和认知灵活性对高一学生物理问题解决的影响。正式实验中共选取被试192名,均来自某高中高一的十三个平行班,按照认知灵活性高低和视空间能力高低分组;实验采用《威斯康星卡片分类测试》测验学生的认知灵活性,采用《中学生空间图形认知能力测验》测验学生的视空间能力。通过两个实验研究得出以下主要结论:(1)三种图形表征下学生的物理问题解决成绩具有显著性差异,当图形表征是受力图时解题成绩最好;是题图时,解题成绩次之;是函数图时,解题成绩最差;(2)三种图形表征下学生的物理问题解决成绩差异性在易题上差异不显著,在难题上达到显著水平;(3)高认知灵活性学生的解题成绩显著优于低认知灵活性学生的解题成绩,这种差异在难题上达到显著性水平,在易题上差异不显著;(4)高视空间能力学生的解题成绩显著优于低视空间能力学生的解题成绩,这种差异在难题上达到显著性水平,在易题上差异不显著。