芻議高中物理可視化教學(xué)的原則及其他

曹秀瓊

【摘 要】闡述高中物理可視化教學(xué)的四個原則：科學(xué)性原則，生本性原則，圖表優(yōu)先性原則，整體性原則。為高中物理可視化教學(xué)提高參考。

【關(guān)鍵詞】高中物理 可視化教學(xué) 原則

【中圖分類號】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【文章編號】0450-9889（2016）06B-0128-02

在物理的教學(xué)過程當(dāng)中，如何提升學(xué)生的抽象思維能力是不少學(xué)者一直在研究的課題，這也是物理教師所迫切希望掌握的基本手段。伴隨著現(xiàn)代教育技術(shù)的成熟與進(jìn)步，高中物理可視化教學(xué)的優(yōu)勢日漸顯現(xiàn)。將抽象知識可視化，把隱性知識顯性化，可以使復(fù)雜的物理知識得以簡化，使學(xué)生能夠容易接受和掌握知識。

具體來說，高中物理可視化教學(xué)是運用視覺表現(xiàn)手段和物理實驗等教學(xué)元素，促進(jìn)高中物理知識的傳授、傳播與學(xué)習(xí)。它通過繪制過程草圖和知識圖表以及借助圖形、音視頻等視聽形式來體現(xiàn)各個知識之間的聯(lián)系，導(dǎo)引學(xué)生主動理解圖形、圖表的意義，進(jìn)而使得學(xué)生認(rèn)識、記憶、掌握和應(yīng)用新的知識。從過程與方法、文化情感層面上將知識進(jìn)行轉(zhuǎn)移，實現(xiàn)知識的傳播。高中物理可視化教學(xué)將文本形象化，使文圖并茂、色聲皆佳，增大課堂的“容量”，激發(fā)學(xué)生的好奇心，誘發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)生積極性，從而提升高中物理的教學(xué)質(zhì)量。

可視化教學(xué)對于高中的物理教學(xué)來說具有重要的意義，然而如果可視化教學(xué)在實際的運用中存有不當(dāng)，則會違背教育和科學(xué)的原理和本意，誤導(dǎo)學(xué)生，弄巧成拙。鑒于此，作者根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗，結(jié)合新的課程標(biāo)準(zhǔn)探討高中物理可視化教學(xué)的原則，為高中物理教師提供參考。

一、科學(xué)性原則

對于高中物理教學(xué)來說，其教學(xué)任務(wù)是引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識物質(zhì)世界的客觀規(guī)律，并了解現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，并幫助學(xué)生形成正確的世界觀、價值觀、人生觀以及自然觀，培養(yǎng)學(xué)生具有認(rèn)識世界和改造世界的能力，為學(xué)生的終身發(fā)展、應(yīng)對當(dāng)前社會和未來發(fā)展的挑戰(zhàn)奠定基礎(chǔ)。物理教學(xué)是追求真理、提高素養(yǎng)和培養(yǎng)能力的一個過程，不但要注意其教學(xué)內(nèi)容的科學(xué)性，而且要重視教學(xué)的方法、技術(shù)和手段。相對而言，科學(xué)性就是物理可視化教學(xué)的第一原則。

比如，教師在教授回旋加速器的時候，有的教師為了使得學(xué)生更好地了解帶電粒子的回旋加速過程而使用圖1所示的運動軌跡，這是有問題的。因為回旋加速器的特點是帶電粒子每次通過兩個半圓的金屬盒之間的縫隙時，其加速增加的動能是一樣的，回旋半徑并非是線性增加，現(xiàn)作如下分析。

正如圖2所示，在半圓的金屬盒D1的中心O有一離子源，其產(chǎn)生的質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子經(jīng)過兩金屬盒之間縫隙的電場加速器后進(jìn)入金屬盒D2。若兩金屬盒之間的加速電壓為U，與金屬盒水平的強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則離子經(jīng)過電場加速后，第一次在金屬盒D2中的速率v1與軌道半徑r1分別由下面兩式子確定。

帶電粒子在回旋加速器D2內(nèi)任何兩個相鄰的圓形軌道半徑的比為，由此表明帶電粒子在金屬盒內(nèi)部的運動軌跡之間的距離并不相等，越是靠近金屬盒邊緣，其間距就越小。

由上述的案例可以得出，在高中物理的可視化的教學(xué)過程中所運用的圖片應(yīng)該準(zhǔn)確、細(xì)致，不可以憑空想象，猜測其現(xiàn)象和過程。

二、生本性原則

生本性原則，指的是以學(xué)生為本的原則，學(xué)生是高中物理學(xué)習(xí)的主人。教學(xué)上的生本原則就是以尊重學(xué)生個體為本，以呵護(hù)學(xué)生的創(chuàng)造天賦和靈性為基本，以促進(jìn)學(xué)生的全面可持續(xù)發(fā)展為宗旨，盡力保護(hù)和發(fā)揮學(xué)生的積極性和能動性。認(rèn)同學(xué)生掌握知識是一個探究的、創(chuàng)造的和選擇的過程，是科學(xué)精神和創(chuàng)造精神的形成過程的觀點。對于學(xué)生來說，最為重要的就是學(xué)會探究知識，能夠為其終身的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。由此，高中物理可視化教學(xué)要以學(xué)生的全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)，踐行一切為了學(xué)生的理念。

三、圖表優(yōu)先性原則

擁有形態(tài)與色彩等多種特點的圖表和圖示信息相比于單一的語言文字更加具有魅力，人們對圖片、圖表信息的整合能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于對文字信息的整合能力。實踐教學(xué)的經(jīng)驗表明，在高中物理的可視化教學(xué)的過程當(dāng)中“圖”優(yōu)于“表”，“表”優(yōu)于“文字”，也就是說，圖表相比于文字更容易讓學(xué)生記住，更加能夠凸顯事物之間的聯(lián)系，使得信息的表達(dá)更加鮮明生動。因此圖表的科學(xué)合理利用在高中物理的可視化教學(xué)中處于極其重要的位置，圖表優(yōu)先性原則是高中物理可視化教學(xué)的基本技術(shù)原則之一。其原則具有以下特點：

1.借助圖表減少文字量，將需要展現(xiàn)的文字轉(zhuǎn)化為更加簡潔直觀的圖形；

2.利用圖表去闡述文字難以表達(dá)的關(guān)系，將復(fù)雜難懂的數(shù)據(jù)變得簡單明了，有利于學(xué)生認(rèn)知、理解和掌握；

3.在圖表優(yōu)先和科學(xué)性原則的前提下，優(yōu)化圖表，將必要的文字和圖像、圖表巧妙地結(jié)合起來，使其圖文并茂，引人入勝。

四、整體性原則

整體性原則體現(xiàn)著高中物理可視化教學(xué)的系統(tǒng)化原理，經(jīng)典物理學(xué)包含電學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、原子核理論等知識，這些知識構(gòu)成了整個物理學(xué)的大廈，由此，高中物理中的每一個部分的教學(xué)都不是孤立存在的，而是整個知識體系不可分割的有機(jī)組成部分，與其他部分的知識之間存在密切的聯(lián)系。高中物理的可視化教學(xué)的設(shè)計和教學(xué)應(yīng)該從教材的整體出發(fā)，結(jié)合學(xué)生的身心特點和認(rèn)知水平，明確每一個部分的教學(xué)內(nèi)容在整個知識架構(gòu)中的地位和作用。在以學(xué)生為本的基礎(chǔ)之上，圍繞新課程標(biāo)準(zhǔn)，利用可視化的方法和實驗抓住關(guān)鍵問題，凸出重點，使教師、學(xué)生和教學(xué)媒體等要素之間相互統(tǒng)一，促進(jìn)整體性邁進(jìn)。

高中物理可視化教學(xué)在遵循以上原則的基礎(chǔ)上，要利用好這些原則來進(jìn)行教學(xué)。我們知道，物理是一門實驗性的科學(xué)，物理教學(xué)離不開實驗，包括教師的演示實驗和學(xué)生的實驗。物理中的很多現(xiàn)象、原理等難以用單純的文字或語言來進(jìn)行表現(xiàn)，而實驗卻能夠很明顯地將物理現(xiàn)象充分地表現(xiàn)出來，讓學(xué)生感知到其中的道理。同時，物理實驗更能有效地培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力，提升學(xué)生的創(chuàng)新能力與創(chuàng)新精神，這在其他的學(xué)科是很難做到的。因此，高中物理可視化教學(xué)要把實驗教學(xué)放在首位，通過可視化教學(xué)來提高物理實驗教學(xué)的質(zhì)量。

另外，物理教學(xué)是一個極其復(fù)雜的過程，是一個系統(tǒng)化的體系，由教師、學(xué)生、儀器、教材和教學(xué)方法等基本的元素所構(gòu)成。由此，為了實現(xiàn)教學(xué)目的，在高中物理可視化教學(xué)中要確保反饋渠道的順暢。也就是說，通過建立一條順暢的反饋渠道來促進(jìn)教學(xué)發(fā)展，使學(xué)生能夠通過反饋信息渠道更好地掌握知識與方法，不斷地總結(jié)經(jīng)驗和改正錯誤，找出差距，促進(jìn)發(fā)展；使教師能夠通過反饋信息渠道及時了解和掌握教學(xué)情況，以便及時調(diào)整和改進(jìn)教學(xué)方法，解決教學(xué)活動中出現(xiàn)的問題，實現(xiàn)教學(xué)的高度統(tǒng)一和步調(diào)協(xié)調(diào)性，從而更好地完成教學(xué)任務(wù)。

隨著技術(shù)的進(jìn)步，物理可視化教學(xué)能夠利用技術(shù)進(jìn)步和科學(xué)手段來更新教學(xué)形式，并使其內(nèi)涵得到進(jìn)一步擴(kuò)展。高中物理的可視化教學(xué)在新科技不斷發(fā)展的背景下迎來了自己的春天，教師可以通過各種方法來實現(xiàn)可視化教學(xué)，拓展課堂的“空間”，實現(xiàn)動靜互換，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中獲得很強(qiáng)的視覺和聽覺感染，更好地提高教學(xué)質(zhì)量。

【參考文獻(xiàn)】

[1]朱亞軍.論高中物理可視化教學(xué)的學(xué)術(shù)原則與實施[J].物理教師，2015（6）

[2]吳小兵.知識可視化在高中物理教學(xué)中的實踐[J].湖南中學(xué)物理，2015（10）

[3]伍國華，李克東.知識可視化教學(xué)應(yīng)用的元分析研究[J].電化教育研究，2011（12）

（責(zé)編 盧建龍）