知識可視化在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用探討

薛忍榮

(江蘇省海安市曲塘中學(xué) 226600)

高中物理具有高度的抽象性和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬓?導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)認(rèn)知存在一定的難度.而教師在課堂中利用思維可視化方法,可以將抽象復(fù)雜的知識概念轉(zhuǎn)換為直觀形象的知識內(nèi)容,不僅有利于鍛煉學(xué)生的抽象思維能力,還能有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識的積極熱情.因此,教師可在物理課堂中依據(jù)學(xué)生的思維方式,采取可視化教學(xué)形式,通過物理知識概念的形象表現(xiàn),有效促進(jìn)學(xué)生推理計(jì)算能力和發(fā)散思維能力的綜合發(fā)展.

一、形象直觀,激發(fā)興趣

知識可視化是基于圖式理論、知識管理理論的教學(xué)形式,教師在高中物理教學(xué)中,以圖解的形式來表達(dá)抽象的知識概念,能激發(fā)學(xué)生獨(dú)特的思維能力,使學(xué)生在加工記憶信息的過程中形成創(chuàng)作構(gòu)想.教師在教學(xué)中開展可視化教學(xué),主要是利用概念圖、流程圖等圖形思維工具,來表述完整的知識結(jié)構(gòu)體系,促使學(xué)生在直觀形象的氛圍中,實(shí)現(xiàn)左右腦相互協(xié)作和配合,增強(qiáng)學(xué)生對物理知識的記憶和理解.由于高中階段的物理知識更為抽象復(fù)雜,教師采用知識可視化教學(xué)方法,可清晰的概括物理知識重點(diǎn)和復(fù)雜的規(guī)律概念,降低學(xué)習(xí)難度,使學(xué)生在視覺和語言方式的雙重啟發(fā)和刺激下,有效深化對物理知識的辨別和記憶能力,教師通過完整直觀的圖形結(jié)構(gòu)來串聯(lián)各個(gè)知識概念,不僅可以加強(qiáng)學(xué)生對物理知識的探究興趣和學(xué)習(xí)熱情,還能充分鍛煉學(xué)生的抽象思維能力.

例如,教學(xué)《牛頓第三定律》過程中,教師可以利用思維導(dǎo)圖可視化工具來解釋相關(guān)問題,讓學(xué)生在獨(dú)立思考的過程中,清晰的理解作用力、反作用力與平衡力的區(qū)別,思維導(dǎo)圖是發(fā)散性思維可視化工具,教師通過圖形表述便于學(xué)生的提煉、整理和記憶.教師在課堂中確定“牛頓第三定律”中心主題,向?qū)W生繪制呈樹枝狀圖形,由此向外有層次的發(fā)散物理知識的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn),“作用力和反作用力”、“平衡力”分別為第二支點(diǎn),由此在各自關(guān)鍵詞的支點(diǎn)繼續(xù)向外發(fā)散,并闡述相應(yīng)第三支點(diǎn),學(xué)生通過圖形各個(gè)支點(diǎn)的關(guān)鍵詞語就可以清楚的理解“大小相等、方向相反、作用在一條直線上”為共同點(diǎn),而“作用力和反作用力”的“性質(zhì)一定相同”和“平衡力”的“性質(zhì)不一定相同”則為不同點(diǎn),學(xué)生可以快速調(diào)用關(guān)鍵詞的相關(guān)圖形,清晰的梳理各個(gè)知識點(diǎn)之間的相關(guān)聯(lián)系，有利于學(xué)生對知識概念的記憶和整理.

二、歸納推理,梳理脈絡(luò)

教師在高中物理課堂應(yīng)用可視化教學(xué),能將復(fù)雜的物理概念轉(zhuǎn)換為直觀形象的知識內(nèi)容，提高學(xué)生的認(rèn)知能力.教師要利用圖形結(jié)構(gòu)清晰的概括物理知識概念的要點(diǎn)、重點(diǎn)和對比知識點(diǎn).讓學(xué)生在圖形的觀察、繪制過程中形成正確的解題思路.概念圖可以清晰表達(dá)各個(gè)概念之間的某種相關(guān)聯(lián)系,有利于對學(xué)生創(chuàng)新思維能力的開發(fā).在采取知識可視化教學(xué)的過程中,教師在課堂中可利用概念圖將各類知識相互聯(lián)系,讓學(xué)生在分析思考中形成自己的知識體系,同時(shí)教師在知識可視化教學(xué)中,鼓勵學(xué)生積極參與到教學(xué)中來,由于圖形是以層級方式來呈現(xiàn)知識概念,并以連線的方式連接各個(gè)概念形成完整的知識網(wǎng)絡(luò).教師可組織學(xué)生以小組的形式,繪制、完善、展示自己知識結(jié)構(gòu)圖,讓學(xué)生在手腦并用的學(xué)習(xí)中,加深理解.

例如,教學(xué)《牛頓第二定律》過程中,教師可以通過問題的啟發(fā),加強(qiáng)學(xué)生對公式中各物理量的意義及相互關(guān)系的理解和學(xué)習(xí),“物體的加速度與其質(zhì)量之間存在什么關(guān)系?”教師啟發(fā)學(xué)生思考,促使學(xué)生可以在語言和圖形的雙重啟發(fā)下,深刻理解牛頓第二定律的意義.教師提問“牛頓第二定律的內(nèi)容是怎樣表述的?”教師讓圖形結(jié)構(gòu)中含義最廣最具概括性的概念“牛頓第二定律”在最上層級,然后依次向細(xì)節(jié)概括,“加速度的方向跟合外力的方向相同”“力是使物體產(chǎn)生加速度的原因”概念圖中教師可用交叉連線將各個(gè)層級看結(jié)構(gòu)知識點(diǎn)聯(lián)系起來,在力與物體的加速度的下一層級,標(biāo)記出“矢量性、瞬時(shí)性、獨(dú)立性”等特點(diǎn),然后教師可以指導(dǎo)學(xué)生結(jié)合圖形,對牛頓第二定律應(yīng)用時(shí)的一般步驟進(jìn)行歸納、總結(jié)，讓學(xué)生在推理、分析中準(zhǔn)確理解物體的受力情況和運(yùn)動情況.

三、信息感知,深化理解

知識可視化工具種類較多,教師在課堂中不僅可以應(yīng)用各種圖形思維工具,還可以利用圖片或視頻為學(xué)生呈現(xiàn)直觀形象的學(xué)習(xí)情境,啟發(fā)學(xué)生對物理知識概念進(jìn)行思考,尤其是視頻內(nèi)容具有聲色兼?zhèn)涞奶攸c(diǎn)，可刺激學(xué)生視覺、聽覺多感官,使學(xué)生在聲音、色彩、畫面的啟發(fā)下,能積極深入的對問題進(jìn)行思考,讓學(xué)生更樂于接受和理解抽象化的物理概念,教師可以利用圖片或視頻向?qū)W生傳遞復(fù)雜的知識難點(diǎn),讓學(xué)生在生動的學(xué)習(xí)情境中獲取更為豐富的知識信息.由于各類可視化工具的特點(diǎn)不同,教師在實(shí)施可視化教學(xué)過程中,要靈活選用教學(xué)工具,讓學(xué)生在可視化學(xué)習(xí)環(huán)境中獲取深刻的知識體驗(yàn).

例如,教學(xué)《牛頓第一定律》過程中,教師可利用多媒體視頻闡述“亞里士多德和伽利略的觀點(diǎn)”,通過微視頻來演示實(shí)驗(yàn)，生動形成的實(shí)驗(yàn)畫面不僅提高了物理實(shí)驗(yàn)效率，還能進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生對物理學(xué)習(xí)興趣，加深學(xué)生對物理知識概念的正確理解和運(yùn)用.視頻中“乒乓球在水平面上被風(fēng)吹動,風(fēng)停后乒乓球球仍運(yùn)動了一段距離.”教師啟發(fā)學(xué)生思考,乒乓球運(yùn)動一段距離后停了下來,為什么?教師結(jié)合問題啟發(fā)學(xué)生思考，培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析、歸納能力,然后教師向?qū)W生播放小車從斜坡到三種不同材料的水平面上滑動視頻,在引出影響因素“摩擦力”的同時(shí),進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生推理能力和猜想的能力的綜合發(fā)展.

綜上所述,教師在高中物理課堂教學(xué)中,應(yīng)注重對學(xué)生抽象思維和推理、歸納能力的培養(yǎng),讓學(xué)生在圖解形式的思考探究中,不斷強(qiáng)化對物理知識概念的學(xué)習(xí)和理解.知識可視化教學(xué)是基于圖式理論、雙重編碼等多種理論的教學(xué)形式,教師在教學(xué)中以概念圖和思維導(dǎo)圖工具,轉(zhuǎn)換知識的呈現(xiàn)方法,可極大調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極興趣,促進(jìn)學(xué)生對物理規(guī)律本質(zhì)的深度理解.