知識可視化在高中物理教學中的應用
——以“力學”為例

引言：不同于其他學科，物理學有著相當獨特的特點，很多學生對物理的印象就是抽象，晦澀，復雜，公式太多等等，很多學生談到物理就頭痛。因此對于高中物理老師來講，怎么樣能夠讓學生對他們難以理解的物理知識融會貫通? 是一項亟待解決的問題。如果僅僅只是是用傳統(tǒng)的文字表述物理概念，學生是絕對難以理解的。所以這時可以利用知識可視化結合晦澀的物理概念將物理規(guī)律真實的呈現(xiàn)在學生眼前，有助于理解物理概念，從而提高學習物理相關知識的興趣。物理可視化教學，實際上就是將可視化的技術融入到物理教學中，一般情況下指的是用多媒體表達方法將那些抽象的物理概念直觀淺顯的表達出來。這樣一來做到了復雜問題，簡單化，可以幫助學生由簡入繁，逐漸進入到物理學習中來。針對高中物理教學特點，通過可視化教學，比如思維導圖，概念圖，以及情景圖等等圖示來將復雜的為知識形成體系，并通過為學生提供相應物理實驗，創(chuàng)設合理物理情境，使他們需要學習的物理知識可視化，直接化。

一、知識可視化在高中物理教學中的應用

1.利用物理課堂的新課導入激發(fā)學生的學習興趣 所謂良好的開端意味著成功了一半。因此在進行物理教學時，教師作為教學工作的實際實施人，需要針對每章節(jié)開課進行精心設計。在物理學的學習中，雖然需要涉及到非常多的概念，定理，公式以及相應計算，但所學到的這些物理知識，必定能夠在生活中找到相關的現(xiàn)象。因此在授課前花費一段時間設計制作好新課導入，不管是對教師的教學還是對學生之于物理的學習興趣，都有著較為重要的影響。例如在進行“自由落體運動”這一知識點教學時，上課后教師可以不急于給學生們傳授新知識，而是先拿出一張紙條。教室用手拿著紙條的上部分，然后讓學生利用拇指和食指對著紙條的下部分。對學生說，我放手后你就去集中精力夾住紙條，看看哪一位同學能夠夾住紙條。然后可以進行重物下垂演示，教師首先向同學們展示一張a4 紙以及一只鉛筆，然后問同學們“你們猜是a4 紙先落地還是鉛筆先落地?”這時同學們肯定都回答鉛筆先落地。之后教師再將a4 紙揉成一團，同時再重復剛剛的演示以及問題，來讓同學們對問題的答案進行討論，然后通過演示得到結果，并就結果引導學生們分析剛剛所發(fā)生的物理現(xiàn)象，緊接著教師可以再次向同學們提出問題“如果此時沒有空氣阻力，不同的物體下落又將會是什么樣的?”并讓學生們對此問題進行思考。這樣一來，學生通過游戲就了解物體自由落體運動的大致情況，從而更有興趣開啟這一章節(jié)的學習，不僅可以使學生對所觀察到的物理現(xiàn)象產(chǎn)生深刻的思考，還激發(fā)了學生的求知欲望。

2.利用物理實驗培養(yǎng)學生物理學習興趣 物理學是一門以實驗為基礎的課程。而物理運動都是自然界中最為普遍最為常見的現(xiàn)象。物理學科的發(fā)展是人們逐漸熟悉自然規(guī)律，并把熟悉的物理規(guī)律應用到實踐活動中去發(fā)展各個與物理密切相關的行業(yè)領域，產(chǎn)生了現(xiàn)代社會許許多多的重要器具與技術。而這一切物理學所取得的成就都離不開大量重復的物理實驗。因此在物理教學過程中，切勿忽視實驗對物理教學的重要性。例如在進行“勻速直線運動”這一章節(jié)的教學過程中，需要注意，雖然勻速直線運動是力學中較為簡單的運動，因為在生活中比較少見，所以學生對這一部分知識的理解很難深刻。因此可以在開課前準備一個勻速行駛的電動小車，在小車上再裝上一個滴水裝置，用于給學生們演示勻速直線運動。在小車上固定一個裝水容器，通過注射器將水引到小車的后部，并控制水滴的流出速度。然后實驗時在小車運動軌跡上鋪上一層白紙，并在裝水容器內(nèi)滴入紅墨水，打開車的開關，讓車在白紙上邊運動邊滴水，此時小車經(jīng)過的地方便會留下一串紅點。通過這一現(xiàn)象引導學生觀察小車運動可以發(fā)現(xiàn)在小車勻速直線運動時，紅點的距離是相同的，這樣學生就明白了，在相同的時間通過相同的位移便是勻速直線運動。這樣的開課形式要比直接在課本上介紹一個個刻板生硬的知識點好太多。

3.創(chuàng)設可視化的教學情境完成物理實驗的邏輯思維過程 各學科的發(fā)展總離不開各類情境的促進，物理學更是如此。只有在真實的情境下，學生才能夠激發(fā)出物理思維，通過情境來想起記憶中與此物理現(xiàn)象有關的知識，經(jīng)驗，從而讓學生能夠更好的通過生活經(jīng)驗融合知識點。例如在“牛頓第一定律”的教學過程中，教師在開講前可以為學生創(chuàng)設物理情境。首先給木塊裝上輪子，然后推動小木塊運動，當手離開木塊后發(fā)現(xiàn)木塊可以繼續(xù)向前滑行，一段時間后木塊才會停止。學生觀察到這一運動現(xiàn)象，便可以知道亞里士多德關于“力可以維持物體的運動”的觀點是錯誤的。此時教師趁熱打鐵提出問題“為什么小木塊在滑行一段時間后停止了運動”并通過這一問題進入到牛頓第一力學知識的正式講授。這種可視化教學方式，既能幫學生加深物理力學定律的理解，也能讓學生直觀感受到物理現(xiàn)象的奇妙。

二、結語

知識可視化是非常方便有效的教學工具，物理教師在實際教學過程中，應當善于利用知識可視化進行知識講解，向學生展示清晰直觀的物理概念以及現(xiàn)象，幫助學生理清物理知識脈絡，激發(fā)學習積極性，更好的展開物理學習。