基于可視化技術構建高中物理力學典型知識的自主學習

徐志堅

【摘要】 可視化學習、可視化微課資源是當前我國教育信息化資源建設熱點，針對力學這一物理學科的主干、雙基、經典內容，利用可視化技術，通過知識可視化資源、思維可視化工具、可視化解題微課等方式，突出學生漫游式、碎片化的學習模式，降低學生對物理重點難點的認知成本。

【關鍵詞】 可視化 力學 微課

【中圖分類號】 G633.7 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 1992-7711（2018）01-087-01

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綜觀歷年物理高考試題，突出主干、強調雙基、回歸經典、試題常規(guī)是總體印象。力學典型知識既是物理學科主干內容，又是基礎知識和基本技能，研究如何運用科學有效的教學資源和學習方式，促使學生掌握力學典型知識，具有一定的現實意義。當前，可視化學習是廣受全球關注的最重要學習方式之—，隨著“互聯網+教育”深入發(fā)展，可視化微課資源成為當前教育信息化資源建設熱點。針對力學典型知識，運用知識可視化、思維可視化技術，設計可視化資源，轉變學生的學習方式，突出學生隨時、隨地、無處不在的“漫游式” 碎片化學習模式，可減輕學習負擔與降低認知成本。

1.原理分析

1.1技術的可行性

可視化學習是指利用知識可視化資源創(chuàng)設學習情境，學生通過思維可視化工具進行思考分析，并利用數據可視化方式進行總結反思和學習評價的個性化學習方式?？梢暬瘜W習資源能夠增強學生對重點知識的認知能力，可視化知識結構能夠降低學生對難點知識的認知難度。

在教師方面，2014年起，我省分年度組織教師參加中小學教師信息技術應用能力提升工程全員培訓，教師在制作PPT、錄制微課、操作教學平臺、在線教學等信息技術與教育教學融合取得新突破。在學生方面，對手機、電腦設備、社交網絡都不會陌生，圖像化、動態(tài)化、網絡化的學習資源更能激發(fā)他們的學習興趣。在平臺方面，有微課網、知識視圖、學科網，豐富的在線資源，支持學生在線學習。

1.2內容的必要性

在物理教學中，突出力學典型知識既是堅持高考注重學科主干知識的原則，又是為學習物理其它領域夯實基礎，有明顯的必要性。2015、2016、2017年高考物理全國卷Ⅰ考查力學分別占50、57、35分，力學試題相對穩(wěn)定，選擇題3-4小題（18或24分）、實驗題1小題（5或6分）、計算題1小題（12至20分），受力分析、動態(tài)平衡、牛頓運動定律、功和能等典型知識是每年高考的重中之重。

1.3做法的優(yōu)越性

建構主義認為，知識不是通過教師傳授得到的，而是學習者在一定的情景即社會文化背景下，借助學習過程中教師和學習伙伴的幫助，利用必要的學習資料，通過意義建構的方式而獲得的?，F在，學生對知識的獲取方法和學習方式不再局限于傳統(tǒng)的書本閱讀，可視化微課、思維可視化學習，更符合學生主動學習的需要，這種方便檢索、無處不在、易于連通的網絡平臺，體現碎片化、漫游式、非線性特征，達到減輕學習負擔與減低認知成本目的，師生之間QQ群、微信群為可視化學習資源和學習方式提供暢通的橋梁。

2.行動策略

2.1知識可視化資源與力學典型概念規(guī)律

知識可視化實質是將人們的個體知識以圖解的手段表示出來，形成能夠直接作用于人的感官知識的外在表現形式，從而促進知識的傳播和創(chuàng)新。知識可視化學習資源有利于正確傳達事實信息，它改變學生傳統(tǒng)的認知方式，幫助學生正確地重構、記憶和應用知識。通過選題、碎片化可視化設計、封裝上傳、推送學習步驟制作可視化微課，體現可視化學習為主，支持知識與能力建構；有學習節(jié)點為分割點，體現減輕學生認知負擔；方便其他教師課堂教學的二次重構，實現資源共建共享。

2.2思維可視化工具與力學典型知識網絡

思維可視化工具是指利用箭頭與框圖來表現思維過程的結構化圖形工具，包括用于邏輯思考的圖形化思考工具與進行聯想思維的思維導圖工具。它能有效地幫助教師引導學生進行自主探究，也能有效地促進學生思維和能力的提升。力學知識網絡結構系統(tǒng)性強，如果教師在教學中只是照本宣科地概念重復，或面面俱到地梳理知識，這種做法的課堂效率低，學生會失去學習物理興趣，難以培養(yǎng)物理推理能力。但學生利用思維可視化工具進行知識的整理、記憶、復習、交流，在力學知識網絡梳理環(huán)節(jié)的學習效果會有明顯提高。例如力的概念引申出的知識網絡非常豐富，高一、二、三各個階段的學生歸納的知識網絡角度又會不一樣，可設計金字塔原理圖、魚骨圖、思維導圖。

2.3可視化解題微課與力學經典例題真題

將力學經典例題真題設計成可視化解題型微課，通過科學合理的使用，為學生提供碎片化、可視化、非線性、漫游式的學習體驗，這樣能夠使復雜方法可視化、步驟過程可重現，從而降低知識與技能獲取的阻力，減輕學習成本和負擔。

例如在力學平衡問題中，動態(tài)平衡類問題頻頻在高考試題出現，2012、2016、2017年高考全國Ⅰ卷對應的16、19、21題都有考查，這是力學的經典題，是高中物理的重點也是難點，能考查學生分析問題和解決問題的能力。

在知識視圖網絡平臺，本人設計了力學動態(tài)平衡例題講解的可視化解題型微課，將高考經?？疾榈闹R點和經典題呈現給學生進行自主學習，學習效果是顯著的。學生可以在線學習，并且學習是非線性的，想學習哪一種方法就點擊節(jié)相應的節(jié)點進行學習，也可以掃描二維碼獲取學習、在微信群推送微視頻學習。

3.結束語

知識可視化資源、思維可視化工具、可視化解題微課受到師生越來越多的關注，利用可視化技術構建高中物理力學典型知識的自主學習，轉變了學生傳統(tǒng)的學習方式，突出漫游式、碎片化的學習模式，能夠降低學生對物理重點難點的認知成本，希望能為力學典型知識的教學提供指導和幫助。

[ 參 考 文 獻 ]

[1]李克東.可視化學習行動研究[J].教育信息技術，2016（7）：9-17.

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[3]趙國慶，黃榮懷，陸志堅.知識可視化的理論與方法[J].開放教育研究，2005，11（1）.

[4]邢小麗.基于思維導圖的高中物理教學模式探究[D].揚州大學， 2015.