思維可視化：初中物理課堂教學(xué)的創(chuàng)新實(shí)踐

江蘇省常州市武進(jìn)區(qū)前黃實(shí)驗(yàn)學(xué)校 魏良發(fā)

物理學(xué)科兼具思維性和實(shí)驗(yàn)性等特征，教師在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)引入可視化模式，能夠?yàn)閷W(xué)生帶來更多直觀學(xué)習(xí)契機(jī)，順利啟動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)思維。教師利用可視化手段將學(xué)科知識做形象、直觀、生動(dòng)處理，能夠?qū)?fù)雜的物理思維變得可理解、可觀察，為學(xué)生順利進(jìn)入學(xué)科核心創(chuàng)造良好條件。教師設(shè)計(jì)可視化、教學(xué)執(zhí)行可視化、教學(xué)訓(xùn)練可視化，教師從不同教學(xué)環(huán)節(jié)展開設(shè)計(jì)，能夠有效激發(fā)學(xué)生學(xué)科思維，形成諸多教學(xué)成長點(diǎn)。

一、教學(xué)設(shè)計(jì)可視化，激發(fā)學(xué)生直觀思維

教學(xué)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，教師借助媒體、實(shí)物、實(shí)驗(yàn)等手段創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，對學(xué)生形成感官刺激，讓學(xué)生順利啟動(dòng)學(xué)科思維，自然進(jìn)入到學(xué)科學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)。教師推出可視化教學(xué)手段，學(xué)生接受起來沒有認(rèn)知障礙，其助學(xué)效果會(huì)更為顯著。

1.內(nèi)容可視整合。

物理教學(xué)內(nèi)容處理時(shí)，教師要有整合優(yōu)化意識，對教材內(nèi)容深度研究，做出必要的增刪處理，如果能夠?qū)⒕唧w的操作過程以直觀形式呈現(xiàn)出來，讓學(xué)生了解內(nèi)容的關(guān)聯(lián)性，就可以給學(xué)生帶來更多學(xué)習(xí)啟示。物理知識呈現(xiàn)系統(tǒng)性，教師借助一些可視化手段做展示和梳理，讓學(xué)生經(jīng)歷物理知識的生發(fā)過程，學(xué)生從可視化操作中建立起來的學(xué)科認(rèn)知會(huì)更為深刻。

教師在教學(xué)設(shè)計(jì)和執(zhí)行環(huán)節(jié)，利用多種可視化手段做設(shè)計(jì)和輔助，都能夠產(chǎn)生豐富激發(fā)效果，讓學(xué)生在更直觀學(xué)習(xí)條件下展開操作和體驗(yàn)。在教學(xué)《聲音的產(chǎn)生與傳播》這節(jié)內(nèi)容時(shí)，教師先推出展示實(shí)驗(yàn)，利用身邊物品敲打、摩擦，獲得一些聲音，并組織學(xué)生對不同物體聲音傳播形式做研究，學(xué)生都能夠積極回應(yīng)，在實(shí)驗(yàn)操作中逐漸進(jìn)入學(xué)科核心。如聲音在金屬中的傳播、在水中的傳播。教師推出實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探索，學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)性很高，并對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象做歸結(jié)分析，逐漸獲得學(xué)科認(rèn)知。教師借助身邊物品做實(shí)驗(yàn)操作，其可視度很高，學(xué)生接受很自然。教師要求學(xué)生針對觀察做深度思考，給學(xué)生提供認(rèn)知內(nèi)化機(jī)會(huì)，其操作效果也更為豐富。教師只是選擇一些生活實(shí)驗(yàn)做學(xué)習(xí)內(nèi)容，便將學(xué)生帶入聲音產(chǎn)生和傳播學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，其學(xué)習(xí)體驗(yàn)更為鮮活。教師對學(xué)生學(xué)習(xí)認(rèn)知基礎(chǔ)有比較清晰的把握，給學(xué)生提供更多學(xué)習(xí)體驗(yàn)機(jī)會(huì)，讓學(xué)生結(jié)合生活實(shí)驗(yàn)展開思考和探索，不僅直觀形象，還能夠啟動(dòng)其抽象學(xué)習(xí)思維。

2.程序可視設(shè)計(jì)。

物理學(xué)科教學(xué)程序設(shè)計(jì)時(shí)，教師需要引入一些模式程序，在具體處理時(shí)，需要有透明化的意識，讓學(xué)生了解教學(xué)程序的優(yōu)化過程，明確教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)，這樣可以引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。教學(xué)情境設(shè)置、教學(xué)目標(biāo)投放、教學(xué)案例分析、教學(xué)訓(xùn)練設(shè)計(jì)、教學(xué)實(shí)踐延伸等，都屬于教學(xué)程序內(nèi)容，教師在具體處理時(shí)，需要給學(xué)生做出清晰展示和交代，讓學(xué)生了解教學(xué)程序的安排，這樣能夠讓學(xué)生主動(dòng)參與到學(xué)習(xí)活動(dòng)中。

可視化設(shè)計(jì)需要多種輔助手段的介入，教師要做好多重篩選，以提升教學(xué)適合性，為教學(xué)程序順利打開創(chuàng)造條件。在教學(xué)《汽化和液化》時(shí)，教師先組織學(xué)生做實(shí)驗(yàn)觀察：水的沸騰，這是水的汽化變化。觀察之后展開討論：沸騰和蒸發(fā)有什么樣的區(qū)別和聯(lián)系？學(xué)生進(jìn)入觀察環(huán)節(jié)，對水沸騰生發(fā)的蒸氣做冷卻，可以快速得到一些水滴。蒸發(fā)是看不到的汽化現(xiàn)象。在這個(gè)教學(xué)設(shè)計(jì)中，教師直接展示實(shí)驗(yàn)過程，給學(xué)生提出觀察任務(wù)，要求學(xué)生在觀察中做分析，讓學(xué)生自然展開深入思考和研究。這個(gè)操作過程帶有可視性，學(xué)生學(xué)習(xí)思維順利啟動(dòng)，其互動(dòng)交流也很順暢。一個(gè)實(shí)驗(yàn)觀察活動(dòng)，將學(xué)生帶入特定學(xué)習(xí)情境之中，在可視化觀察學(xué)習(xí)中完成認(rèn)知內(nèi)化。教師沒有投放更多教學(xué)環(huán)節(jié)，只是圍繞一個(gè)實(shí)驗(yàn)推開教程，減少了一些過渡環(huán)節(jié)，形成豐富學(xué)習(xí)激發(fā)動(dòng)力，讓課堂學(xué)習(xí)呈現(xiàn)高效性。

二、教學(xué)執(zhí)行可視化，提升學(xué)生構(gòu)建思維

教學(xué)執(zhí)行過程中啟動(dòng)可視化方案，能夠給學(xué)生帶來更多思維構(gòu)建的契機(jī)，教師要做好教程設(shè)計(jì)和引導(dǎo)優(yōu)化，為學(xué)生提供更多學(xué)法支持，在師生互動(dòng)交流中建立學(xué)科認(rèn)知基礎(chǔ)。教師進(jìn)入教學(xué)程序后，讓學(xué)生帶上明確的任務(wù)展開學(xué)習(xí)，能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性。

1.實(shí)驗(yàn)可視組織。

物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容眾多，教師需要做可視化設(shè)計(jì)和操作，讓學(xué)生自覺參與到實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，在實(shí)踐體驗(yàn)中建立學(xué)科認(rèn)知基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)材料準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)程序設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)方法應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)結(jié)論分析、實(shí)驗(yàn)延伸訓(xùn)練等內(nèi)容，都可以用可視化手段加以展示和投放，讓學(xué)生自然進(jìn)入到實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)，在具體操作過程中建立實(shí)驗(yàn)認(rèn)知。學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)操作活動(dòng)，其思維順利啟動(dòng)，教與學(xué)達(dá)成更多和諧。

教師組織學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，要先做實(shí)驗(yàn)介紹，如果能夠利用直觀性手段展開操作，學(xué)生接受會(huì)更為自然。在教學(xué)《光的直線傳播》時(shí)，教師推出一系列小實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生做實(shí)際操作：光在同種且均勻介質(zhì)中是沿直線傳播的，利用身邊的材料做實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。學(xué)生有激光燈，對清水、玻璃、塑料等介質(zhì)做實(shí)驗(yàn)探索，對光線直線傳播做實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證處理。經(jīng)過一番操作，學(xué)生逐漸形成有形認(rèn)知。在這個(gè)教學(xué)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，教師要求學(xué)生做直觀操作，對光線傳播路徑做研究，給學(xué)生創(chuàng)造更多自主選擇的權(quán)利，學(xué)生借助這些直觀性實(shí)驗(yàn)展開操作，獲得最直接的學(xué)習(xí)認(rèn)知。學(xué)生對直觀性實(shí)驗(yàn)操作有特殊參與興趣，教師做出針對性設(shè)計(jì)，為學(xué)生提供更多實(shí)踐探索機(jī)會(huì)，其可視化特點(diǎn)極為鮮明。

2.對話可視推進(jìn)。

課堂教學(xué)離不開對話，教師與學(xué)生對話、學(xué)生與學(xué)生對話、學(xué)生與教材對話、教師與教材對話，都可以運(yùn)用可視化手段展開，這樣可以給學(xué)生帶來更多直觀而清晰的合作學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，讓學(xué)生在主動(dòng)參與過程中建立學(xué)科認(rèn)知。課堂辯論、案例分析、合作實(shí)驗(yàn)、問題解讀、信息搜集、實(shí)物測量、實(shí)地觀察、社會(huì)調(diào)查等，這些學(xué)習(xí)活動(dòng)都帶有對話屬性，教師要精心組織，讓學(xué)生在廣泛對話思考中啟動(dòng)學(xué)科思維。

教師組織學(xué)生做對話學(xué)習(xí)時(shí)，要?jiǎng)?chuàng)設(shè)適合的話題，讓學(xué)生自然進(jìn)入對話環(huán)境。如《光的反射》，教師拿出一些實(shí)驗(yàn)材料，準(zhǔn)備做演示實(shí)驗(yàn)，并設(shè)計(jì)了思考問題：反射光線、入射光線和發(fā)線是不是在同一平面內(nèi)？學(xué)生開始猜想，教師讓學(xué)生做出個(gè)性分析，說說自己猜想的理由。學(xué)生都能夠積極思考，并主動(dòng)進(jìn)行對話討論。教師開始實(shí)驗(yàn)操作，對學(xué)生猜想做驗(yàn)證，將實(shí)驗(yàn)過程逐一展示出來。教師借助實(shí)驗(yàn)猜想推出討論話題，成功調(diào)動(dòng)學(xué)生討論學(xué)習(xí)熱情，當(dāng)學(xué)生討論沒有結(jié)果時(shí)，教師用實(shí)驗(yàn)做回答，解開學(xué)生疑惑，可視化教學(xué)獲得良好展示效果。學(xué)生對可視化教學(xué)手段比較敏感，教師適時(shí)做出投放，可以起到揭示謎底的作用。

三、教學(xué)訓(xùn)練可視化，鞏固學(xué)生抽象思維

物理學(xué)科教學(xué)訓(xùn)練設(shè)計(jì)時(shí)，教師圍繞可視化模式展開具體組織，能夠?qū)W(xué)生形成感官?zèng)_擊，形成諸多教學(xué)啟迪點(diǎn)，讓學(xué)生在訓(xùn)練實(shí)踐中獲得更多學(xué)習(xí)體驗(yàn)。課堂訓(xùn)練內(nèi)容眾多，其呈現(xiàn)形式也是多種多樣，教師要做好設(shè)計(jì)和組織，讓學(xué)生在直觀性學(xué)習(xí)環(huán)境下展開認(rèn)知內(nèi)化處理。

1.訓(xùn)練可視展示。

物理訓(xùn)練設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，教師推出一些直觀性訓(xùn)練任務(wù)，能夠給學(xué)生帶來更多學(xué)習(xí)觸動(dòng)。課外信息搜集、實(shí)驗(yàn)材料準(zhǔn)備、電子作業(yè)制作、實(shí)地觀察學(xué)習(xí)等，都屬于可視化訓(xùn)練范疇，教師要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容實(shí)際做出具體設(shè)計(jì)和組織，讓學(xué)生自然展開訓(xùn)練和操作，在深入體驗(yàn)中建立學(xué)科能力。特別是信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，為學(xué)科訓(xùn)練設(shè)計(jì)帶來更多選項(xiàng)，教師要做出合理分析，找到訓(xùn)練設(shè)計(jì)切點(diǎn)。

物理與學(xué)生生活對接點(diǎn)眾多，教師要做好創(chuàng)新設(shè)計(jì)，借助多種直觀手段做展示，給學(xué)生提供直接參與的機(jī)會(huì)。在教學(xué)《生活中的透鏡》時(shí)，教師設(shè)計(jì)的訓(xùn)練任務(wù)是：回顧學(xué)習(xí)過程，說說照相機(jī)、投影儀、放大鏡的成像特點(diǎn)有哪些？在我們的生活中，你還見過哪些類似的產(chǎn)品？將見聞在學(xué)習(xí)小組內(nèi)做介紹，可以借助網(wǎng)絡(luò)搜集到一些電子信息，或者是利用實(shí)物進(jìn)行對應(yīng)觀察和解讀。學(xué)生接受訓(xùn)練任務(wù)后，開始了生活調(diào)查，很快就有不少新發(fā)現(xiàn)。如望遠(yuǎn)鏡，其遠(yuǎn)視原理是根據(jù)透鏡特點(diǎn)設(shè)計(jì)的。在課堂展示環(huán)節(jié)，有學(xué)生直接將望遠(yuǎn)鏡帶到班級，結(jié)合實(shí)物做介紹，其展示效果顯著。教師推出生活性訓(xùn)練任務(wù)，給學(xué)生提供直觀展示和觀察的機(jī)會(huì)，從學(xué)生具體表現(xiàn)可以看出，教師教學(xué)設(shè)計(jì)是比較到位的，學(xué)生反響強(qiáng)烈。

2.實(shí)踐可視延伸。

學(xué)生進(jìn)入生活實(shí)踐環(huán)節(jié)后，教師還要做出跟蹤指導(dǎo)，借助網(wǎng)絡(luò)交互平臺(tái)，對學(xué)生做可視化監(jiān)管，無疑能夠帶來更多學(xué)習(xí)助力支持。學(xué)生在物理知識應(yīng)用時(shí)，需要對學(xué)科知識做梳理和內(nèi)化處理，教師適時(shí)做出輔助和提示，能夠?qū)W(xué)生形成更多激勵(lì)和啟迪。物理與學(xué)生生活有更多對接點(diǎn)，教師利用多種直觀媒體手段做演示和介紹，給學(xué)生提供可視化學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，能夠促使學(xué)生自然建立學(xué)科認(rèn)知基礎(chǔ)。

教師組織學(xué)生展開實(shí)踐操作時(shí)，要先規(guī)劃其操作路線，給出具體的操作方法，或者是做演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生自然進(jìn)入到實(shí)踐環(huán)節(jié)。在教學(xué)《測量物質(zhì)的密度》這部分內(nèi)容時(shí)，教師在訓(xùn)練設(shè)計(jì)時(shí)推出實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練任務(wù)：尋找生活中的固體物質(zhì)，借助一些輔助工具展開實(shí)際測量，計(jì)算出這個(gè)物質(zhì)的密度。如小石塊。教師借助多媒體播放模擬實(shí)驗(yàn)動(dòng)畫視頻，先讓學(xué)生做實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的梳理，然后讓學(xué)生實(shí)踐操作，對實(shí)踐路線做出具體規(guī)劃。因?yàn)橛袆?dòng)畫展示，學(xué)生很快就掌握了操作要領(lǐng)，確保實(shí)驗(yàn)順利展開。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練設(shè)計(jì)中，教師推出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，利用動(dòng)畫做演示，給學(xué)生規(guī)劃清晰操作路線，學(xué)生進(jìn)入操作環(huán)節(jié)，訓(xùn)練任務(wù)自然完成。

四、教學(xué)實(shí)踐可視化，形塑學(xué)生學(xué)科思維

物理學(xué)科與學(xué)生生活有太多融合點(diǎn)，教師結(jié)合學(xué)科內(nèi)容，以及學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)做融合性設(shè)計(jì)，能夠推出更多可視化實(shí)踐任務(wù)。生活化操作在物理學(xué)科中有太多應(yīng)用，教師要對相關(guān)內(nèi)容做篩選，以成功激發(fā)學(xué)生操作主動(dòng)性。網(wǎng)絡(luò)交互平臺(tái)帶有信息共享屬性，其可視化程度更高，教師要科學(xué)利用這個(gè)平臺(tái)推出交互任務(wù)，讓學(xué)生自然進(jìn)入研讀環(huán)節(jié)，在廣泛交流中達(dá)成學(xué)習(xí)共識。

1.生活探索組織。

生活中有太多物理學(xué)應(yīng)用現(xiàn)象，教師在學(xué)科對接設(shè)計(jì)時(shí)，要深度研究教學(xué)內(nèi)容，對生活物理應(yīng)用案例做篩選，組織更多生活對接訓(xùn)練活動(dòng)，讓學(xué)生主動(dòng)做探索思考，促進(jìn)其學(xué)科認(rèn)知的內(nèi)化。物理實(shí)驗(yàn)操作搜集、物理現(xiàn)象分析、物理制作和操作、物理生活觀察、物理社會(huì)調(diào)查等，都帶有生活氣息，教師做創(chuàng)新設(shè)計(jì)，組織學(xué)生做生活化的物理學(xué)習(xí)，學(xué)生從中獲得的學(xué)習(xí)體驗(yàn)會(huì)更為深刻。

如教學(xué)《噪音的危害和控制》，學(xué)生對生活中的噪音比較熟悉，教師針對學(xué)生生活經(jīng)歷做任務(wù)投放：在我們生活環(huán)境有哪些噪音存在呢？深入到生活之中，對帶有普遍現(xiàn)象的噪音做搜集整理，形成調(diào)查報(bào)告，對如何抑制噪音提出一些建議，準(zhǔn)備提交班級做評價(jià)。學(xué)生對這個(gè)內(nèi)容有生活體驗(yàn)，自然能夠順利進(jìn)入調(diào)查狀態(tài)。經(jīng)過一段時(shí)間的操作，學(xué)生都能夠?qū)⒈容^客觀的調(diào)查報(bào)告提交出來，教師對這些報(bào)告做篩選，挑選一些代表性的報(bào)告做重點(diǎn)評價(jià)，要求學(xué)生參與討論，對抑制這些噪音的方法做評選和評估，最終歸結(jié)出方法集錦。在這個(gè)教學(xué)案例中，教師針對學(xué)生生活實(shí)際做設(shè)計(jì)，成功激發(fā)學(xué)生實(shí)踐思維。

2 網(wǎng)絡(luò)交互組織。

信息技術(shù)廣泛應(yīng)用于學(xué)科教學(xué)之中，這是現(xiàn)代學(xué)科教學(xué)的基本屬性要求。借助物理學(xué)科實(shí)踐訓(xùn)練設(shè)計(jì)時(shí)，教師引導(dǎo)學(xué)生做網(wǎng)絡(luò)交互活動(dòng)，能夠給學(xué)生帶來更多交互機(jī)會(huì)，以滿足學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)訴求。初中學(xué)生對網(wǎng)絡(luò)交互活動(dòng)有特殊參與興趣，教師針對學(xué)生學(xué)習(xí)要求做設(shè)計(jì)和組織，讓學(xué)生進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)展示、信息共享環(huán)節(jié)，能夠帶來更多學(xué)習(xí)啟動(dòng)力。

教學(xué)《升華和凝華》這部分內(nèi)容時(shí)，教師先讓學(xué)生認(rèn)識自然界中物質(zhì)存在的狀態(tài)形式，然后解讀升華和凝華的概念，最終推出生活實(shí)踐任務(wù)：固體和液體能夠直接變成氣體嗎？借助生活條件做相關(guān)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，并將實(shí)驗(yàn)過程做記錄，分享到網(wǎng)絡(luò)交互平臺(tái)，看誰的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)最為合理，操作最為科學(xué)，結(jié)果最為豐富。學(xué)生聽說要做生活化物理實(shí)驗(yàn)，還要做全程直播展示，自然有濃厚的參與興趣。教師適時(shí)做出指導(dǎo)，甚至鼓勵(lì)家長做出協(xié)助，為學(xué)生順利完成實(shí)驗(yàn)提供必要服務(wù)。在這個(gè)教學(xué)案例設(shè)計(jì)中，教師從現(xiàn)實(shí)出發(fā)，針對學(xué)生探索能力，設(shè)計(jì)直播性實(shí)驗(yàn)操作任務(wù)，對學(xué)生形成多點(diǎn)激發(fā)，其助學(xué)效果顯著呈現(xiàn)出來，學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)成長順利。

物理學(xué)科教學(xué)滲透可視化輔助手段，不僅能夠給學(xué)生帶來感官?zèng)_擊，還能夠培養(yǎng)學(xué)生良好學(xué)習(xí)習(xí)慣，順利啟動(dòng)學(xué)生學(xué)科思維，積極參與到學(xué)科學(xué)習(xí)互動(dòng)，在深度學(xué)習(xí)中建立系統(tǒng)學(xué)習(xí)認(rèn)知?？梢暬虒W(xué)不只是教輔手段的圖形化、視頻化、實(shí)物性處理和展示，而是一種教學(xué)思想的應(yīng)用，讓學(xué)科思維可視化呈現(xiàn)，能夠培養(yǎng)抽象思維、發(fā)散思維、逆向思維，促使學(xué)生順利進(jìn)入到學(xué)科核心。