思維可視化提高學(xué)生物理解題能力的應(yīng)用研究

徐建麗

(福建省南平市浦城縣忠信中學(xué) 353400)

思維可視化教學(xué)，是指教師在進(jìn)行物理授課時(shí)，以具體的、動(dòng)態(tài)的方式將知識(shí)點(diǎn)完整地表述出來(lái)，讓整個(gè)物理知識(shí)探究過(guò)程公開(kāi)透明，有可視性，幫助學(xué)生理解和實(shí)踐.教師在授課過(guò)程中，要將肢體、板書(shū)、實(shí)驗(yàn)器材等具體的教學(xué)手段和工具融入教學(xué)的全過(guò)程，把模糊的物理概念轉(zhuǎn)為清晰的可視過(guò)程，讓學(xué)生更加直觀清晰的面對(duì)物理知識(shí)，幫助學(xué)生理解記憶.本文通過(guò)對(duì)思維可視化教學(xué)進(jìn)行舉例，探討教師在思維可視化教學(xué)中可用的教學(xué)方法和學(xué)生可以通過(guò)可視化教學(xué)提高物理解題能力的原因.

1 研究思維可視化的意義

自新高考改革政策出臺(tái)以后，物理的處境在各學(xué)科中變得些許尷尬.新高考推翻了以往的文理分家，給學(xué)生更多自由選擇科目的機(jī)會(huì).讓學(xué)生可以根據(jù)自己的能力和興趣愛(ài)好選擇自己擅長(zhǎng)的科目.興趣是最好的老師，這種改革將大大提高學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的興趣，從而有助于學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己在其他領(lǐng)域的潛力，全面促進(jìn)了學(xué)生身心發(fā)展.如何讓晦澀難懂的物理變得簡(jiǎn)單理解，怎樣讓學(xué)生能夠發(fā)自?xún)?nèi)心愛(ài)上物理，成為了當(dāng)下急需物理教師思考的問(wèn)題.

可視化本身是應(yīng)用在計(jì)算領(lǐng)域中處理文本數(shù)據(jù)等的一種方法.它可以將一些抽象的文本數(shù)據(jù)變成具體清晰的數(shù)字等等.可以使人們能夠更加清楚的了解變化的過(guò)程及具體的結(jié)果.可視化在經(jīng)過(guò)一系列的階段變化后，從原來(lái)的處理一些符號(hào)和數(shù)據(jù)，變成了可以把思維過(guò)程也展示出來(lái).這就是思維可視化的由來(lái).思維可視化漸漸地應(yīng)用到了學(xué)科中.思維可視化尤其適合物理這門(mén)學(xué)科，因?yàn)槲锢碛刑喑橄蟮膬?nèi)容，很多抽象內(nèi)容是做實(shí)驗(yàn)也難以了解的，那么借助思維可視化就可以把物理上難以理解的抽象的內(nèi)容變得簡(jiǎn)單、具體、清晰.

2 思維可視化教學(xué)案例

2.1 探討課題：物體的平均速度

2.2 所用公式：v(平均)=s/t

2.3 教學(xué)過(guò)程

首先，教師要向?qū)W生展示與本課題內(nèi)容相關(guān)的圖片，加深學(xué)生印象，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài).由于本節(jié)課學(xué)習(xí)課題為物體的平均速度，所以插入龜兔賽跑的圖片，促進(jìn)學(xué)生理解.

教師可以從設(shè)置問(wèn)題入手，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)課題進(jìn)行思考.教師可以詢(xún)問(wèn)學(xué)生：“為什么在龜兔賽跑的時(shí)候，明明兔子的速度比烏龜快，最后還是輸給了烏龜呢？”讓學(xué)生就此問(wèn)題展開(kāi)討論，學(xué)生向教師表達(dá)討論結(jié)果之后，教師要及時(shí)給出反饋，并引出最終答案：因?yàn)橥米优艿臅r(shí)間比烏龜短.這時(shí)，教師可以再次設(shè)問(wèn)，引出平均速度概念.教師可以詢(xún)問(wèn)學(xué)生：“為什么兔子奔跑的速度那么快，卻因?yàn)闀r(shí)間太少而敗下陣來(lái)呢？比賽結(jié)果究竟被什么影響呢？是速度還是時(shí)間？”學(xué)生展開(kāi)討論之后，結(jié)果會(huì)兩極分化：一些學(xué)生會(huì)認(rèn)為，比賽結(jié)果和速度有關(guān)，速度越快越可能贏；另外一些學(xué)生則會(huì)認(rèn)為，比賽結(jié)果和時(shí)間有關(guān)，時(shí)間越長(zhǎng)贏的可能性越大.這時(shí)，教師要發(fā)揮主導(dǎo)作用，對(duì)討論結(jié)果進(jìn)行總結(jié)：“同學(xué)們說(shuō)得都對(duì)，比賽結(jié)果既和速度有關(guān)，又與時(shí)間有關(guān)，這就是我們今天要學(xué)習(xí)的課程.我們今天一起來(lái)探討物體的平均速度概念.”

課堂引入完成后，教師要拿出事先準(zhǔn)備好的教學(xué)工具：小車(chē)、跑道和秒表.教師可以設(shè)置不同的車(chē)速和時(shí)間，同學(xué)生一起計(jì)算各個(gè)時(shí)間段內(nèi)小車(chē)的平均速度.在學(xué)生對(duì)于公式的運(yùn)用較為熟練之后，教師可以讓學(xué)生自主創(chuàng)建情境，運(yùn)用所學(xué)公式進(jìn)行計(jì)算.讓學(xué)生自主探究和學(xué)習(xí)，是可視化教學(xué)的一大亮點(diǎn).

3 思維可視化教學(xué)所需要的準(zhǔn)備

通過(guò)上述思維可視化教學(xué)案例，我們可以看出，思維可視化教學(xué)所需要的準(zhǔn)備基本上都在教師身上，這對(duì)教師自身的素質(zhì)水平有很大的考驗(yàn).因?yàn)樗季S可視化教學(xué)方法和以往的教學(xué)方法有很大的區(qū)別，思維可視化教學(xué)更注重對(duì)學(xué)生知識(shí)系統(tǒng)的培養(yǎng)，能更好的啟發(fā)學(xué)生對(duì)于知識(shí)的靈感.思維可視化教學(xué)對(duì)教師制作課件的手段也提出了更高的要求，要求教師能夠制作出更加富有趣味性的課件來(lái)幫助學(xué)生通過(guò)思維可視化的方法掌握學(xué)習(xí)物理的竅門(mén).

4 思維可視化教學(xué)可采用的教學(xué)方法

4.1 創(chuàng)設(shè)問(wèn)題法

根據(jù)前文案例可以看到，教師在開(kāi)展可視化教學(xué)時(shí)，創(chuàng)設(shè)問(wèn)題是激發(fā)學(xué)生興趣和積極性的有效手段.物理知識(shí)與生活的聯(lián)系十分緊密，教師有很多的聯(lián)想空間為學(xué)生創(chuàng)設(shè)趣味性問(wèn)題.例如，在講授“拉力”的過(guò)程中，可以以“狗拉雪橇”為例，激發(fā)學(xué)生的探究興趣，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí).

4.2 多媒體教學(xué)法

由于物理知識(shí)點(diǎn)難度比較高，教師沒(méi)有辦法在每個(gè)知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)過(guò)程中都現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用工具.因此，多媒體教學(xué)法的優(yōu)勢(shì)就顯露出來(lái).相對(duì)于傳統(tǒng)的面授法，多媒體教學(xué)法有先天的優(yōu)勢(shì)，那就是它本身就可以得到學(xué)生的注意.另外，針對(duì)許多難度系數(shù)較高的知識(shí)點(diǎn)，在教師沒(méi)有完整的實(shí)驗(yàn)設(shè)施的情況下，多媒體媒介可以運(yùn)用信息共享，幫助教師解決這一問(wèn)題.運(yùn)用多媒體設(shè)備展示出來(lái)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，還可能會(huì)比教師手動(dòng)展示出來(lái)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程更加直觀和細(xì)節(jié).

4.3 身臨其境法

可視化教學(xué)要求，整個(gè)教學(xué)過(guò)程內(nèi)，教師所創(chuàng)設(shè)的教學(xué)情境必須是有感的，必須能帶動(dòng)學(xué)生進(jìn)入到教學(xué)情境中來(lái).只有這樣，知識(shí)才是可視化的，學(xué)生才能更加直觀地看到知識(shí)的最本質(zhì).如果教師沒(méi)有創(chuàng)設(shè)出適合的教學(xué)情境，學(xué)生就無(wú)法快速進(jìn)入課堂.那么教師的可視化教學(xué)方法就和傳統(tǒng)的面授法教學(xué)別無(wú)二致，不能帶動(dòng)學(xué)生高效開(kāi)展學(xué)習(xí).

4.4 思維導(dǎo)圖法

思維可視化教學(xué)本身就是幫助學(xué)生把難以理解的、抽象的物理學(xué)知識(shí)在腦海中形成簡(jiǎn)單清晰的物理畫(huà)面.這正好可以和思維導(dǎo)圖結(jié)合使用.思維導(dǎo)圖本身也是把學(xué)生掌握的知識(shí)以樹(shù)狀圖等方式畫(huà)下來(lái)，在畫(huà)的過(guò)程中學(xué)生可以再次梳理知識(shí)脈絡(luò).好記性不如爛筆頭，我們可以在通過(guò)思維可視化教學(xué)后，在當(dāng)堂課中抽出時(shí)間讓學(xué)生整理本節(jié)課的重點(diǎn)，以思維導(dǎo)圖的形式再次把腦海中的知識(shí)梳理一遍畫(huà)下來(lái).思維導(dǎo)圖結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，而且物理當(dāng)中所應(yīng)用到的文字相對(duì)較少，學(xué)生畫(huà)起來(lái)也不會(huì)覺(jué)得太難.思維導(dǎo)圖可以單元為整理，到復(fù)習(xí)時(shí)可以發(fā)揮出它最大的作用.

5 學(xué)生可以通過(guò)思維可視化教學(xué)提高做題能力的原因

5.1 可視化教學(xué)可以幫助學(xué)生理解題目

教師在進(jìn)行可視化教學(xué)的過(guò)程中，會(huì)創(chuàng)設(shè)適合課題研究的教學(xué)情境，這在一定程度上也會(huì)幫助學(xué)生更好的理解題目含義.那么若是將龜兔賽跑作為題目來(lái)檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果呢？這些關(guān)鍵的情境信息也會(huì)是題干的關(guān)鍵信息.簡(jiǎn)而言之，學(xué)生在對(duì)教學(xué)情境的理解過(guò)程中，也鍛煉了學(xué)生的信息提取能力和信息加工能力，這兩種能力都可以幫助學(xué)生更好的理解題目信息，幫助學(xué)生更有效率地做題.

5.2 可視化教學(xué)可以幫助學(xué)生提高做題效率

很多學(xué)生學(xué)習(xí)物理仍是以背公式、背概念為主，然后大量的做題.但是由于學(xué)生不了解這些公式的原理，導(dǎo)致做題一做就錯(cuò)，我們可以通過(guò)思維可視化教學(xué)，把學(xué)生容易出錯(cuò)的各類(lèi)型題目的解答方法進(jìn)行思維展示，讓學(xué)生從這些直觀圖像中發(fā)現(xiàn)解答的規(guī)律，這樣既培養(yǎng)了學(xué)生的觀察能力、思考能力，也提高了做題效率.

5.3 可視化教學(xué)可以提高學(xué)生的自主探究能力

學(xué)生做題是一個(gè)完全獨(dú)立的學(xué)習(xí)過(guò)程，它不像課堂學(xué)習(xí)那樣有教師進(jìn)行引導(dǎo)，做題是對(duì)學(xué)生知識(shí)理解程度的檢驗(yàn)，是需要自主探究的學(xué)習(xí)行為.如果在可視化教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生的自主探究能力已經(jīng)得到很好提高，勢(shì)必會(huì)提高學(xué)生對(duì)題目的探究能力，幫助學(xué)生做題.

5.4 可視化教學(xué)可以提高學(xué)生的實(shí)踐能力

學(xué)生的實(shí)踐能力也是學(xué)生做出物理題的關(guān)鍵能力之一.因?yàn)樾抡n標(biāo)改革之后，物理題目已經(jīng)不是枯燥的知識(shí)點(diǎn)堆砌，而是借助生活中的事例對(duì)學(xué)生的知識(shí)點(diǎn)理解力和把握能力進(jìn)行檢驗(yàn).如果學(xué)生在日常生活中對(duì)物理知識(shí)的實(shí)踐力是達(dá)標(biāo)的，那么他在做題的過(guò)程中必然是如魚(yú)得水.

5.5 可視化教學(xué)可以增長(zhǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力

可視化教學(xué)的目的不是為了再次重復(fù)書(shū)本上的知識(shí)，而是把書(shū)本上的知識(shí)以一種更系統(tǒng)更簡(jiǎn)潔更直接的形式展現(xiàn)在學(xué)生眼前，并讓學(xué)生通過(guò)這些畫(huà)面在腦海中也形成相對(duì)應(yīng)的畫(huà)面.當(dāng)學(xué)生能夠通過(guò)可視化教學(xué)在腦海中形成相對(duì)應(yīng)的物理畫(huà)面時(shí)，學(xué)生就能夠站在一個(gè)旁觀者的角度，更理性的去看待這個(gè)物理畫(huà)面中所呈現(xiàn)出來(lái)的很多問(wèn)題，在腦海中多角度觀察，多角度思考，長(zhǎng)此以往，學(xué)生的思維能力就會(huì)有一個(gè)非常系統(tǒng)的提高，思維能力提高，學(xué)生的學(xué)習(xí)能力也會(huì)順勢(shì)增長(zhǎng).這不僅僅能幫助學(xué)生學(xué)習(xí)物理這門(mén)學(xué)科，對(duì)所有知識(shí)的學(xué)習(xí)，學(xué)生都能手到擒來(lái).

總而言之，可視化教學(xué)是對(duì)教師和學(xué)生的要求都比較高的教學(xué)方法.它既要求教師有較好的引導(dǎo)能力和教研能力，也要求學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中不斷提高自己的探究能力和實(shí)踐能力.當(dāng)前，由于我國(guó)初高中學(xué)校的軟硬件水平還不平衡，可視化教學(xué)在全國(guó)范圍內(nèi)徹底展開(kāi)還有些困難.但只要教師和學(xué)生共同努力，努力將可視化教學(xué)的思維融入物理課堂，一樣可以達(dá)到可視化教學(xué)的目的，提高學(xué)生的物理做題能力.