物理課堂中可視化教學(xué)的意義及策略

范冬娟

物理是初中學(xué)習(xí)中較難的幾科之一，所以需要采用一些方法，激發(fā)學(xué)生興趣的同時(shí)增進(jìn)學(xué)生的理解，提高學(xué)生的物理學(xué)習(xí)能力。可視化教學(xué)就是其中一個(gè)。可視化教學(xué)可以將文字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為直觀的圖形圖像或者是三維立體圖像，對(duì)物理教學(xué)可以產(chǎn)生較大的輔助作用，能將一些條件不允許的物理學(xué)圖形圖案用圖片等展現(xiàn)出來，輔助學(xué)生了解知識(shí)。

在初中物理的教學(xué)過程中，物理可能由于其學(xué)科特點(diǎn)讓學(xué)生的理解有困難，同時(shí)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣有一些影響。而可視化教學(xué)可以活躍氣氛，間接提升學(xué)習(xí)效率，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，強(qiáng)化主觀能動(dòng)性，輔助以及加深理解，在呈現(xiàn)物理規(guī)律時(shí)，更直觀。教師需要將課堂內(nèi)容轉(zhuǎn)化成可視化的內(nèi)容，配以生動(dòng)的講解。下面，本文就以初中物理為例，對(duì)可視化教學(xué)的意義和策略展開研究與分析。

一、可視化教學(xué)的概念和重要意義

（一）可視化教學(xué)的概念

隨著我國整體教育教學(xué)水平的提高，初中物理教學(xué)對(duì)教師和學(xué)生均提出了更高的要求。教師應(yīng)以可視化教學(xué)為導(dǎo)向進(jìn)行深度教學(xué)，用循序漸進(jìn)的探究問題驅(qū)動(dòng)學(xué)生積極思考、動(dòng)手操作、摸索物理規(guī)律，以科學(xué)的評(píng)價(jià)方式引導(dǎo)學(xué)生重能力、重思考、重實(shí)踐。在初中物理學(xué)科教學(xué)中，提高學(xué)科教學(xué)的質(zhì)量和水準(zhǔn)，能一改初中物理學(xué)科教學(xué)枯燥無趣的局面，加快學(xué)科教學(xué)模式的變革。教師在物理學(xué)科教學(xué)期間，既要從對(duì)學(xué)生物理學(xué)習(xí)意識(shí)的誘發(fā)和啟迪入手，對(duì)自身的學(xué)科教學(xué)思維做出改變，又要對(duì)現(xiàn)有的學(xué)科教學(xué)手段進(jìn)行拓展和豐富，借助可視化教學(xué)手段激發(fā)學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)的欲望，有效緩解學(xué)生對(duì)物理知識(shí)學(xué)習(xí)的抵觸和反感情緒，提升物理課堂教學(xué)的活力。教育研究者將“可視化”與教學(xué)相互結(jié)合，將應(yīng)用人群定位到學(xué)生中，對(duì)應(yīng)產(chǎn)生了可視化教學(xué)。但是如今，可視化教學(xué)的方式在課堂上呈現(xiàn)出的方式并不固定。有的教師采用插圖的手段，有的教師采用手繪思維導(dǎo)圖的方式，還有的教師使用微課手段，只要是能夠?qū)⒅R(shí)直觀、明了地展現(xiàn)在學(xué)生面前都可以使用到教學(xué)中，其目的是幫助教師提高知識(shí)的直觀性，提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解能力?！翱梢暬虒W(xué)”與直觀教學(xué)并不完全相同，它有自己獨(dú)特的內(nèi)涵，我們所說的直觀只是可視化教學(xué)的一個(gè)手段?？梢暬虒W(xué)的應(yīng)用可以輔助學(xué)生形成自己獨(dú)特的思維，主動(dòng)構(gòu)建學(xué)習(xí)過程的教學(xué)模式。

（二）可視化教學(xué)具有更前沿的教學(xué)理念

合理設(shè)計(jì)物理教學(xué)活動(dòng)，充分利用可視化教學(xué)手段可以有效提高物理教學(xué)效率，提高學(xué)生的理解能力和科學(xué)探究能力。隨著新高考改革的進(jìn)行，物理學(xué)科的地位越來越重要，因此很多學(xué)生和學(xué)校對(duì)該學(xué)科也比較重視。由于高考題型比較新穎，有些深度分析才能夠解析，因此深度學(xué)習(xí)也受到了各學(xué)校的重視。但是學(xué)生的深度學(xué)習(xí)能力還不夠，相應(yīng)的水平不高。雖然有的學(xué)校學(xué)生成績較好，在知識(shí)構(gòu)建維度上是比較高的，但是批判性思維能力以及反思能力等維度還比較低，這說明學(xué)生在問題解決意識(shí)以及發(fā)散性思維方面還有一定的不足，同時(shí)學(xué)生在溝通組織能力、反思能力等方面還需要加強(qiáng)訓(xùn)練。教師結(jié)合多樣的物理圖像可以幫助學(xué)生認(rèn)清物理規(guī)律，給學(xué)生留出更多的想象空間和提升空間，在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生可以很大程度上進(jìn)行自主探究。物理教學(xué)借助可視化手段能夠吸收、整合、開放更多的教學(xué)資源，實(shí)現(xiàn)對(duì)教學(xué)重難點(diǎn)的突破。同時(shí)，教師還可以利用可視化手段將物理教學(xué)與生活實(shí)際充分聯(lián)系起來，更加貼切學(xué)生的生活。

（三）借助可視化手段提高解決問題的能力

物理圖像就是一種有效的可視化手段，能夠幫助學(xué)生更好地理解物理教學(xué)中過于抽象的知識(shí)點(diǎn)，并且直觀清楚地表達(dá)出來，能有效提高學(xué)生的推理能力。物理圖像在描述物理現(xiàn)象、顯示物理狀態(tài)、放映物理過程方面相較于其他手段更清楚，能引導(dǎo)學(xué)生將困難的物理題目簡單化，提高學(xué)生綜合分析的能力。在處理函數(shù)運(yùn)算時(shí)，也可以使用可視化手段分析問題、及時(shí)解決問題。在處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的時(shí)候，也可以借助物理圖像教學(xué)，實(shí)現(xiàn)更好的教學(xué)效果。因此，從考試側(cè)重點(diǎn)分析，提高學(xué)生圖像素養(yǎng)，提高分析問題和解決問題的能力是提高物理分?jǐn)?shù)的關(guān)鍵和重點(diǎn)。

但是當(dāng)前“可視化教學(xué)”這個(gè)名詞在初中物理課堂上并不多見，教學(xué)手段也并沒有普及，課堂上的學(xué)生對(duì)此了解也并不深入，因此在這方面的研究還有很大的發(fā)展進(jìn)步空間。認(rèn)識(shí)到在教學(xué)過程中啟迪學(xué)生的物理學(xué)習(xí)意識(shí)的重要性。舉例來說，在“學(xué)生實(shí)驗(yàn)：連接串、并聯(lián)電路”一課的教學(xué)中，在課堂教學(xué)開始階段，教師可以利用創(chuàng)設(shè)情境的方式向?qū)W生解釋用電器是如何接入電路的，這些用電器又是如何工作，從而達(dá)成激發(fā)興趣導(dǎo)入的目的。隨后，教師可以就“如何讓同一電路中的兩個(gè)燈泡亮起來”的問題讓學(xué)生試著進(jìn)行思考，試著合作進(jìn)行電路圖的設(shè)計(jì)，并依照電路圖嘗試連接實(shí)物圖，從而驗(yàn)證自己的設(shè)計(jì)是否成功。最后，為了誘發(fā)和啟迪學(xué)生的物理學(xué)習(xí)意識(shí)，教師應(yīng)就本節(jié)課的內(nèi)容，為學(xué)生開發(fā)和設(shè)計(jì)一次具體的物理探究性實(shí)驗(yàn)。在此次實(shí)驗(yàn)中，教師不僅引導(dǎo)學(xué)生試著以小組為單位繪制連接串、并聯(lián)電路的電路圖，設(shè)計(jì)此次實(shí)驗(yàn)的具體方案，以此鍛煉和提升學(xué)生的寫作能力和解決物理問題的能力，還應(yīng)要求學(xué)生按照所繪制的電路圖進(jìn)行“連接串、并聯(lián)電路”的實(shí)驗(yàn)，并將整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程利用微課視頻的方式錄制下來，將其在課堂上進(jìn)行分享和展示，通過反復(fù)的觀看和研究，從而發(fā)現(xiàn)自己小組實(shí)驗(yàn)期間存在的不足之處，進(jìn)而在接下來的實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行彌補(bǔ)。

二、物理課堂中可視化教學(xué)的策略

（一）活躍氣氛，進(jìn)而間接提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率

在初中物理的教學(xué)過程中，有一些課堂層面的問題較為大。一是學(xué)生對(duì)課堂上講的物理知識(shí)不理解，二是學(xué)生上課時(shí)氣氛較為沉重，不活躍。這些層面的問題，看起來像是一些小問題，在一般情況下看來似乎不會(huì)對(duì)學(xué)生的上課效果有很大的影響，但是，實(shí)際上這卻是會(huì)對(duì)上課效果有較大影響的。因?yàn)閷?duì)學(xué)生來說，課堂是第一學(xué)習(xí)之地，如果課堂上不能夠做到好好學(xué)習(xí)的話，之后的學(xué)習(xí)也很難做到高效地學(xué)習(xí)。所以，在一定層面上，我們必須保證上課的效率。而上述的問題，都會(huì)影響到上課的效果，因?yàn)閷?duì)知識(shí)的不了解，肯定會(huì)造成學(xué)生上課聽不懂，從而不能將上課知識(shí)都聽懂。所以，上課時(shí)，教師必須保證知識(shí)能夠被大部分學(xué)生聽懂。其次便是上課氣氛的問題。如果上課氣氛不夠濃，或者說教師在講臺(tái)上生動(dòng)講述，學(xué)生在下面開小差。這樣的情況下，學(xué)生無法獲得良好的學(xué)習(xí)效果而可視化物理學(xué)習(xí)可以避免這兩個(gè)問題。例如，初中物理教師在進(jìn)行蘇教版初中物理八年級(jí)上冊(cè)的“物態(tài)變化”中的“水循環(huán)”這一節(jié)的時(shí)候便可采用可視化教學(xué)的方式。因?yàn)橛行r(shí)候，教師如果采用了口述的方式，很容易讓學(xué)生認(rèn)為水循環(huán)就是水資源的再生與利用，因此關(guān)于水循環(huán)只有一個(gè)淺顯的理解。所以在這種情況下，教師就可以采用可視化教學(xué)的方法，讓學(xué)生觀看水循環(huán)介紹視頻以及水循環(huán)示意圖，讓學(xué)生對(duì)涉及內(nèi)陸與海內(nèi)以及海陸三種循環(huán)模式的水循環(huán)的基本信息有初步的了解。通過可視化的方法，能夠讓學(xué)生熟悉知識(shí)，并且有趣的圖片，還能夠引起學(xué)生的注意，激發(fā)學(xué)生的興趣。比如，研究海陸水循環(huán)時(shí)，可以在設(shè)計(jì)的PPT上放海濱下雨的盛況，讓學(xué)生在驚訝中能夠?qū)W習(xí)到這個(gè)知識(shí)點(diǎn)，活躍氣氛，提升學(xué)習(xí)效率。

（二）激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，強(qiáng)化主觀能動(dòng)性

在初中物理的教學(xué)過程中，主觀能動(dòng)性非常重要，它能夠讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)出學(xué)習(xí)的好習(xí)慣。擁有主觀能動(dòng)性的學(xué)生在學(xué)習(xí)上不僅僅是有效學(xué)習(xí)的時(shí)間上更多，而且學(xué)習(xí)動(dòng)力更大，所以在這種情況下，學(xué)生很容易就達(dá)到一個(gè)更好的學(xué)習(xí)狀態(tài)。因此，主觀能動(dòng)性在學(xué)習(xí)中是需要重點(diǎn)培育的，不論怎樣，主觀能動(dòng)性對(duì)學(xué)生永遠(yuǎn)是有較大的益處的。而可視化教學(xué)這個(gè)學(xué)習(xí)方法，可以提高學(xué)生的主觀能動(dòng)性。從某種意義來說，可視化教學(xué)生動(dòng)有趣的特點(diǎn)能夠提升學(xué)生的主觀能動(dòng)性。例如，初中物理教師在進(jìn)行蘇教版八年級(jí)下冊(cè)物理的“走進(jìn)分子世界”這一個(gè)課時(shí)的教學(xué)時(shí)，采用可視化教學(xué)的方法，可以讓學(xué)生對(duì)這個(gè)本身上接觸不到的一個(gè)世界產(chǎn)生了解，甚至是產(chǎn)生興趣。在學(xué)習(xí)這個(gè)章節(jié)的時(shí)候，如果采用不與可視化教學(xué)相結(jié)合的方式的話，很可能讓學(xué)生聽不懂，因?yàn)閱渭兊奈淖謹(jǐn)⑹霰容^難以讓學(xué)生了解這個(gè)更高深的物理領(lǐng)域，甚至是一些基礎(chǔ)條件不是特別優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)也無法讓學(xué)生直觀感受到分子的世界。所以這時(shí)的可視化教學(xué)，可以用球體模型代替分子模型。除了通過建模的方式進(jìn)行教學(xué)，也可以通過圖像進(jìn)行反映。還能通過視頻等方式進(jìn)行表現(xiàn)。通過這些方式，無形之中增加了學(xué)生的主觀能動(dòng)性。在學(xué)生的世界里創(chuàng)造一個(gè)有趣的物理中的分子世界，才吸引學(xué)生去了解，并獲得進(jìn)步。正是這樣的引導(dǎo)才可能讓學(xué)生愛上物理，愛上學(xué)習(xí)。在這其中，教師的作用則是必不可少的，引導(dǎo)是一個(gè)方面，更關(guān)鍵的是如何收集資料，如何讓教學(xué)變得有趣，如何讓學(xué)生能認(rèn)真、專心到課堂內(nèi)容中，從而發(fā)覺興趣。

三、直觀呈現(xiàn)，輔助以及加深物理理解

在初中物理的學(xué)習(xí)過程中，對(duì)于一個(gè)新知識(shí)有初步的理解、認(rèn)識(shí)是有一些難度的，加深對(duì)于這個(gè)題目或者是知識(shí)點(diǎn)的理解更是有難度的。因?yàn)槌醪綄W(xué)習(xí)知識(shí)是認(rèn)知，而之后的理解加深則需要較強(qiáng)的理解力，所以對(duì)于一般學(xué)生來說的話，加深了解是比較困難的。但是，通過可視化的教學(xué)方式，可以讓這有所變化，能夠讓一些理解不深的學(xué)生加深理解。特別是關(guān)于實(shí)驗(yàn)的題目。眾所周知，物理是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的一門學(xué)科。對(duì)于物理的學(xué)習(xí)自然是少不了對(duì)于實(shí)驗(yàn)的了解。然而在實(shí)驗(yàn)的過程中，往往來說，不能讓學(xué)生有較深的理解。所以需要可視化學(xué)習(xí)的幫助。教師可以通過建立一個(gè)實(shí)驗(yàn)的模擬模型出來，然后將實(shí)驗(yàn)用鼠標(biāo)操作的方法，將實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷木唧w操作運(yùn)用好，達(dá)到模擬實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)。這需要教師去進(jìn)行建模方面的研究，對(duì)于一些能夠提升學(xué)生理解力的方式，要加以宣傳與介紹，讓學(xué)生的可視化學(xué)習(xí)更有利。

例如，初中物理教師在進(jìn)行蘇教版初中物理九年級(jí)上冊(cè)的“電路初探”這一個(gè)課時(shí)的教學(xué)時(shí)，可以運(yùn)用建立模型，或者是在網(wǎng)上找一個(gè)模型的方法，模擬物理中的電路圖，再讓學(xué)生看教師操作，當(dāng)然也可以挑選同學(xué)去進(jìn)行物理電路圖的連接這個(gè)操作，通過具體的操作，提升學(xué)生對(duì)電路圖的了解，并且這樣的方式還可以讓學(xué)校節(jié)約出成本，不需要花較多的資金在購買電路材料上。所以，兼具二者，可視化學(xué)習(xí)效果更佳。再例如，進(jìn)行“光的折射”這一節(jié)的教學(xué)時(shí)，應(yīng)該讓學(xué)生了解各種的透鏡特點(diǎn)以及描述出來的光束的運(yùn)行特點(diǎn)。通過這類具體且需要學(xué)生動(dòng)手的活動(dòng)增加學(xué)生的理解，可以增進(jìn)學(xué)生的理解深度。在初中物理的學(xué)習(xí)過程中，只要是能夠有利于學(xué)習(xí)的方法，都可以積極應(yīng)用可視化教學(xué)的方法能夠從興趣以及理解深度上面提高學(xué)生。教師需要利用可視化教學(xué)活躍氣氛，間接提升學(xué)習(xí)效率，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，強(qiáng)化主觀能動(dòng)性，輔助以及加深理解，在呈現(xiàn)物理規(guī)律時(shí)更直觀，以此讓學(xué)生能夠?qū)W到知識(shí)。

（一）物理規(guī)律教學(xué)中滲透利用可視化教學(xué)思想

物理規(guī)律反映物質(zhì)結(jié)構(gòu)以及物質(zhì)運(yùn)動(dòng)諸多要素之間存在著必然的內(nèi)在聯(lián)系，主要表現(xiàn)為某物理狀態(tài)或者某物理過程中相關(guān)要素之間具有一定的從屬關(guān)系。換句話說，物理規(guī)律表現(xiàn)出的概念就是數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系，只要是涉及函數(shù)關(guān)系中的變量，原則上都可以從圖像角度進(jìn)行表達(dá)。因此，借助物理圖像實(shí)現(xiàn)物理教學(xué)，可以幫助學(xué)生從不同角度認(rèn)識(shí)物理規(guī)律，了解物理意義。例如，在研究彈簧做功的物理規(guī)律中，需要借助微元思想以及數(shù)形結(jié)合思想，引導(dǎo)學(xué)生使用恰當(dāng)?shù)慕忸}方式，這對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的思維能力、提高學(xué)生物理學(xué)科素養(yǎng)具有十分重要的作用。同時(shí)還可以借助可視化手段中圖像這一方法研究直線行駛和萬有引力規(guī)律等。

（二）強(qiáng)化用物理圖像研究實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力

學(xué)習(xí)物理的過程中，物理實(shí)驗(yàn)是基礎(chǔ)，這一觀念在物理教學(xué)領(lǐng)域已經(jīng)達(dá)到共識(shí)。同樣實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理是影響實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵，也是學(xué)生提出質(zhì)疑和解決問題能力培養(yǎng)的關(guān)鍵。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的方式有很多，比如，表格法、列方程計(jì)算法、類比對(duì)比法、圖像法等，其處理結(jié)果體現(xiàn)物理現(xiàn)象可預(yù)測性、物理規(guī)律可發(fā)現(xiàn)性，以及物理過程簡明性。綜合比較而言，圖像法更好，在處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)方面具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，教師在處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的時(shí)候，引入圖像法能幫助學(xué)生在處理數(shù)據(jù)的過程中發(fā)現(xiàn)問題、并提出解決問題的方法。

四、結(jié)語

總之，可視化教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)模式不同。傳統(tǒng)教學(xué)模式大體如下：回顧上節(jié)課所學(xué)內(nèi)容、預(yù)習(xí)課本、結(jié)合書本以及生活例子幫助學(xué)生更好地理解。這一模式單刀直入，直接切入學(xué)習(xí)主題，但是方式過于單一，沒有新意的方法會(huì)使得學(xué)生感到乏味，對(duì)物理的學(xué)習(xí)失去興趣，無法保證后續(xù)課堂效率。此時(shí)教師便可以采用可視化教學(xué)手段，將學(xué)生多種感官調(diào)入到學(xué)習(xí)和教學(xué)活動(dòng)中，從而有效提高學(xué)習(xí)效率。

（左毓紅）