運(yùn)用“思維可視化”手段促進(jìn)高中物理教學(xué)發(fā)展的實(shí)踐研究

丁東進(jìn)

(江蘇省前黃高級(jí)中學(xué)國際分校 213161)

“思維可視化”是指運(yùn)用一系列圖示技術(shù)呈現(xiàn)本來不可視的思維，使其過程能夠更加清晰可見.“思維可視化”目前在我國已經(jīng)得到了十年以上的深入研究，并獲得全國教育信息技術(shù)研究“十二五”規(guī)劃重點(diǎn)課題，現(xiàn)已被逐漸的應(yīng)用在各項(xiàng)學(xué)科的教學(xué)中，形成了獨(dú)有的“思維可視化教學(xué)”.高中物理教學(xué)與“思維可視化”的融合進(jìn)一步推進(jìn)了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，教師可以利用“思維可視化”的手段將物理中的知識(shí)以直觀、清晰的方式呈現(xiàn)在學(xué)生面前，大大的提升了學(xué)生對(duì)物理抽象知識(shí)的全新認(rèn)知，在極大程度上幫助教師突破了物理教學(xué)中的難點(diǎn)與重點(diǎn).“思維可視化”教學(xué)手段的應(yīng)用使高中物理的教學(xué)得到了良好的改善，教師也需要合理結(jié)合“思維可視化”手段，結(jié)合具體教學(xué)實(shí)例，將之滲透在高中物理教學(xué)中，以推進(jìn)高中物理教學(xué)發(fā)展為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生物理知識(shí)的掌握與物理思維的優(yōu)化.

1 借助可視思維，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

結(jié)合過去的高中物理教學(xué)可以發(fā)現(xiàn)，學(xué)生往往會(huì)因?yàn)榻虒W(xué)手段過于單一而產(chǎn)生學(xué)習(xí)的厭倦心理，最終導(dǎo)致學(xué)生無法完全地掌握教師傳授的知識(shí)點(diǎn)，使整體的高中物理教學(xué)效率不理想，無法從根本解決學(xué)生在物理學(xué)科方面的學(xué)習(xí)問題.而物理作為一門自然學(xué)科，蘊(yùn)涵著強(qiáng)烈的邏輯推理思維，為了能夠幫助學(xué)生做好邏輯上的思維提升，教師可以在教學(xué)過程中借助可視思維展開教學(xué)，使學(xué)生能夠?qū)ξ锢碇R(shí)產(chǎn)生初步的認(rèn)知，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)的興趣，所以“思維可視化”的教學(xué)手段能夠引導(dǎo)學(xué)生轉(zhuǎn)變抽象的物理知識(shí)，從基礎(chǔ)掌握知識(shí)，為復(fù)雜的物理學(xué)習(xí)做好鋪墊.

以“相互作用——力”的教學(xué)為例，“力”對(duì)于學(xué)生而言是一種全新且抽象的概念，學(xué)生可能會(huì)在生活經(jīng)驗(yàn)的影響下對(duì)“力”產(chǎn)生初步的認(rèn)知，有的學(xué)生認(rèn)為他是一種力量，有的學(xué)生認(rèn)為它是一種施壓手段.但是以物理思維來看，“力”對(duì)于學(xué)生而言沒有具體的概念.比如重力是指由于地球的吸引而使物體受到的力，對(duì)于初學(xué)者而言，很難理解地球是如何對(duì)物體施力，所以教師可以將概念知識(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，比如為學(xué)生播放關(guān)于“自由落體”的實(shí)驗(yàn)視頻，使學(xué)生在通過視頻內(nèi)容簡單的了解地球?qū)ξ矬w的吸引，從而深化學(xué)生對(duì)概念的理解.同時(shí)，教師還可以鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行動(dòng)手操作，如：將書本從一定的高度扔下會(huì)產(chǎn)生什么樣的情況？將紙片從同樣的高度扔下會(huì)產(chǎn)生什么樣的情況？思考物體落地后的受力點(diǎn).使學(xué)生能夠通過可視化的操作手段對(duì)重力產(chǎn)生全新的理解，教師還可在此基礎(chǔ)上要求學(xué)生根據(jù)視頻內(nèi)容和操作自主總結(jié)關(guān)于“重力”的知識(shí)，將課本上抽象化的概念進(jìn)行轉(zhuǎn)變，引導(dǎo)學(xué)生將知識(shí)可視化，逐步產(chǎn)生對(duì)物理學(xué)習(xí)的興趣.所以在物理教學(xué)中需結(jié)合不同的手段優(yōu)先激發(fā)學(xué)生的興趣，進(jìn)而從學(xué)生感興趣的角度出發(fā)，融入可視化思維促進(jìn)學(xué)生在興趣的基礎(chǔ)上進(jìn)行知識(shí)的吸收，保障高中物理整體的學(xué)習(xí)效果，更好的將“思維可視化”與高中物理教學(xué)相融合，激發(fā)學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)的興趣，推進(jìn)高中物理教學(xué)的發(fā)展.

2 利用思維導(dǎo)圖，構(gòu)建學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)

思維導(dǎo)圖作為可視化的工具已經(jīng)被逐漸的普及在教學(xué)中，高中物理的教學(xué)特性證明了運(yùn)用可視化的思維導(dǎo)圖能夠幫助學(xué)生更好的梳理知識(shí)，促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握，實(shí)現(xiàn)高中物理的教學(xué)目標(biāo)，以“思維可視化”的角度推進(jìn)高中物理教學(xué)的發(fā)展.所以教師可以適當(dāng)?shù)卦诮虒W(xué)過程中利用思維導(dǎo)圖的可視化優(yōu)勢(shì)，為學(xué)生展示物理知識(shí)的結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)學(xué)生在思維導(dǎo)圖的幫助下構(gòu)建正確的學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)，以幫助學(xué)生掌握知識(shí).思維導(dǎo)圖之所以能夠被應(yīng)用在高中物理的教學(xué)中最根本的原因即思維導(dǎo)圖能夠使知識(shí)逐步分解，使學(xué)生能夠在思維導(dǎo)圖中清晰的理清知識(shí)之間的關(guān)聯(lián)，是幫助學(xué)生掌握知識(shí)的最佳途徑之一.

以“相互作用——力”的教學(xué)為例，在本單元中“摩擦力”是一項(xiàng)教學(xué)重點(diǎn)，而摩擦力可以細(xì)化分為“滑動(dòng)摩擦力”和“靜摩擦力”，兩者雖然都被稱作為摩擦力，但是仍存在非常大的區(qū)別，比如兩者產(chǎn)生的條件具有一定的差異性等.為了避免學(xué)生產(chǎn)生知識(shí)上的混淆，教師可以利用思維導(dǎo)圖整理“摩擦力”的知識(shí)(如圖1)，為學(xué)生進(jìn)行總結(jié)，使物理知識(shí)可視化.比如教師將“摩擦力的產(chǎn)生條件”設(shè)計(jì)為一級(jí)主題，將“滑動(dòng)摩擦力的產(chǎn)生條件”和“靜摩擦力的產(chǎn)生條件”設(shè)計(jì)為二級(jí)主題，通過主題的明確引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考，從而在三級(jí)主題中分別列出產(chǎn)生條件，通過以上內(nèi)容的整理，學(xué)生不僅能夠再次掌握“摩擦力”的知識(shí)，還能夠在思維導(dǎo)圖的整理下清晰地發(fā)現(xiàn)滑動(dòng)摩擦力與靜摩擦力的區(qū)別，進(jìn)而助力學(xué)生對(duì)抽象知識(shí)的掌握情況.分析以上例子可知，思維導(dǎo)圖是推進(jìn)高中物理教學(xué)的重要手段之一，使學(xué)生能夠在思維導(dǎo)圖的幫助下將重點(diǎn)知識(shí)呈現(xiàn)在思維導(dǎo)圖中，并發(fā)現(xiàn)知識(shí)間的關(guān)聯(lián)與區(qū)別，加速學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，構(gòu)建全新的學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)，因此作為教師需要在教學(xué)中結(jié)合思維導(dǎo)圖的應(yīng)用，推進(jìn)高中物理教學(xué)的發(fā)展，使物理對(duì)于學(xué)生而言不再是抽象復(fù)雜的知識(shí)，而是能夠以可視化的角度呈現(xiàn)知識(shí)，構(gòu)建良好的物理教學(xué)生態(tài)環(huán)境.

圖1

3 運(yùn)用教學(xué)動(dòng)畫，優(yōu)化學(xué)習(xí)質(zhì)量

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，目前的可視化工具已經(jīng)能夠?qū)⒄n本上的知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)畫形式，從而進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生也能夠在動(dòng)畫的積極影響下深度感受知識(shí)的變化過程.這一教學(xué)發(fā)展積極地影響了高中物理的教學(xué)過程，教師需要將教學(xué)動(dòng)畫滲透在高中物理的教學(xué)過程中，以幫助學(xué)生從動(dòng)態(tài)的角度感受抽象的物理知識(shí)，進(jìn)一步變抽象為具象，在動(dòng)畫教學(xué)的幫助下優(yōu)化學(xué)生物理學(xué)習(xí)的質(zhì)量.在教學(xué)動(dòng)畫的融合下，高中物理課堂教學(xué)能夠改變枯燥無味的刻板印象，學(xué)生也能夠切實(shí)體會(huì)到物理思維的可視化，是推進(jìn)高中物理教學(xué)發(fā)展的關(guān)鍵因素，所以教師需要合理設(shè)計(jì)教學(xué)動(dòng)畫過程，以幫助學(xué)生得到真正的發(fā)展.

4 開展物理實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)習(xí)意識(shí)

物理是一門實(shí)驗(yàn)學(xué)科，物理的實(shí)驗(yàn)過程具備強(qiáng)烈的理性以及邏輯性，是目前學(xué)生需要學(xué)習(xí)的最精密的一門自然科學(xué).所以，物理實(shí)驗(yàn)也是高中物理教學(xué)過程中的重要環(huán)節(jié)，教師可以將實(shí)驗(yàn)過程與思維可視化的教學(xué)手段進(jìn)行融合，使學(xué)生能夠通過實(shí)驗(yàn)手段將課本上的知識(shí)可視化，并且能夠從實(shí)驗(yàn)過程中得到結(jié)論，進(jìn)一步證實(shí)物理理論概念.高中物理的教學(xué)離不開物理實(shí)驗(yàn)的輔助，教師需幫助學(xué)生更好地在思維可視化下掌握物理實(shí)驗(yàn)的精髓，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)意識(shí)的提升，促進(jìn)物理教學(xué)的發(fā)展.

比如在進(jìn)行“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”這一實(shí)驗(yàn)(如圖2)時(shí)，學(xué)生能夠通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步掌握關(guān)于“力”的知識(shí)，并在實(shí)驗(yàn)中得出結(jié)論，完善學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的理解.物理這門學(xué)科離不開實(shí)驗(yàn)的輔助，只有通過實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驅(qū)⒅R(shí)可視化，才能幫助學(xué)生進(jìn)一步理解抽象的概念，所以教師需要做好實(shí)驗(yàn)的教學(xué)準(zhǔn)備，以學(xué)生的角度出發(fā)，結(jié)合“思維可視化”的應(yīng)用手段，助力學(xué)生做好物理實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié).

圖2

5 整理可視思維，做好學(xué)習(xí)總結(jié)

高中階段的教學(xué)極為注重學(xué)生的復(fù)習(xí)環(huán)節(jié)，只有學(xué)生通過反復(fù)復(fù)習(xí)，才能夠透徹的掌握復(fù)雜的知識(shí).所以物理教師需要做出教學(xué)引導(dǎo)，幫助學(xué)生掌握正確的復(fù)習(xí)總結(jié)方式，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生物理水平的穩(wěn)步提升.因此在思維可視化的影響下，教師可以采納可視化教學(xué)手段，鼓勵(lì)學(xué)生整理思維，做好可視化的知識(shí)總結(jié)，以幫助學(xué)生及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)中存在的不足，給予針對(duì)性地幫助.

比如教師可以引導(dǎo)學(xué)生以單元為基礎(chǔ)展開復(fù)習(xí)，要求學(xué)生利用自身對(duì)物理知識(shí)的理解制作不同的思維導(dǎo)圖，使學(xué)生能夠?qū)卧闹攸c(diǎn)知識(shí)以可視化的思維呈現(xiàn)出來.隨后再由教師進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)學(xué)生是否在知識(shí)整理的過程中缺少相關(guān)的理論知識(shí)，進(jìn)而及時(shí)地進(jìn)行指點(diǎn)，要求學(xué)生做出改正，使學(xué)生在教師的正確帶領(lǐng)下做好單元知識(shí)的總結(jié)與復(fù)習(xí)，完善“思維可視化”下物理知識(shí)的掌握，推進(jìn)物理教學(xué)的發(fā)展.

綜上所述，高中物理的學(xué)習(xí)對(duì)于學(xué)生而言存在一定的困難，作為教師需要引導(dǎo)學(xué)生迎難而上，克服學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中的困境.所以這需要教師運(yùn)用合適的教學(xué)手段，促進(jìn)學(xué)生理解抽象化的物理知識(shí).而“思維可視化”地出現(xiàn)在一定程度上解決了學(xué)生遇到的困境，使學(xué)生在直觀地展示下更好地理解與掌握物理知識(shí)，理清學(xué)習(xí)物理的正確思維，助力學(xué)生物理水平的有效提升.基于目前的高中物理教學(xué)而言，教師還需對(duì)“思維可視化”教學(xué)手段展開進(jìn)一步的實(shí)踐研究，使其與高中物理教學(xué)得到更好的融合，進(jìn)而推進(jìn)高中物理教學(xué)的發(fā)展.