基于思維可視化視角下的高中物理插圖教學(xué)研究

文 / 謝志輝

引 言

在物理教材中，插圖可被視為第二語言，插圖的表現(xiàn)形式具有多樣化特征，可幫助學(xué)生克服物理學(xué)習(xí)過程中遇到的理解性困難。比如，在高中物理教材中，插圖可稀釋物理概念，為學(xué)生闡述原理，詳細(xì)描述物理過程等。由此可見，與純文字教材相比，含有插圖資源的教材更利于學(xué)生學(xué)習(xí)與掌握相關(guān)知識。在物理教學(xué)中，教師應(yīng)充分利用教材中的插圖，對教學(xué)方式進(jìn)行創(chuàng)新，提高物理教學(xué)質(zhì)量。

一、思維可視化視角下高中物理插圖教學(xué)意義

（一）激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

興趣是最好的老師。只有激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，才能使學(xué)生積極投入課堂學(xué)習(xí)中。在思維可視化視角下的高中物理教學(xué)中，教師應(yīng)當(dāng)充分利用教材中的插圖資源，采用趣味化教學(xué)方式，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。教師選擇一些具有代表性的插圖內(nèi)容，以多媒體形式呈現(xiàn)出來，供學(xué)生課上拾趣，能增加課堂的靈動性，以此激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（二）促進(jìn)思維發(fā)展

學(xué)生思維品質(zhì)直接影響著高中物理教學(xué)的效果，對此，在高中物理教學(xué)中，教師應(yīng)當(dāng)多元地促進(jìn)學(xué)生思維的發(fā)展。在思維可視化視角下，教師充分利用插圖對教學(xué)方式進(jìn)行創(chuàng)新，可顯著提升學(xué)生思維能力。在課堂上，學(xué)生通過觀察插圖內(nèi)容，結(jié)合已掌握的知識點(diǎn)，即可快速鎖定插圖關(guān)鍵信息和學(xué)習(xí)內(nèi)容結(jié)構(gòu)。插圖能激活學(xué)生的大腦想象，開發(fā)他們的思維，并且很多插圖內(nèi)容源于學(xué)生日常生活，符合學(xué)生認(rèn)知水平，可避免學(xué)生面對復(fù)雜的物理知識而產(chǎn)生抵觸情緒[1]。

（三）培養(yǎng)核心素養(yǎng)

高中物理教學(xué)的最終目標(biāo)已發(fā)生明顯變化，從之前的“雙基要求”轉(zhuǎn)變?yōu)椤叭S目標(biāo)”，再調(diào)整為以培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)為主要目標(biāo)。在思維可視化視角下，采用何種教學(xué)方式抓住學(xué)生的心理，就顯得尤為重要。采用插圖教學(xué)方式，鼓勵學(xué)生關(guān)注插圖內(nèi)容，并據(jù)此開展自主思考和學(xué)習(xí)，有利于使學(xué)生形成良好的科學(xué)態(tài)度，提升學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

二、思維可視化視角下的高中物理插圖教學(xué)原則

（一）主體性原則

在思維可視化視角下的高中物理插圖教學(xué)中，教師需轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學(xué)觀念，將學(xué)生作為課堂的主體。在高中物理教學(xué)活動開展過程中，教師應(yīng)當(dāng)將服務(wù)學(xué)生作為主要目標(biāo)，堅(jiān)持以生為本的原則對教學(xué)模式進(jìn)行創(chuàng)新，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)。另外，在教學(xué)活動中，教師應(yīng)當(dāng)鼓勵學(xué)生自主完成學(xué)習(xí)任務(wù)，在課前預(yù)習(xí)、課堂教學(xué)以及課后復(fù)習(xí)階段，均應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮學(xué)生的主體性作用。

（二）啟發(fā)性原則

部分教師長期受到傳統(tǒng)教學(xué)理念和教學(xué)模式的影響，在課堂教學(xué)中很難與學(xué)生平等交流，造成學(xué)生對教師產(chǎn)生畏懼心理。對此，在思維可視化視角下，在高中物理插圖教學(xué)中，教師應(yīng)當(dāng)致力于為學(xué)生營造輕松、愉悅的課堂氛圍，并采用啟發(fā)式教學(xué)模式，鼓勵學(xué)生之間根據(jù)插圖內(nèi)容相互討論，自主解決課堂學(xué)習(xí)中所遇到的各類問題。

（三）漸進(jìn)性原則

高中物理學(xué)習(xí)是一個持續(xù)深入的過程，因此，在插圖教學(xué)中，教師應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持漸進(jìn)性原則。教師應(yīng)將高中物理學(xué)習(xí)劃分為多個階段，并根據(jù)各階段學(xué)習(xí)任務(wù)、學(xué)習(xí)重點(diǎn)以及學(xué)習(xí)難度制訂教學(xué)目標(biāo)。教師應(yīng)當(dāng)根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)需求、學(xué)習(xí)能力設(shè)計(jì)開展課堂教學(xué)活動。另外，需要注意的是，在高中物理教材中，插圖內(nèi)容比較多，不同章節(jié)的學(xué)習(xí)難度有所不同，因此，教師應(yīng)當(dāng)將插圖教學(xué)內(nèi)容劃分為多個層次，堅(jiān)持由易至難的原則開展插圖教學(xué)，保證教學(xué)內(nèi)容的層次性，為學(xué)生打造高效課堂[2]。

三、思維可視化視角下高中物理插圖教學(xué)策略

（一）利用教材插圖，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

在高中物理教學(xué)中，部分物理知識比較抽象，如果教師僅采用文字描述的方式，則學(xué)生的理解難度較大，學(xué)習(xí)積極性會降低。而教材中的插圖內(nèi)容具有多元化特征，教師要引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注插圖內(nèi)容，并充分利用插圖資源對教學(xué)方式進(jìn)行創(chuàng)新，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為學(xué)生打造高效課堂。教師應(yīng)當(dāng)充分利用教材中的插圖，鼓勵學(xué)生觀察插圖，根據(jù)插圖內(nèi)容進(jìn)行思考。插圖中的文字描述部分，有很多知識點(diǎn)與學(xué)生的日常生活密切相關(guān)，教師可通過采用插圖形式展示出生活情境，加深學(xué)生的理論知識和認(rèn)知程度，不斷開發(fā)并提高學(xué)生的思維能力。

（二）圍繞插圖設(shè)置情境，幫助學(xué)生加深理解

對于高中生而言，物理學(xué)科的學(xué)習(xí)難度比較大，學(xué)生在學(xué)習(xí)、理解和吸收物理知識時面臨很多挑戰(zhàn)。對此，教師應(yīng)圍繞插圖設(shè)置情境，使學(xué)生在情境中了解和學(xué)習(xí)物理知識。物理知識源于日常生活，同時也服務(wù)于日常生活。教師應(yīng)充分利用教材中的插圖，為學(xué)生設(shè)置生活化的教學(xué)情境，便于學(xué)生更好地理解物理知識，提升學(xué)習(xí)效率。

以魯科版高中物理選擇性必修一“動量守恒定律及其應(yīng)用”一課為例，通過對圖1進(jìn)行觀察，可以看到兩個人穿著滑冰鞋站立在滑冰場上，互相推動后朝相反方向滑去。對此，教師可設(shè)計(jì)游戲情境，讓同桌面對面站立，輕輕推對方。此時，同桌二人均能夠感受到力的相互作用。由此可見，教師圍繞圖片創(chuàng)設(shè)情境，能夠加深學(xué)生對知識的理解。

圖1 互相推動后朝相反方向滑去

（三）利用插圖引導(dǎo)交流，鼓勵學(xué)生獨(dú)立思考

物理教材插圖可直觀地展示出復(fù)雜的物理現(xiàn)象，便于學(xué)生理解和記憶，降低學(xué)習(xí)難度。對此，教師可利用插圖鼓勵學(xué)生之間相互討論學(xué)習(xí)生活中的物理現(xiàn)象。

比如，在魯科版高中物理必修三“靜電的產(chǎn)生及微觀解釋”一課的教學(xué)中，教師可以要求學(xué)生觀察圖2靜電現(xiàn)象，相互溝通交流，分享生活中常見的靜電現(xiàn)象。比如，有的學(xué)生說人在用梳子梳理頭發(fā)時，有時頭發(fā)會隨著梳子豎立，這就是靜電現(xiàn)象。還有的學(xué)生說雷聲也屬于靜電現(xiàn)象。通過交流，學(xué)生加深了對相關(guān)內(nèi)容的理解。

圖2 梳頭發(fā)的塑料梳可吸起細(xì)小紙屑

（四）利用圖片解析物理難點(diǎn)，提高學(xué)習(xí)效率

在高中物理教材中，很多插圖內(nèi)容介紹的是物理知識的原理，其作用在于為學(xué)生解釋復(fù)雜的物理現(xiàn)象，揭示物理原理。在當(dāng)前的物理教材中，插圖內(nèi)容豐富多彩，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不僅能建構(gòu)復(fù)雜的物理知識，還能將抽象的物理知識轉(zhuǎn)變?yōu)榭陀^生動、有跡可循的生活化內(nèi)容。因此，教師在教學(xué)過程中需充分利用插圖資源，幫助學(xué)生降低學(xué)習(xí)難度，提升學(xué)習(xí)效率。

以魯科版高中物理選擇性必修二“洛侖磁力”一課為例，學(xué)生對洛侖磁力的理解難度比較大。此時，教師可以引導(dǎo)學(xué)生觀察插圖。學(xué)生通過教材中的插圖內(nèi)容，可直觀地觀察到物理現(xiàn)象。同時，教師要利用圖片為學(xué)生詳細(xì)講解相關(guān)知識，從而達(dá)到事半功倍的效果。

（五）借助插圖開展實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力

在高中物理教學(xué)中，教師應(yīng)將實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為基礎(chǔ)課程內(nèi)容，在思維可視化視角下，鼓勵學(xué)生借助插圖開展實(shí)驗(yàn)、自主探究，達(dá)成創(chuàng)新意識的培養(yǎng)和能力的提升。高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)呈現(xiàn)一定的系統(tǒng)性，其內(nèi)容通常包括以下幾點(diǎn)：第一，實(shí)驗(yàn)原理講述。在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師需為學(xué)生詳細(xì)講解物理原理，引導(dǎo)學(xué)生開展物理實(shí)驗(yàn)探究，要求學(xué)生深入思考復(fù)雜的物理原理，奠定物理實(shí)驗(yàn)順利開展的基礎(chǔ)。第二，實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備。高中物理知識點(diǎn)十分豐富，在很多知識點(diǎn)教學(xué)中均需開展物理實(shí)驗(yàn)，不同物理實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容和目標(biāo)均有所不同，因此，教師應(yīng)當(dāng)根據(jù)教學(xué)要求做好準(zhǔn)備工作。第三，設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)是十分重要的內(nèi)容，只有保證實(shí)驗(yàn)方案的科學(xué)性和合理性，才能夠確保物理實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蝽樌_展。第四，實(shí)驗(yàn)操作。教師應(yīng)鼓勵學(xué)生自主完成物理實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過程中與其他同學(xué)相互合作，培養(yǎng)學(xué)生動手實(shí)踐能力以及合作能力。第五，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果做出總結(jié)[3]。

例如，在魯科版高中物理選擇性必修三“用油膜法估測油酸分子的大小”一課的教學(xué)中，教師可要求學(xué)生觀察圖3——粗略測量油酸分子直徑的示意圖完成實(shí)驗(yàn)。物理實(shí)驗(yàn)的復(fù)雜程度比較高，學(xué)生需根據(jù)上述內(nèi)容做好準(zhǔn)備，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并自主參與實(shí)驗(yàn)。在此過程中，教師通過插圖教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生觀察插圖內(nèi)容了解實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法，充分展現(xiàn)出教材插圖的視覺效果，使得整個實(shí)驗(yàn)過程清晰明了，便于學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)步驟，順利開展實(shí)驗(yàn)。

圖3 粗略測量油酸分子直徑的示意圖

（六）引導(dǎo)學(xué)生制作插圖，幫助學(xué)生拓展思維

在高中物理教學(xué)中，各個章節(jié)中所包含的物理知識點(diǎn)均比較多，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中容易出現(xiàn)遺漏。在思維可視化視角下，教師可充分利用教材中的插圖，采用插圖教學(xué)方式，使復(fù)雜的物理問題迎刃而解。有很多物理現(xiàn)象是肉眼觀察不到的，對此，教師可以將這些物理現(xiàn)象設(shè)計(jì)成形象化插圖，配以便于理解的圖像和分明的顏色搭配，為學(xué)生直觀地展示物理現(xiàn)象。對此，教師應(yīng)當(dāng)從思維可視化視角下思考和建構(gòu)高中物理插圖教學(xué)，合理應(yīng)用教材中的插圖，堅(jiān)持將學(xué)生作為課堂主體，鼓勵學(xué)生觀察教材插圖，并在自行思考后繪制插圖內(nèi)容。

比如，在魯科版高中物理必修三“電場與電場強(qiáng)度”一課的“電荷間的電場分布實(shí)驗(yàn)”中，電場線并非實(shí)際存在，而是一種為描述電場而假想的線。在本節(jié)課的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師可先讓學(xué)生觀察圖4，了解電場線的分布情況，并模擬繪制插圖，幫助學(xué)生加深對電場線的理解程度。

圖4 電荷間的電場分布模擬

結(jié) 語

本文對思維可視化視角下的高中物理插圖教學(xué)策略展開了詳細(xì)探究，并將魯科版教材作為研究對象，提出了相關(guān)的教學(xué)策略。教師通過應(yīng)用插圖教學(xué)方式，可引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主思考和探究，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。因此，在高中物理教學(xué)中，教師必須充分挖掘插圖所潛在的教學(xué)功能，用好教材插圖，為學(xué)生打造高效課堂。