思維可視化：搭建高效初中物理課堂的“扶梯”

黃星高

摘 ? 要：隨著新課程改革的不斷發(fā)展，初中物理教學(xué)也需要因時而變，通過多樣化的手段搭建高效初中物理課堂。因此，物理教師必須要改變教師的“教”，從而促使學(xué)生更好的“學(xué)”，不斷提升學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。在這個過程中，思維可視化發(fā)揮著重要的作用。在初中物理課堂教學(xué)過程中運用思維可視化，能夠?qū)⒊橄?、?fù)雜的物理知識具體化、形象化、直觀化，達到化繁為簡的目的，激發(fā)學(xué)生物理學(xué)習(xí)的積極性和主動性，有效提升物理課堂教學(xué)的質(zhì)量。文章旨在圍繞思維可視化這個核心，就思維可視化如何搭建高效初中物理課堂進行深入的研究。

關(guān)鍵詞：思維可視化；初中物理；初中物理課堂

初中物理新課程標準指出，物理課程應(yīng)該提倡學(xué)習(xí)方式的多樣化，“改革以書本為主、實驗為輔的教學(xué)模式，提倡多樣化的教學(xué)方式，鼓勵將信息技術(shù)滲透于物理教學(xué)之中。”在新課程改革背景下，初中物理教學(xué)的思維可視化發(fā)揮著重要的作用[ 1 ]。在初中物理教學(xué)過程中進行思維可視化，能夠運用一系列圖示技術(shù)將本來不可忽視的思維清晰地呈現(xiàn)在學(xué)生面前，將應(yīng)隱形的知識變得顯性化、可視化，便于學(xué)生思考、理解和交流。因此，在初中物理教學(xué)過程中，物理教師要善于借助畫圖、操作和語言表達，促使學(xué)生的物理思維充分展現(xiàn)，成就物理教師的“教”和學(xué)生的“學(xué)”。下面，筆者就圍繞初中物理課堂教學(xué)中的“思維可視化”進行深入介紹。

1 ?初中物理課堂的教學(xué)現(xiàn)狀

作為基礎(chǔ)教育的重要學(xué)科，初中物理教學(xué)能夠促使初中生在物理學(xué)科的熏陶下掌握基礎(chǔ)的物理知識，實現(xiàn)思維能力、探索能力、實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)[ 2 ]。然而，從當前初中物理課堂的教學(xué)現(xiàn)狀來看，物理教學(xué)的實際與物理新課程標準的要求，仍然存在諸多問題。

1.1 ?忽視學(xué)生差異，教學(xué)步伐統(tǒng)一

初中生身上展現(xiàn)出明顯的發(fā)展差異性和發(fā)展不均衡性，這就意味著物理教師要對學(xué)生群體進行深入的分析，貫徹分層思想，兼顧各個學(xué)生群體的物理學(xué)習(xí)情況。然而，當前很多物理教師并沒有注重學(xué)生的差異性，而是將學(xué)生視為一個無差別的整體，在教學(xué)過程中步伐過于統(tǒng)一。

1.2 ?教學(xué)方法單一，學(xué)生興趣不足

在新課程改革背景下，教學(xué)方法的多樣性導(dǎo)致初中物理課堂教學(xué)展現(xiàn)出更多的活力。然而，當前很多物理教師在教學(xué)過程中采取的教學(xué)方法比較單一，也不能夠主動掌握其他教學(xué)方法。這種情況下，物理課堂的活性不足，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不足。

1.3 ?評價方式單調(diào)，學(xué)生自主不足

評價活動是初中物理課堂教學(xué)的重要組成部分，對于學(xué)生進行評價的過程中，教師和學(xué)生的成長是顯而易見的。然而，當前很多教師在評價的過程中采取的評價方式過于單調(diào)，不能突出學(xué)生的自主，導(dǎo)致學(xué)生的滿足感和自豪感不強。

2 ?雙減背景下思維可視化搭建高效初中物理課堂的策略

作為一門自然科學(xué)基礎(chǔ)課程，物理對于學(xué)生的成長和發(fā)展至關(guān)重要。在雙減背景下，物理課堂教學(xué)也需要貫徹雙減理念，實現(xiàn)減負增效的目的。在這個過程中，物理教師要將思維可視化放置在第一位，將物理知識顯著化，促使學(xué)生能夠直觀性地感知物理知識，從而構(gòu)建高效初中物理課堂。對此，初中物理教師要認真學(xué)習(xí)雙減政策，不斷探索物理課堂教學(xué)中的思維可視化策略，促使物理課堂展現(xiàn)出豐富的活力。

2.1 ?創(chuàng)設(shè)直觀情境，攻克教學(xué)難點

情境教學(xué)法是一種新型教學(xué)模式，能夠?qū)⒅R與情境融合起來，促使學(xué)生在一種輕松愉悅的氛圍中獲取知識。在初中物理課堂教學(xué)過程中創(chuàng)設(shè)一定的情境，能夠激發(fā)初中生物理學(xué)習(xí)的情趣和動力，強化初中生對于物理知識的把握。毫無疑問，物理是一門邏輯性比較強的學(xué)科，對于初中生的思維邏輯提出了很大的挑戰(zhàn)，導(dǎo)致很多知識在物理學(xué)習(xí)的過程中遇到很多問題和困難，物理成績不理想。在這個過程中，創(chuàng)設(shè)直觀情境則能夠在一定程度上解決問題。因此，在初中物理課堂教學(xué)過程中，教師可以創(chuàng)設(shè)直觀情境，促使學(xué)生在深入情境的過程中直觀性地學(xué)習(xí)物理知識，幫助學(xué)生攻克重難點。

【案例】“凸透鏡成像的規(guī)律”的思維可視化教學(xué)——凸透鏡的自述

探究凸透鏡成像的規(guī)律主要促使學(xué)生在科學(xué)探究的過程中找出凸透鏡成像的規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的方法，提升學(xué)生理解物理規(guī)律、運用分析解決問題的能力。為了實現(xiàn)凸透鏡成像規(guī)律的思維可視化，物理教師利用交互式電子白板設(shè)置凸透鏡的自述小環(huán)節(jié)，創(chuàng)設(shè)直觀的蠟燭透過凸透鏡情境，引導(dǎo)學(xué)生在觀看情境的過程中進行思考。

如圖1，凸透鏡的自述：我是一面很特殊的鏡子，雖然不如魔鏡王后的魔鏡那般神秘，但是我也有自己的小秘密。當你在我的面前放置一根蠟燭之后，蠟燭的光透過我照射在墻上，墻上的蠟燭會展現(xiàn)出什么樣子呢？是否和真實的蠟燭一樣呢？不妨來猜一猜吧！

顯然，在上述直觀情境創(chuàng)設(shè)的過程中，物理教師通過交互式電子白板將凸透鏡和蠟燭的情境直觀展示出來，促使學(xué)生在觀察閱讀凸透鏡的自述的過程中，根據(jù)凸透鏡提出的問題，結(jié)合自己的生活經(jīng)驗進行思考，蠟燭透過凸透鏡后到底呈現(xiàn)出什么狀態(tài)。相比較教師通過語言進行情境的創(chuàng)設(shè)，通過動態(tài)畫面進行展示，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)趣味，讓學(xué)生的思維看得見、摸得著，更能夠激發(fā)學(xué)生猜想的主動性，促使學(xué)生在頭腦中模擬蠟燭的最終狀態(tài)，最后通過學(xué)生真實的實驗驗證自己的猜想。

2.2 ?提供形象材料，強化自主探究

初中物理課程標準指出，“實驗教學(xué)是物理教學(xué)的重要組成部分，是落實物理課程目標，全面提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要途徑。”對于初中生而言，實驗是促使其直觀性掌握知識的有力途徑，也是實現(xiàn)思維可視化的有效場所。利用思維可視化構(gòu)建初中物理高效課堂的過程中，教師要為學(xué)生提供形象材料，促使學(xué)生能夠利用材料進行自主探究，進而在自主探究的過程中掌握物理知識，培養(yǎng)學(xué)生的自主探究能力，讓學(xué)生在自主操作的過程中將物理知識變得具體化、形象化。

【案例】“研究杠桿的平衡條件”的思維可視化教學(xué)——杠桿的左右手

探究杠桿的平衡條件通過實驗，讓杠桿在水平位置平衡，了解到設(shè)計實驗探究的科學(xué)思想。與此同時，學(xué)生在自主探究的過程中獲得杠桿平衡條件，理解杠桿平衡狀態(tài)的基本含義。在探究的過程中，物理教師為學(xué)生提供了相應(yīng)的探究材料，鼓勵學(xué)生自主探究。

如圖2，同學(xué)們，大家小時候玩過蹺蹺板，就是典型的杠桿。大家結(jié)合自己小時候玩蹺蹺板的經(jīng)歷，想一想蹺蹺板在什么時候能夠保持平衡呢？現(xiàn)在，用圖3帶有等分刻度的均質(zhì)木尺代替蹺蹺板，用鉤碼代替人，和杠桿、彈簧測力計、鉤碼和細繩一起組隊，探索杠桿平衡的秘密吧！

在上述教學(xué)過程中，物理教師向?qū)W生提供了杠桿、彈簧測力計、鉤碼和細繩等實驗材料，鼓勵學(xué)生操作杠桿、彈簧測力計、鉤碼和細繩，探究杠桿平衡的條件。在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生能夠自主操作，最終認識到杠桿平衡的條件是F1L1=F2L2。整個過程中，實驗材料能夠被學(xué)生清晰可見，而在自主探究的過程中，學(xué)生的探究過程和探究思維也清晰可見。

2.3 ?設(shè)計思維導(dǎo)圖，實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)

近年來，思維導(dǎo)圖作為一種十分有效的教學(xué)工具逐漸與初中物理教學(xué)融合起來。在思維導(dǎo)圖的幫助下，初中生能夠理清思路、形成邏輯，更好地掌握物理知識。對此，初中物理教師在教學(xué)活動中可以利用色彩、圖形、線條、箭頭、分支、聯(lián)想等對思維導(dǎo)圖進行深入的介紹，促使初中生在物理學(xué)習(xí)的過程中使用和設(shè)計思維導(dǎo)圖，利用直觀性的思維導(dǎo)圖實現(xiàn)思維的可視化，促使學(xué)生對于物理知識具備清晰的信息認識，從而實現(xiàn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。

【案例】“浮力”的思維可視化教學(xué)——神奇的思維導(dǎo)圖

浮力是初中物理教學(xué)的重點內(nèi)容，同時也是學(xué)生學(xué)習(xí)的一個重難點。在浮力章節(jié)的學(xué)習(xí)過程中，物理教師可以鼓勵學(xué)生梳理浮力相關(guān)的知識，通過思維導(dǎo)圖的方式呈現(xiàn)出來，具體內(nèi)容如圖4。

在上述教學(xué)過程中，物理教師在教學(xué)結(jié)束之后，鼓勵學(xué)生對浮力的知識進行回顧，立足浮力這個主題，將章節(jié)所學(xué)知識通過思維導(dǎo)圖的方式呈現(xiàn)出來。在構(gòu)建思維導(dǎo)圖的過程中，學(xué)生能夠?qū)⒛X海中關(guān)于浮力的相關(guān)知識進行分類，條理清晰地呈現(xiàn)出來，展現(xiàn)自己的知識結(jié)構(gòu)。通過這樣的方式，學(xué)生的思維通過思維導(dǎo)圖展現(xiàn)出可視化的特點。

2.4 ?優(yōu)化評價方式，構(gòu)建高效課堂

優(yōu)化評價方式，促使評價活動更好地實現(xiàn)其功能，這是當前物理課堂教學(xué)需要達成的目的之一。在思維可視化理念下，優(yōu)化評價方式能夠促使初中物理課堂變得透明，促使學(xué)生的成長和發(fā)展變得看得見、摸得著[ 3 ]。因此，在初中物理課堂教學(xué)的過程中，物理教師要注重優(yōu)化評價方式，不斷學(xué)習(xí)多樣化的評價方式，從而有效構(gòu)建高效物理課堂。在這個過程中，物理教師要從學(xué)生的實際出發(fā)，在多樣化的評價過程中激發(fā)學(xué)生物理學(xué)習(xí)的積極性和主動性，促使評價活動也變得量化，貫徹思維可視化。

【案例】“液體壓強的規(guī)律”的思維可視化教學(xué)——評價的技巧

液體壓強的規(guī)律主要促使學(xué)生在操作的過程中了解液體內(nèi)部壓強的規(guī)律，在探索的過程中，物理教師設(shè)計了通關(guān)小任務(wù)，如表1，根據(jù)學(xué)生在通關(guān)任務(wù)中的表現(xiàn)對于學(xué)生進行評價。

在上述教學(xué)過程中，教師圍繞液體壓強的規(guī)律設(shè)計相關(guān)的任務(wù)，運用積星制的評價方式。當學(xué)生完成相關(guān)的任務(wù)之后，教師對于學(xué)生完成任務(wù)的具體情況進行賦分。最終，教師對于積分最高的學(xué)生進行獎勵。在積星制評價方式之下，初中物理課堂教學(xué)呈現(xiàn)出高效化的特點。與此同時，積星也能夠促使學(xué)生的表現(xiàn)可見。

3 ?結(jié)語

物理學(xué)科是一門邏輯性極強的學(xué)科，對于初中生的邏輯思維能力提出了要求。在初中物理課堂教學(xué)過程中使用思維可視化，能夠促使初中生的邏輯思維能力優(yōu)先展現(xiàn)出來。作為基礎(chǔ)教育的一種重要教學(xué)技術(shù)，思維可視化能夠減輕初中生的物理學(xué)習(xí)負擔，促使初中生在學(xué)習(xí)的過程中有效掌握數(shù)學(xué)知識，實現(xiàn)初中生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。 因此，初中物理教師要重視思維可視化在初中物理課堂教學(xué)中的應(yīng)用，不斷創(chuàng)新思維可視化在物理課堂中的呈現(xiàn)方式，促使初中生在物理學(xué)習(xí)的過程中高效學(xué)習(xí)。更為重要的是，初中物理教師還要轉(zhuǎn)變自己的物理教學(xué)理念，促使物理教學(xué)直觀化。

參考文獻：

［1］ 李宗海.思維可視化：初中物理課堂教學(xué)的重建[J].基礎(chǔ)教育研究，2019（17）：77-78.

［2］ 蔣莉，楊瑞紅，劉嵐.思維可視化技術(shù)促進學(xué)生物理思維能力的提高[J].中國多媒體與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)學(xué)報（中旬刊），2020（4）：199-201.

［3］ 管佩磊，王勝華.基于核心素養(yǎng)的物理課堂思維可視化探索[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2021，50（2）：3-5.