知識可視化在中學物理習題教學中應用的必要性和可行性分析

陳鋒 普麗華 葛桂賢

摘 要：本文以學生在解答題目過程中出現問題的情況為出發點，究其根源，從習題教學的可視化入手，通過調查問卷的形式，對知識可視化在中學物理習題教學中應用的必要性和可行性進行分析，同時對教師習題教學以及如何幫助學生理清題目，從知識可視化的角度上給出了建議。

關鍵詞：知識可視化；中學物理；習題教學

1 緒論

物理習題教學是中學物理教學中不可或缺的重要部分，但是現有流行的習題教學模式的弊端顯而易見。第一，通過教師對知識點的復述以及對典型例題的講解，然后總結這一類型題目的規律，形成一個模式，再讓學生去做變式練習。這一過程中，教師做了充分的引導，但是學生自主構建知識系，總結解題方法和規律的程度不夠，這與新課標要求不相符合，難以培養學生自主分析問題、解決問題的能力[ 1 ]。第二，很多教師追求題海戰術，追求一步到位，這一過程忽略了培養學生良好審題和解題的習慣，導致學生從審題就開始出現錯誤，套用解題模式規律就無從說起了。

2 現狀分析

現今也有大量的研究者針對如何改善習題教學效果進行研究。有研究認為，效果不理想的有一部分原因來自于習題本身過于抽象化、固定化和試題化[ 2 ]，導致物理學習脫離生活，不利于學生開放性思維的培養以及導致學生機械的記憶解題步驟，缺乏對物理概念、規律和模型的掌握。針對這些問題，有研究者給出了相應的解決思路，即要精選習題，創設物理情景，對物理過程進行有效的分析，要及時進行拓展訓練并且注重評價與反饋[ 3 ]；還有人提出對于一道經典例題，可以采取一題多問和一題多答的形式 [ 4 ]。

我們認為學生之所以認為解物理題難，主要是思維方式上存在問題，而思維過程隱存在學生的腦中，這就導致學生的思維缺陷很難顯現出來，教師就很難對癥下藥，解決學生的困惑。如果將知識可視化運用到習題講解的過程中，選取思維導圖這種可視化模式，可能會有助于構建解題思路，實現思維和知識的可視化[ 5 ]，運用知識可視化梳理題目條件有助于學生理解題目意思，抓住關鍵條件，減少因為審題而出現的錯誤。我們通過教學實踐還發現，解錯題的源頭在于審題。學生由于審題不仔細導致解錯題而失分的現象，不可忽視。

但是把知識可視化運用到習題教學中的這種模式，教學效果也需要大量的教學實驗之后方能體現出來，而且學生是否能接受這種教學模式也是一個問題所在。

本文提到的知識可視化在物理習題教學中的應用，實質上是想讓學生借助知識可視化手段清晰地理解老師的解題思路，達到自我總結解題方法的目的。我們通過問卷調查的形式，對學生是否具備接受這一教學方式的條件進行調查分析，希望為準備從事這方面研究的研究者給予一些幫助。

3 調查對象和調查內容

本問卷調查的對象是石河子市第三中學初三年級的5個平行班，共計210名學生。調查問卷的設計共12道題目，其中10道單選題，1道多選題以及1道開放性題目。其中第1、2、3、4題的設計意圖是考察學生對知識可視化的認識程度，第5、6、7、8、9題考察學生對習題題目信息的把握情況，第10、11題是調查學生對將知識可視化運用到習題教學中的興趣程度，第12題是考察學生是否擁有將普通題目轉化為知識可視化模式的能力。

4 調查結果分析

針對問卷的第一部分考察學生對知識可視化的認識程度，有56.67%的學生認為思維導圖更能激發自己的學習興趣，18.57%的同學選擇了概念圖這一表達方式，這說明有75.24%的學生認可知識可視化這一教學模式能為他們帶來更多的興趣，并且74.76%的學生是了解思維導圖這種可視化工具的，這說明學生認為知識可視化能為他們帶來學習興趣不完全因為這是一種新鮮的方法； 有54.76%的學生是從教師運用知識可視化手段總結知識點的時候接觸的知識可視化，還有11.43%的學生在習題講解時見到老師使用過，只有5.71%的學生完全沒有見過知識可視化的手段，不排除上課不認真聽講以及完全不了解知識可視化是什么的學生，這說明課堂是學生對知識可視化認知的主要來源；對于有沒有獨立嘗試使用知識可視化手段，沒有過的只占2.86%，也就是說幾乎所有的學生都具備接受可視化教學以及使用可視化的能力，但是值得注意的是，12.38%的學生是將知識可視化運用到了預習新知、65.71%的學生是將可視化手段運用在復習知識的過程中，也就是常說的總結知識點當中。有16.19%的學生在解答習題的時候運用過知識可視化，這也表明了教師有過無意識的培養學生運用知識可視化手段幫助學習的能力，但是沒有將這一方法強調出來，甚至運用到處理習題當中。

我們對數據進行了統計處理，結果如下：

總結來說，知識可視化對于學生來說不算新鮮，而且學生會對這種教學模式更感興趣，教師在教學過程中也無意識的使用或者灌輸過知識可視化的方法，學生也完全具備接受和使用這種教學方法的能力，但是值得注意的是，教師沒有有意識的將知識可視化運用到習題教學中，對于教師和學生來說都算是一個新嘗試，筆者認為可以作為一項研究展開。

只有4.29%的學生從來不會因為審題不完全而做錯題目，有15.24%的學生經常會因為審題不仔細，沒有抓住關鍵信息、隱藏信息等導致缺少條件做錯題目，63.81%的學生偶爾會出現這種情況，這一結果表明若減少學生審題的失誤，學生解答題目的正確率會提高很多；91.90%的學生覺得挖掘出有效信息對正確解題是很有幫助很有必要的；在面對長文字題目時，68.1%的學生選擇用筆在題目中畫出來，13.33%的學生會將條件逐條寫在草稿上，尋找其中的關聯，剩下的學生則對審題沒有太多的認識。

有意思的是，對比之前是否出現因為審題不仔細導致審題錯誤的調查結果來看，不難看出其中的關聯，我們會發現16.19%的學生選擇記憶或者無所謂審題和15.24%的經常審題錯誤形成了關聯，同樣，偶爾會出現審題失誤的學生都有較好的習慣去勾畫出題目的關鍵信息，羅列在草稿上的同學由于找到了條件的關聯，幾乎不會出現審題上的失誤。相信這對教師的教學會有所幫助。

回到數據中，我們看到52.38%的學生嘗試過把題目中的條件去進行關聯，尋找其中的聯系，也有42.86%的學生沒有做過這件事情；而對于純文字的題目和經過知識可視化展現出來的有結構題目，54.29%卻更傾向于更為常見的純文字的題目，這其實也不難理解，因為知識可視化在習題中的應用并沒有推廣，也就是說，學生還沒有真正的接觸過，也沒有嘗到這種方式的教學帶來的甜處，這也需要我們研究人員大膽的進行嘗試。

總結來說，學生能正確解答習題，不完全依賴于知識點的掌握情況，審題技巧也尤為關鍵，這一技巧包含了審題習慣、挖掘關鍵信息和關聯各項條件，知識可視化手段將三者融合在了一起，這需要教師深入探討知識可視化手段的運用，然后在教學中突出，教授給學生，達到習題教學的效果。

在問卷的末尾也對學生對知識可視化手段的興趣程度做了調查統計。有77.14%的學生對這一手段有興趣；學生在構建知識框架時使用知識可視化手段的呼聲最高，挖掘題目已知條件是相對來說最不受歡迎的，這也再一次表明了學生更習慣于接受已經長時間使用的方式方法，缺少了對新鮮事物的敏感性，甚至是缺少創新思維。

在問卷的最后一道開放性設計題目，筆者選擇了一段較為簡單的對透鏡的解釋文段，要求答卷者把這段文字用知識可視化的手段展示出來，認真完成了題目的同學共137名，占65.24%，不理解題目意思的有38名，占18.10%，完全沒寫的共35名，占16.67%.本道題目的目的在于考察學生是否擁有將普通題目轉化為知識可視化模式的能力，結果表明大部分學生具備這一能力，但是就答卷的情況來看，在認真填寫的137名同學中，做的好的同學并不多。

5 結論與展望

知識可視化在習題教學中的應用從一個新的角度對習題教學進行了建議，培養學生審題的習慣，教授學生處理題目條件的能力，引導學生進行條件的串聯整合等都能體現其中，同時培養了學生自身建構解題思路、規避思維漏洞的能力，不斷追求解答題目的規范性和嚴謹性。

希望這篇文章能對提升習題教學效果做出貢獻，也希望有研究者能進一步對知識可視化在物理習題教學中的應用做出研究。

參考文獻：

[1]楊志明，何蓁. 中學物理習題教學設計中存在的問題及其對策[J]. 當代教育論壇（學科教育研究），2008（11）：97-98.

[2]戴宗燕. 提高初中物理習題課教學效果的策略[J]. 新課程（中學），2016（10）：85-87.

[3]牛蕾. 試論提高高中物理習題教學有效性的對策[J]. 中國培訓，2017（4）：182.

[4]王文. 中學物理習題教學的課堂有效性及實例[J]. 昭通師范高等專科學校學報，2010，32（S1）：46-50.

[5]莊祝全. 思維導圖在高中物理習題教學中的應用探究[J]. 湖南中學物理，2016，31（4）：86-87.