思維可視化：初中物理課堂教學的創新實踐

江蘇省常州市武進區前黃實驗學校 魏良發

物理學科兼具思維性和實驗性等特征，教師在教學設計時引入可視化模式，能夠為學生帶來更多直觀學習契機，順利啟動學生學習思維。教師利用可視化手段將學科知識做形象、直觀、生動處理，能夠將復雜的物理思維變得可理解、可觀察，為學生順利進入學科核心創造良好條件。教師設計可視化、教學執行可視化、教學訓練可視化，教師從不同教學環節展開設計，能夠有效激發學生學科思維，形成諸多教學成長點。

一、教學設計可視化，激發學生直觀思維

教學設計環節，教師借助媒體、實物、實驗等手段創設教學情境，對學生形成感官刺激，讓學生順利啟動學科思維，自然進入到學科學習環節。教師推出可視化教學手段，學生接受起來沒有認知障礙，其助學效果會更為顯著。

1.內容可視整合。

物理教學內容處理時，教師要有整合優化意識，對教材內容深度研究，做出必要的增刪處理，如果能夠將具體的操作過程以直觀形式呈現出來，讓學生了解內容的關聯性，就可以給學生帶來更多學習啟示。物理知識呈現系統性，教師借助一些可視化手段做展示和梳理，讓學生經歷物理知識的生發過程，學生從可視化操作中建立起來的學科認知會更為深刻。

教師在教學設計和執行環節，利用多種可視化手段做設計和輔助，都能夠產生豐富激發效果，讓學生在更直觀學習條件下展開操作和體驗。在教學《聲音的產生與傳播》這節內容時，教師先推出展示實驗，利用身邊物品敲打、摩擦，獲得一些聲音，并組織學生對不同物體聲音傳播形式做研究，學生都能夠積極回應，在實驗操作中逐漸進入學科核心。如聲音在金屬中的傳播、在水中的傳播。教師推出實驗進行探索，學生參與實驗的主動性很高，并對實驗現象做歸結分析，逐漸獲得學科認知。教師借助身邊物品做實驗操作，其可視度很高，學生接受很自然。教師要求學生針對觀察做深度思考，給學生提供認知內化機會，其操作效果也更為豐富。教師只是選擇一些生活實驗做學習內容，便將學生帶入聲音產生和傳播學習環節，其學習體驗更為鮮活。教師對學生學習認知基礎有比較清晰的把握，給學生提供更多學習體驗機會，讓學生結合生活實驗展開思考和探索，不僅直觀形象，還能夠啟動其抽象學習思維。

2.程序可視設計。

物理學科教學程序設計時，教師需要引入一些模式程序，在具體處理時，需要有透明化的意識，讓學生了解教學程序的優化過程，明確教學重點難點，這樣可以引發學生的學習主動性。教學情境設置、教學目標投放、教學案例分析、教學訓練設計、教學實踐延伸等，都屬于教學程序內容，教師在具體處理時，需要給學生做出清晰展示和交代，讓學生了解教學程序的安排，這樣能夠讓學生主動參與到學習活動中。

可視化設計需要多種輔助手段的介入，教師要做好多重篩選，以提升教學適合性，為教學程序順利打開創造條件。在教學《汽化和液化》時，教師先組織學生做實驗觀察：水的沸騰，這是水的汽化變化。觀察之后展開討論：沸騰和蒸發有什么樣的區別和聯系？學生進入觀察環節，對水沸騰生發的蒸氣做冷卻，可以快速得到一些水滴。蒸發是看不到的汽化現象。在這個教學設計中，教師直接展示實驗過程，給學生提出觀察任務，要求學生在觀察中做分析，讓學生自然展開深入思考和研究。這個操作過程帶有可視性，學生學習思維順利啟動，其互動交流也很順暢。一個實驗觀察活動，將學生帶入特定學習情境之中，在可視化觀察學習中完成認知內化。教師沒有投放更多教學環節，只是圍繞一個實驗推開教程，減少了一些過渡環節，形成豐富學習激發動力，讓課堂學習呈現高效性。

二、教學執行可視化，提升學生構建思維

教學執行過程中啟動可視化方案，能夠給學生帶來更多思維構建的契機，教師要做好教程設計和引導優化，為學生提供更多學法支持，在師生互動交流中建立學科認知基礎。教師進入教學程序后，讓學生帶上明確的任務展開學習，能夠激發學生學習主動性。

1.實驗可視組織。

物理實驗內容眾多，教師需要做可視化設計和操作，讓學生自覺參與到實驗環節，在實踐體驗中建立學科認知基礎。實驗材料準備、實驗程序設計、實驗方法應用、實驗結論分析、實驗延伸訓練等內容，都可以用可視化手段加以展示和投放，讓學生自然進入到實驗操作環節，在具體操作過程中建立實驗認知。學生參與實驗操作活動，其思維順利啟動，教與學達成更多和諧。

教師組織學生參與實驗操作時，要先做實驗介紹，如果能夠利用直觀性手段展開操作，學生接受會更為自然。在教學《光的直線傳播》時，教師推出一系列小實驗，讓學生做實際操作：光在同種且均勻介質中是沿直線傳播的，利用身邊的材料做實驗驗證。學生有激光燈，對清水、玻璃、塑料等介質做實驗探索，對光線直線傳播做實驗驗證處理。經過一番操作，學生逐漸形成有形認知。在這個教學設計環節，教師要求學生做直觀操作，對光線傳播路徑做研究，給學生創造更多自主選擇的權利，學生借助這些直觀性實驗展開操作，獲得最直接的學習認知。學生對直觀性實驗操作有特殊參與興趣，教師做出針對性設計，為學生提供更多實踐探索機會，其可視化特點極為鮮明。

2.對話可視推進。

課堂教學離不開對話，教師與學生對話、學生與學生對話、學生與教材對話、教師與教材對話，都可以運用可視化手段展開，這樣可以給學生帶來更多直觀而清晰的合作學習機會，讓學生在主動參與過程中建立學科認知。課堂辯論、案例分析、合作實驗、問題解讀、信息搜集、實物測量、實地觀察、社會調查等，這些學習活動都帶有對話屬性，教師要精心組織，讓學生在廣泛對話思考中啟動學科思維。

教師組織學生做對話學習時，要創設適合的話題，讓學生自然進入對話環境。如《光的反射》，教師拿出一些實驗材料，準備做演示實驗，并設計了思考問題：反射光線、入射光線和發線是不是在同一平面內？學生開始猜想，教師讓學生做出個性分析，說說自己猜想的理由。學生都能夠積極思考，并主動進行對話討論。教師開始實驗操作，對學生猜想做驗證，將實驗過程逐一展示出來。教師借助實驗猜想推出討論話題，成功調動學生討論學習熱情，當學生討論沒有結果時，教師用實驗做回答，解開學生疑惑，可視化教學獲得良好展示效果。學生對可視化教學手段比較敏感，教師適時做出投放，可以起到揭示謎底的作用。

三、教學訓練可視化，鞏固學生抽象思維

物理學科教學訓練設計時，教師圍繞可視化模式展開具體組織，能夠對學生形成感官沖擊，形成諸多教學啟迪點，讓學生在訓練實踐中獲得更多學習體驗。課堂訓練內容眾多，其呈現形式也是多種多樣，教師要做好設計和組織，讓學生在直觀性學習環境下展開認知內化處理。

1.訓練可視展示。

物理訓練設計環節，教師推出一些直觀性訓練任務，能夠給學生帶來更多學習觸動。課外信息搜集、實驗材料準備、電子作業制作、實地觀察學習等，都屬于可視化訓練范疇，教師要根據教學內容實際做出具體設計和組織，讓學生自然展開訓練和操作，在深入體驗中建立學科能力。特別是信息技術的廣泛應用，為學科訓練設計帶來更多選項，教師要做出合理分析，找到訓練設計切點。

物理與學生生活對接點眾多，教師要做好創新設計，借助多種直觀手段做展示，給學生提供直接參與的機會。在教學《生活中的透鏡》時，教師設計的訓練任務是：回顧學習過程，說說照相機、投影儀、放大鏡的成像特點有哪些？在我們的生活中，你還見過哪些類似的產品？將見聞在學習小組內做介紹，可以借助網絡搜集到一些電子信息，或者是利用實物進行對應觀察和解讀。學生接受訓練任務后，開始了生活調查，很快就有不少新發現。如望遠鏡，其遠視原理是根據透鏡特點設計的。在課堂展示環節，有學生直接將望遠鏡帶到班級，結合實物做介紹，其展示效果顯著。教師推出生活性訓練任務，給學生提供直觀展示和觀察的機會，從學生具體表現可以看出，教師教學設計是比較到位的，學生反響強烈。

2.實踐可視延伸。

學生進入生活實踐環節后，教師還要做出跟蹤指導，借助網絡交互平臺，對學生做可視化監管，無疑能夠帶來更多學習助力支持。學生在物理知識應用時，需要對學科知識做梳理和內化處理，教師適時做出輔助和提示，能夠對學生形成更多激勵和啟迪。物理與學生生活有更多對接點，教師利用多種直觀媒體手段做演示和介紹，給學生提供可視化學習機會，能夠促使學生自然建立學科認知基礎。

教師組織學生展開實踐操作時，要先規劃其操作路線，給出具體的操作方法，或者是做演示實驗，讓學生自然進入到實踐環節。在教學《測量物質的密度》這部分內容時，教師在訓練設計時推出實驗訓練任務：尋找生活中的固體物質，借助一些輔助工具展開實際測量，計算出這個物質的密度。如小石塊。教師借助多媒體播放模擬實驗動畫視頻，先讓學生做實驗環節的梳理，然后讓學生實踐操作，對實踐路線做出具體規劃。因為有動畫展示，學生很快就掌握了操作要領，確保實驗順利展開。在這個實驗訓練設計中，教師推出實驗內容，利用動畫做演示，給學生規劃清晰操作路線，學生進入操作環節，訓練任務自然完成。

四、教學實踐可視化，形塑學生學科思維

物理學科與學生生活有太多融合點，教師結合學科內容，以及學生學習基礎做融合性設計，能夠推出更多可視化實踐任務。生活化操作在物理學科中有太多應用，教師要對相關內容做篩選，以成功激發學生操作主動性。網絡交互平臺帶有信息共享屬性，其可視化程度更高，教師要科學利用這個平臺推出交互任務，讓學生自然進入研讀環節，在廣泛交流中達成學習共識。

1.生活探索組織。

生活中有太多物理學應用現象，教師在學科對接設計時，要深度研究教學內容，對生活物理應用案例做篩選，組織更多生活對接訓練活動，讓學生主動做探索思考，促進其學科認知的內化。物理實驗操作搜集、物理現象分析、物理制作和操作、物理生活觀察、物理社會調查等，都帶有生活氣息，教師做創新設計，組織學生做生活化的物理學習，學生從中獲得的學習體驗會更為深刻。

如教學《噪音的危害和控制》，學生對生活中的噪音比較熟悉，教師針對學生生活經歷做任務投放：在我們生活環境有哪些噪音存在呢？深入到生活之中，對帶有普遍現象的噪音做搜集整理，形成調查報告，對如何抑制噪音提出一些建議，準備提交班級做評價。學生對這個內容有生活體驗，自然能夠順利進入調查狀態。經過一段時間的操作，學生都能夠將比較客觀的調查報告提交出來，教師對這些報告做篩選，挑選一些代表性的報告做重點評價，要求學生參與討論，對抑制這些噪音的方法做評選和評估，最終歸結出方法集錦。在這個教學案例中，教師針對學生生活實際做設計，成功激發學生實踐思維。

2 網絡交互組織。

信息技術廣泛應用于學科教學之中，這是現代學科教學的基本屬性要求。借助物理學科實踐訓練設計時，教師引導學生做網絡交互活動，能夠給學生帶來更多交互機會，以滿足學生的主動學習訴求。初中學生對網絡交互活動有特殊參與興趣，教師針對學生學習要求做設計和組織，讓學生進入網絡展示、信息共享環節，能夠帶來更多學習啟動力。

教學《升華和凝華》這部分內容時，教師先讓學生認識自然界中物質存在的狀態形式，然后解讀升華和凝華的概念，最終推出生活實踐任務：固體和液體能夠直接變成氣體嗎？借助生活條件做相關驗證實驗，并將實驗過程做記錄，分享到網絡交互平臺，看誰的實驗設計最為合理，操作最為科學，結果最為豐富。學生聽說要做生活化物理實驗，還要做全程直播展示，自然有濃厚的參與興趣。教師適時做出指導，甚至鼓勵家長做出協助，為學生順利完成實驗提供必要服務。在這個教學案例設計中，教師從現實出發，針對學生探索能力，設計直播性實驗操作任務，對學生形成多點激發，其助學效果顯著呈現出來，學生學科核心素養成長順利。

物理學科教學滲透可視化輔助手段，不僅能夠給學生帶來感官沖擊，還能夠培養學生良好學習習慣，順利啟動學生學科思維，積極參與到學科學習互動，在深度學習中建立系統學習認知。可視化教學不只是教輔手段的圖形化、視頻化、實物性處理和展示，而是一種教學思想的應用，讓學科思維可視化呈現，能夠培養抽象思維、發散思維、逆向思維，促使學生順利進入到學科核心。