物理課堂中可視化教學的意義及策略

范冬娟

物理是初中學習中較難的幾科之一，所以需要采用一些方法，激發學生興趣的同時增進學生的理解，提高學生的物理學習能力。可視化教學就是其中一個。可視化教學可以將文字數據轉化為直觀的圖形圖像或者是三維立體圖像，對物理教學可以產生較大的輔助作用，能將一些條件不允許的物理學圖形圖案用圖片等展現出來，輔助學生了解知識。

在初中物理的教學過程中，物理可能由于其學科特點讓學生的理解有困難，同時對學生的學習興趣有一些影響。而可視化教學可以活躍氣氛，間接提升學習效率，激發學生學習興趣，強化主觀能動性，輔助以及加深理解，在呈現物理規律時，更直觀。教師需要將課堂內容轉化成可視化的內容，配以生動的講解。下面，本文就以初中物理為例，對可視化教學的意義和策略展開研究與分析。

一、可視化教學的概念和重要意義

（一）可視化教學的概念

隨著我國整體教育教學水平的提高，初中物理教學對教師和學生均提出了更高的要求。教師應以可視化教學為導向進行深度教學，用循序漸進的探究問題驅動學生積極思考、動手操作、摸索物理規律，以科學的評價方式引導學生重能力、重思考、重實踐。在初中物理學科教學中，提高學科教學的質量和水準，能一改初中物理學科教學枯燥無趣的局面，加快學科教學模式的變革。教師在物理學科教學期間，既要從對學生物理學習意識的誘發和啟迪入手，對自身的學科教學思維做出改變，又要對現有的學科教學手段進行拓展和豐富，借助可視化教學手段激發學生對物理學習的欲望，有效緩解學生對物理知識學習的抵觸和反感情緒，提升物理課堂教學的活力。教育研究者將“可視化”與教學相互結合，將應用人群定位到學生中，對應產生了可視化教學。但是如今，可視化教學的方式在課堂上呈現出的方式并不固定。有的教師采用插圖的手段，有的教師采用手繪思維導圖的方式，還有的教師使用微課手段，只要是能夠將知識直觀、明了地展現在學生面前都可以使用到教學中，其目的是幫助教師提高知識的直觀性，提高學生對知識的理解能力。“可視化教學”與直觀教學并不完全相同，它有自己獨特的內涵，我們所說的直觀只是可視化教學的一個手段。可視化教學的應用可以輔助學生形成自己獨特的思維，主動構建學習過程的教學模式。

（二）可視化教學具有更前沿的教學理念

合理設計物理教學活動，充分利用可視化教學手段可以有效提高物理教學效率，提高學生的理解能力和科學探究能力。隨著新高考改革的進行，物理學科的地位越來越重要，因此很多學生和學校對該學科也比較重視。由于高考題型比較新穎，有些深度分析才能夠解析，因此深度學習也受到了各學校的重視。但是學生的深度學習能力還不夠，相應的水平不高。雖然有的學校學生成績較好，在知識構建維度上是比較高的，但是批判性思維能力以及反思能力等維度還比較低，這說明學生在問題解決意識以及發散性思維方面還有一定的不足，同時學生在溝通組織能力、反思能力等方面還需要加強訓練。教師結合多樣的物理圖像可以幫助學生認清物理規律，給學生留出更多的想象空間和提升空間，在教師的指導下，學生可以很大程度上進行自主探究。物理教學借助可視化手段能夠吸收、整合、開放更多的教學資源，實現對教學重難點的突破。同時，教師還可以利用可視化手段將物理教學與生活實際充分聯系起來，更加貼切學生的生活。

（三）借助可視化手段提高解決問題的能力

物理圖像就是一種有效的可視化手段，能夠幫助學生更好地理解物理教學中過于抽象的知識點，并且直觀清楚地表達出來，能有效提高學生的推理能力。物理圖像在描述物理現象、顯示物理狀態、放映物理過程方面相較于其他手段更清楚，能引導學生將困難的物理題目簡單化，提高學生綜合分析的能力。在處理函數運算時，也可以使用可視化手段分析問題、及時解決問題。在處理實驗數據的時候，也可以借助物理圖像教學，實現更好的教學效果。因此，從考試側重點分析，提高學生圖像素養，提高分析問題和解決問題的能力是提高物理分數的關鍵和重點。

但是當前“可視化教學”這個名詞在初中物理課堂上并不多見，教學手段也并沒有普及，課堂上的學生對此了解也并不深入，因此在這方面的研究還有很大的發展進步空間。認識到在教學過程中啟迪學生的物理學習意識的重要性。舉例來說，在“學生實驗：連接串、并聯電路”一課的教學中，在課堂教學開始階段，教師可以利用創設情境的方式向學生解釋用電器是如何接入電路的，這些用電器又是如何工作，從而達成激發興趣導入的目的。隨后，教師可以就“如何讓同一電路中的兩個燈泡亮起來”的問題讓學生試著進行思考，試著合作進行電路圖的設計，并依照電路圖嘗試連接實物圖，從而驗證自己的設計是否成功。最后，為了誘發和啟迪學生的物理學習意識，教師應就本節課的內容，為學生開發和設計一次具體的物理探究性實驗。在此次實驗中，教師不僅引導學生試著以小組為單位繪制連接串、并聯電路的電路圖，設計此次實驗的具體方案，以此鍛煉和提升學生的寫作能力和解決物理問題的能力，還應要求學生按照所繪制的電路圖進行“連接串、并聯電路”的實驗，并將整個實驗過程利用微課視頻的方式錄制下來，將其在課堂上進行分享和展示，通過反復的觀看和研究，從而發現自己小組實驗期間存在的不足之處，進而在接下來的實驗中進行彌補。

二、物理課堂中可視化教學的策略

（一）活躍氣氛，進而間接提升學生的學習效率

在初中物理的教學過程中，有一些課堂層面的問題較為大。一是學生對課堂上講的物理知識不理解，二是學生上課時氣氛較為沉重，不活躍。這些層面的問題，看起來像是一些小問題，在一般情況下看來似乎不會對學生的上課效果有很大的影響，但是，實際上這卻是會對上課效果有較大影響的。因為對學生來說，課堂是第一學習之地，如果課堂上不能夠做到好好學習的話，之后的學習也很難做到高效地學習。所以，在一定層面上，我們必須保證上課的效率。而上述的問題，都會影響到上課的效果，因為對知識的不了解，肯定會造成學生上課聽不懂，從而不能將上課知識都聽懂。所以，上課時，教師必須保證知識能夠被大部分學生聽懂。其次便是上課氣氛的問題。如果上課氣氛不夠濃，或者說教師在講臺上生動講述，學生在下面開小差。這樣的情況下，學生無法獲得良好的學習效果而可視化物理學習可以避免這兩個問題。例如，初中物理教師在進行蘇教版初中物理八年級上冊的“物態變化”中的“水循環”這一節的時候便可采用可視化教學的方式。因為有些時候，教師如果采用了口述的方式，很容易讓學生認為水循環就是水資源的再生與利用，因此關于水循環只有一個淺顯的理解。所以在這種情況下，教師就可以采用可視化教學的方法，讓學生觀看水循環介紹視頻以及水循環示意圖，讓學生對涉及內陸與海內以及海陸三種循環模式的水循環的基本信息有初步的了解。通過可視化的方法，能夠讓學生熟悉知識，并且有趣的圖片，還能夠引起學生的注意，激發學生的興趣。比如，研究海陸水循環時，可以在設計的PPT上放海濱下雨的盛況，讓學生在驚訝中能夠學習到這個知識點，活躍氣氛，提升學習效率。

（二）激發學生學習興趣，強化主觀能動性

在初中物理的教學過程中，主觀能動性非常重要，它能夠讓學生自主學習，培養出學習的好習慣。擁有主觀能動性的學生在學習上不僅僅是有效學習的時間上更多，而且學習動力更大，所以在這種情況下，學生很容易就達到一個更好的學習狀態。因此，主觀能動性在學習中是需要重點培育的，不論怎樣，主觀能動性對學生永遠是有較大的益處的。而可視化教學這個學習方法，可以提高學生的主觀能動性。從某種意義來說，可視化教學生動有趣的特點能夠提升學生的主觀能動性。例如，初中物理教師在進行蘇教版八年級下冊物理的“走進分子世界”這一個課時的教學時，采用可視化教學的方法，可以讓學生對這個本身上接觸不到的一個世界產生了解，甚至是產生興趣。在學習這個章節的時候，如果采用不與可視化教學相結合的方式的話，很可能讓學生聽不懂，因為單純的文字敘述比較難以讓學生了解這個更高深的物理領域，甚至是一些基礎條件不是特別優秀的實驗也無法讓學生直觀感受到分子的世界。所以這時的可視化教學，可以用球體模型代替分子模型。除了通過建模的方式進行教學，也可以通過圖像進行反映。還能通過視頻等方式進行表現。通過這些方式，無形之中增加了學生的主觀能動性。在學生的世界里創造一個有趣的物理中的分子世界，才吸引學生去了解，并獲得進步。正是這樣的引導才可能讓學生愛上物理，愛上學習。在這其中，教師的作用則是必不可少的，引導是一個方面，更關鍵的是如何收集資料，如何讓教學變得有趣，如何讓學生能認真、專心到課堂內容中，從而發覺興趣。

三、直觀呈現，輔助以及加深物理理解

在初中物理的學習過程中，對于一個新知識有初步的理解、認識是有一些難度的，加深對于這個題目或者是知識點的理解更是有難度的。因為初步學習知識是認知，而之后的理解加深則需要較強的理解力，所以對于一般學生來說的話，加深了解是比較困難的。但是，通過可視化的教學方式，可以讓這有所變化，能夠讓一些理解不深的學生加深理解。特別是關于實驗的題目。眾所周知，物理是以實驗為基礎的一門學科。對于物理的學習自然是少不了對于實驗的了解。然而在實驗的過程中，往往來說，不能讓學生有較深的理解。所以需要可視化學習的幫助。教師可以通過建立一個實驗的模擬模型出來，然后將實驗用鼠標操作的方法，將實驗模型的具體操作運用好，達到模擬實驗的特點。這需要教師去進行建模方面的研究，對于一些能夠提升學生理解力的方式，要加以宣傳與介紹，讓學生的可視化學習更有利。

例如，初中物理教師在進行蘇教版初中物理九年級上冊的“電路初探”這一個課時的教學時，可以運用建立模型，或者是在網上找一個模型的方法，模擬物理中的電路圖，再讓學生看教師操作，當然也可以挑選同學去進行物理電路圖的連接這個操作，通過具體的操作，提升學生對電路圖的了解，并且這樣的方式還可以讓學校節約出成本，不需要花較多的資金在購買電路材料上。所以，兼具二者，可視化學習效果更佳。再例如，進行“光的折射”這一節的教學時，應該讓學生了解各種的透鏡特點以及描述出來的光束的運行特點。通過這類具體且需要學生動手的活動增加學生的理解，可以增進學生的理解深度。在初中物理的學習過程中，只要是能夠有利于學習的方法，都可以積極應用可視化教學的方法能夠從興趣以及理解深度上面提高學生。教師需要利用可視化教學活躍氣氛，間接提升學習效率，激發學生學習興趣，強化主觀能動性，輔助以及加深理解，在呈現物理規律時更直觀，以此讓學生能夠學到知識。

（一）物理規律教學中滲透利用可視化教學思想

物理規律反映物質結構以及物質運動諸多要素之間存在著必然的內在聯系，主要表現為某物理狀態或者某物理過程中相關要素之間具有一定的從屬關系。換句話說，物理規律表現出的概念就是數學函數關系，只要是涉及函數關系中的變量，原則上都可以從圖像角度進行表達。因此，借助物理圖像實現物理教學，可以幫助學生從不同角度認識物理規律，了解物理意義。例如，在研究彈簧做功的物理規律中，需要借助微元思想以及數形結合思想，引導學生使用恰當的解題方式，這對培養學生的思維能力、提高學生物理學科素養具有十分重要的作用。同時還可以借助可視化手段中圖像這一方法研究直線行駛和萬有引力規律等。

（二）強化用物理圖像研究實驗數據的能力

學習物理的過程中，物理實驗是基礎，這一觀念在物理教學領域已經達到共識。同樣實驗數據的處理是影響實驗成敗的關鍵，也是學生提出質疑和解決問題能力培養的關鍵。實驗數據處理的方式有很多，比如，表格法、列方程計算法、類比對比法、圖像法等，其處理結果體現物理現象可預測性、物理規律可發現性，以及物理過程簡明性。綜合比較而言，圖像法更好，在處理實驗數據方面具有得天獨厚的優勢。同時，教師在處理實驗數據的時候，引入圖像法能幫助學生在處理數據的過程中發現問題、并提出解決問題的方法。

四、結語

總之，可視化教學與傳統教學模式不同。傳統教學模式大體如下：回顧上節課所學內容、預習課本、結合書本以及生活例子幫助學生更好地理解。這一模式單刀直入，直接切入學習主題，但是方式過于單一，沒有新意的方法會使得學生感到乏味，對物理的學習失去興趣，無法保證后續課堂效率。此時教師便可以采用可視化教學手段，將學生多種感官調入到學習和教學活動中，從而有效提高學習效率。

（左毓紅）