可視化教學在初中物理概念教學中的應用研究

文/佛山市南海區英廣實驗學校 梁利享

初中物理概念教學在整個物理學的教學中起著關鍵性、決定性的作用，決定了學生能否很好地學習和理解物理知識，能否準確掌握物理規律和應用物理原理。初中物理概念多而且抽象，很難理解，運用可視化教學，通過富有視覺沖擊性的圖片、圖形、視頻、神奇的小實驗等可視化素材，不僅可以吸引學生的注意力，激發學生的學習興趣和潛在的學習動力，而且有利于學生對抽象知識的建構。

一、運用可視化教學引入物理概念，激發學生對概念的興趣

采用趣味實驗、物理現象、物理故事等可視化素材的呈現來刺激學生的求知欲望，提出問題，引入物理概念，可以吸引學生的注意力，激發學生的學習興趣。把抽象的物理概念賦予鮮活的物理事物，容易讓學生產生共鳴。

（一）生活化的趣味實驗引入概念。例如，在“大氣壓強”的概念教學中，筆者選取一個口徑小于雞蛋的玻璃瓶子，再點燃一根火柴扔入瓶中，然后將去殼后的雞蛋略小的頭端堵住瓶口，待火柴火焰熄滅后，瓶子慢慢將蛋吸入瓶中。這時筆者提出問題：為什么雞蛋會掉入玻璃瓶內？這樣引入“大氣壓強”概念，有利于調動學生的學習積極性，起到寓教于樂的學習效果。

（二）生活中的物理現象引入概念。例如，在“摩擦力”的概念教學中，筆者先播放一段體操運動員單杠項目比賽的視頻，然后提出問題：體操運動員比賽之前，在掌心都要涂抹一種白色粉末——碳酸鎂，這種材料很輕有很強的吸濕作用，你們知道其中的道理嗎？緊接著展示1 張冰壺比賽的圖片，然后提出問題：如圖所示情景，運動員松手后，在冰面上滑行的冰壺，失去動力后為什么會停下來？這樣引入“摩擦力”概念，能激發學生的興趣和思考，讓學生明白物理概念源于生活，要讓所學的物理知識應用于生活。

（三）可視化的物理故事引入概念。例如，在“浮力”的概念教學中，筆者向同學們講“曹沖稱象”的故事，并展示“曹沖稱象”的圖片，然后引入問題：這故事中蘊含了什么樣的物理原理呢？這樣引入“浮力”概念，富有趣味性和知識性，流暢而不牽強，能夠激發學生的興趣和思考。

二、運用可視化教學建構物理概念，促進學生對概念的理解

思維地圖、物理實驗等可視化工具的運用讓學生在觀察的基礎上進行思考，合理地說明事物變化的原因，建立事物之間的聯系，或者是事物的發展規律，能夠幫忙學生抽出物理概念的本質屬性，更好地理解物理概念，建構物理思維，利用物理思維解決問題。

（一）運用思維地圖進行概念生成

1.圓圈圖指向概念鑒別性生成。例如，在“力”和“能”的概念教學中，“力”和“能”是很容易混淆的概念。力的概念是物體對物體的作用，即一個物理對其它物體的作用。能的概念是物體能對外做功，即一個物體對其它物體做功。筆者按定義，用圓圈圖將“力”和“能”的核心要素圈畫出來，畫出“力”的核心要素為“作用”，“能”的核心要素為“做功”，這樣“力”和“能”兩個概念便鑒別得一清二楚。學生通過圓圈圖鑒別概念，能理清概念的邊界，提取概念的本質特征。

2.起泡圖指向概念完整性生成。起泡圖用來描述特征、屬性，在中心圓圈內寫下被描述的事物，外面圓圈內寫下被描述主題的形容詞。物理概念往往是由定義、公式、物理意義、單位及換算等眾多要素構成的一個完整結構，遺漏其中某一要素便無法完整生成。在物理概念教學過程中，可以通過起泡圖把物理概念眾多要素顯示出來，有助于直觀性掌握概念的完整性。例如，在“功”的概念教學中，功的要素較多而且抽象性較強，需要充分調動學生的記憶力和思維，片段性教學使學生很難把握功的整體性。筆者用起泡圖把功的要素——定義、單位、公式、做功兩要素完整呈現出來，使功概念整體性一目了然。學生通過起泡圖能快速掌握概念的完整性，學習效果事半功倍。

3.雙起泡圖指向概念辨析性生成。例如，在“蒸發”和“沸騰”概念教學中，筆者通過雙起泡圖比較“蒸發”和“沸騰”兩個概念的相同點和不同點，把兩個概念的3 個相同點融合寫在兩個概念之間強化兩個概念的共性特征；把兩個概念的4 個不同點寫在對應概念的外側進行差異性凸顯，直接形成視覺形象，讓學生產生深刻的辨析行為，有利于形成長期記憶和思維的發展。

4.樹型圖指向概念傳遞性生成。樹型圖用來進行分類，在最頂端寫被分類事物的名稱，下面寫次級分類的類別，以此類推。奧蘇泊爾把概念分為上位概念、下位概念、并列概念。在物理概念教學過程中，通過樹型圖可以直觀呈現物理概念的位次排列，準確表達概念的位次關系。通過概念的位次傳遞，形成概念的遷移，提高概念生成的效率。

5.括號圖指向概念結構性生成。括號圖用來呈現整體與部分之間的關系，括號左邊寫事物的名字或圖像，括號右邊寫事物的主要組成部分。在物理概念教學過程中，通過括號圖呈現概念的基本結構與層次，把概念之間的知識聯系貫穿起來，實現結構的整體化，形成聯系緊密、邏輯性強、結構整體化的概念體系。

6.流程圖指向概念指向性生成。流程圖用來說明事件發生的順序、過程、步驟等，大方框內寫每一過程，下面小方框內寫每個過程的子過程。在物理概念教學過程中，通過流程圖把思考過程一步一步直觀呈現出來，思維能在上一步的基礎上自然向下延伸，步步推進，可提高思維指向性，形成完整的生成鏈條。例如，在“浮力”的概念教學中，筆者通過流程圖從進入液體的位置入手，把思維歸束到“壓強、壓力、壓力差”這一指向路徑，步步向前，最后生成“浮力”是向上的壓力之差，概念生成水到渠成，培養學生的邏輯思維能力。

7.復流程圖指向概念因果性生成。復流程圖用來展示和分析因果關系，在中心方框里面寫主要事件，左邊寫事件產生的原因，右邊寫事件的結果。在物理概念教學過程中，通過復流程圖直觀呈現物理概念的因果關系，揭示概念內在規律，把握概念的本質，促進概念的生成。例如，在“滑動摩擦力”的概念教學中，筆者通過復流程圖直觀呈現接觸面受到壓力越大、接觸面越粗糙滑動摩擦力越大，揭示概念的內在因果，切入概念的深層內涵，加深學生對概念的理解，培養學生的發散思維。

8.橋型圖指向概念類比性生成。橋型圖用來進行類比、類推，橋型左邊橫線上寫具有相關性的一種事物，橋的右邊依次寫下具有類比性的相關事物。在物理概念教學過程中，通過橋型圖把相似相近的概念進行類比，得出它們之間的共性和特性，從而掌握多個知識點。抽象的概念學生難以接受和理解，通過橋型圖把抽象的概念與學生已掌握的知識進行類比，增強概念的直觀性，可以啟發思路、提供線索，使學生進一步認識概念。

（二）運用物理實驗進行概念生成

1.課堂演示實驗生成概念。優秀的物理演示實驗把相對比較晦澀難懂的物理概念直觀清楚地展現給學生，讓學生親身感受物理知識的生成過程，能夠很好地調動學生的學習物理的熱情，引發學生的思考，靈活掌握理解概念，培養學生的觀察能力和思維能力。

2.動畫演示實驗生成概念。動畫演示實驗是對物理實驗的重要補充。Flash 動畫可以演示光學、電學、力學等各種實驗，效果逼真，深受學生喜愛。Flash 動畫解決了部分物理實驗操作難，再現難的問題，也解決了一些演示實驗由于受實驗設備、課時影響無法順利進行，致使學生無法根據實驗現象生成概念的問題。

三、運用可視化教學應用物理概念，促進學生對概念的遷移

（一）物理概念融入生活情境應用概念

例如，在“慣性”的概念教學中，在學習完“慣性”的內容后，筆者要求學生列舉生活中慣性存在的事例。學生想到了跑動中的人，腳被絆住，身體會向前倒、坐車要系安全帶、汽車剎車時人會往前傾、汽車加速時人會往后仰、打籃球投籃、跳遠等生活中“慣性”存在的事例。充分體現了學生對概念的掌握，并能靈活應用概念，將概念與生活緊密聯系，學以致用。

（二）物理概念融入物理解題過程應用概念

物理解題的一般過程為審題、建構、求解、驗證、反饋。建構過程就是確定解題方向的過程，這是解題的關鍵環節。要求解題者再現與問題相關的概念、規律、表象等有機結合的知識。明確解題方向之后，根據解題依據，（如公式、命題、原理等）展開解題思路、構思解題步驟、實施數學運算，這一過程就是“求解”過程。在物理解題的建構和求解過程中，采用可視化圖示呈現解題思路，靈活運用概念，將問題層層遞進，環環相扣，最終將求解的問題化為若干個子問題從而順利解決問題。

四、運用可視化教學聯系物理概念，促進學生對概念的重組

建立物理概念間的聯系，把已學概念體系中相關的概念或同一概念相關的知識進行重組，建構相關概念或同一概念相關知識間體系，便于概念體系間的聯系和區別。例如，在“電流和電路”的概念聯系中，主要包括電荷、電流、電路三部分內容，這三部分內容存在著不可分割的實質性聯系，也有各自的學習內容。筆者通過思維導圖建構“電流和電路”的概念體系，重組概念，先建構相關概念，然后再建構每部分內容。這有利于學生重組和聯系概念，也利于學生厘清思路，鞏固知識，發展思維。