基于思維可視化的教學設計

崔吉俠 崔北元 李金良

摘 ? 要：基于思維可視化的教學設計，以“簡諧運動”為例，探討如何通過思維可視化的方法，實現提升學生素養的教學目標，通過實際教學實踐，驗證了思維可視化的教學設計方案的有效性和可行性。

關鍵詞：思維可視化； 教學設計 ；核心素養 ；簡諧運動

1 ?思維可視化在高中物理教學中的作用

思維可視化是指將思考過程及其結果以圖形化或可視化的方式表現出來，以便更清晰地理解和交流。這可以涉及到使用不同的圖表、圖像、模型、圖形和其他可視化工具來表示思考過程和結果。這種方法可以幫助人們更直觀地理解和解決問題，提高思維效率和創造力。思維可視化是一種跨學科的方法，適用于各種不同領域的問題和挑戰。思維可視化在提升高中物理核心素養方面具有重要的作用，可以幫助學生更好地掌握物理學的基本概念和方法，提高物理問題解決能力和實踐技能。

1.1 ?提高物理概念的理解

通過思維可視化的方式，學生可以更加直觀地理解抽象的物理概念，例如力、加速度、電場、磁場等，從而更加深入地理解物理學的基本原理。

1.2 ?幫助學生掌握物理學的定量分析方法

思維可視化可以將物理問題可視化展示，幫助學生更加清晰地看到問題的本質，有助于學生運用定量分析方法解決物理問題。

1.3 ?培養物理實驗的設計能力

在進行物理實驗時，思維可視化可以幫助學生更加清晰地設計實驗步驟和分析實驗數據，從而提高學生的物理實驗設計能力。

1.4 ?提高物理問題的解決能力

思維可視化可以幫助學生更加清晰地把握物理問題的關鍵點和思路，從而提高學生對物理問題的解決能力。

1.5 ?提高物理實踐技能的掌握

通過思維可視化的方式，學生可以更加直觀地掌握物理實踐技能，例如使用物理實驗儀器、制作物理模型等。

2 ?高中物理教學思維可視化的常用方法

高中物理教學中常用的思維可視化方法如表1所示，包括物理實驗演示、物理圖示、數據可視化、模擬仿真和實物演示等。可視化的呈現形式可以是運用模型揭示本質，亦可以是繪制示意圖直觀表達，大大降低了學生接受知識的難度。這些方法可以幫助學生更好地理解物理學的基本原理和問題解決方法，從而提高學生的物理學習效果。

3 ?基于思維可視化教學的重要環節

基于思維可視化的教學設計包括教學目標的確定、教學內容的篩選、思維可視化工具的選擇、教學過程的設計和教學效果的評估等重要環節。這些環節的合理設計和實施可以提高教學效果，幫助學生更好地理解和掌握物理學知識。

3.1 ?教學目標的確定

在教學設計中，明確教學目標是非常重要的。基于思維可視化的教學設計應該明確具體的目標，例如提高學生對物理學的理解、提高學生對物理實驗的設計和分析能力等。

3.2 ?教學內容的篩選

在教學設計中，需要根據教學目標篩選教學內容。基于思維可視化的教學設計應該優先選擇適合可視化呈現的教學內容，例如物理實驗、物理圖示、數據可視化等。

3.3 ?思維可視化工具的選擇

在教學設計中，需要根據教學內容選擇適合的思維可視化工具。例如，在進行物理實驗教學時，可以選擇實驗演示、模擬仿真等思維可視化工具，而在進行物理圖示教學時，可以選擇繪圖軟件、示意圖等思維可視化工具。

3.4 ?教學過程的設計

在教學設計中，需要根據教學內容和思維可視化工具設計具體的教學過程。例如，在進行物理實驗教學時，可以先進行實驗演示，然后引導學生分析實驗數據并設計實驗方案；在進行物理圖示教學時，可以先通過繪制示意圖的方式引導學生理解物理學的概念，然后通過示例分析和練習鞏固學生的知識點。

3.5 ?教學效果的評估

在教學設計中，需要對教學效果進行評估。基于思維可視化的教學設計應該通過測試、作業、討論等方式對學生的學習效果進行評估，從而不斷優化教學設計，提高教學效果。4 ?簡諧運動教學設計

4.1 ?教學目標的確定

教學目標應該關注學生的發展，培養學生的核心素養，具有可操作性和可評估性。在教學設計中，教師需要根據學生的實際情況，制定合理的教學目標，并通過多種教學方法來達成這些目標[ 1 ]。故簡諧運動的教學目標和核心素養與學業質量要求如表2所示。

4.2 ?設計創造性的教學活動

4.2.1 ?制作簡諧運動演示模型

步驟：

（1）學生在小組中收集簡諧運動相關資料（教材、國家電子圖書館、智學網以及抖音短視頻）；

（2）學生根據資料和教師指導，選取合適的材料，制作簡諧運動演示模型；

（3）學生在班級中：展示自己制作的簡諧運動演示模型，講解簡諧運動的相關知識。

設計意圖：通過自主學習拓寬學生獲取知識的途徑，仔細觀察生活中的現象培養學生發現規律，建立模型的能力，利用小組協作，合理分工培養中學生的團隊精神和集體榮譽感。給予學生充足的展示自我的機會，培養自信的品格和獨特的人格魅力。

4.2.2進行簡諧運動實驗

步驟：

（1）學生在小組中設計簡諧運動實驗方案，包括實驗器材、實驗步驟等；

（2）學生在實驗中記錄實驗數據，并進行數據處理；

（3）學生在班級中展示實驗結果，并進行分析和討論。

設計意圖：通過觀察現象提出合理的猜想（簡諧運動的周期與哪些因素有關），并且嘗試運用實驗探究相關的猜想，觀察現象評估相關的探究過程給予先前的實驗方案加以修正，經歷科學探究過程，感受沉浸式的科學體驗。

4.2.3制作簡諧運動動畫

步驟：

（1）學生在小組中收集簡諧運動相關資料；

（2）學生利用計算機軟件制作簡諧運動動畫；

（3）學生在班級中展示自己制作的簡諧運動動畫，向同學講解簡諧運動的相關知識。

設計意圖：通過NB實驗平臺或者GGB、PYTHON等方式將數學工具和模擬軟件的界面與演示實驗同步呈現，讓學生更好地理解和掌握彈簧振子的運動規律和物理量之間的關系。讓學生感受技術帶給他們視覺的沖擊和心靈的震撼，科學技術正在慢慢改變人類的學習方式，也開啟了更多認識世界的大門。培養終生學習的意愿和良好的學習方法。

4.2.4依托科學評價，個性化作業輔導

幫助教師了解學生的學習情況和掌握程度，同時也可以幫助教師及時調整教學方案和方法，提高教學效果[ 2 ]。可以通過觀察學生的課堂表現來評價學生的學習情況，包括聽課態度、提問和參與課堂討論等方面。根據學生的表現，教師可以了解學生的學習興趣和掌握程度，及時調整教學方式和方法，提高學生的學習積極性。可以通過知識測驗來評價學生對簡諧運動的相關知識掌握情況，包括概念理解、計算和分析等方面。根據學生的答題情況，教師可以了解學生的學習情況，及時調整教學方案和方法[ 3 ]。

5 ?結語

思維可視化的教學設計包括教學目標的確定、教學內容的篩選、思維可視化工具的選擇、教學過程的設計和教學效果的評估等重要環節。這些環節的合理設計和實施可以提高教學效果，幫助學生更好地理解和掌握物理學知識。

參考文獻：

［1］ 袁霄.高中化學新課程教學中問題情境創設分析[J] 高考，2023（1）：131-133.

［2］ 石燕鳴.小學思維發展型語文課堂教學方法分析[J] 數據， ?2021（1）：123-125.

［3］ 陳君.信息化背景下商務英語課程新型教學模式構建[J] 齊齊哈爾師范高等專科學校學報，2023（1）：125-128.