思維可視化在高考物理復(fù)習(xí)中的應(yīng)用

(福建省泉州市城東中學(xué),福建　泉州　362000)

思維可視化是指運(yùn)用一系列圖示技術(shù)把不可視的思維呈現(xiàn)出來(lái),使其清晰可見(jiàn)的過(guò)程。本文以“力學(xué)”復(fù)習(xí)為例,談?wù)勗诟呖嘉锢韽?fù)習(xí)中如何應(yīng)用思維可視化工具,挖掘試題背后的思維規(guī)律,開(kāi)展解題的思維訓(xùn)練,提高復(fù)習(xí)效率。

1　試題結(jié)構(gòu)可視化

大多數(shù)力學(xué)試題表述的事件是“研究對(duì)象在一定環(huán)境中處于某種狀態(tài)或經(jīng)歷某一過(guò)程”，有的題目提供的背景是模型化的事件,有的題目會(huì)依托真實(shí)的物理事件,但也都是可以轉(zhuǎn)化為模型化的事件,所以大多數(shù)高考試題中的對(duì)象、環(huán)境、狀態(tài)、過(guò)程都是模型化的，因此高考力學(xué)試題的結(jié)構(gòu)可以用圖1表示。在高中階段,對(duì)象模型大多數(shù)為質(zhì)點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)模型包括勻速直線運(yùn)動(dòng)、勻變速直線運(yùn)動(dòng)、勻變速曲線運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)等,環(huán)境模型包括場(chǎng)環(huán)境模型、裝置模型,規(guī)律等包括三條定律、兩個(gè)定理。

圖1

2　解題流程可視化

物理試題的邏輯規(guī)律是簡(jiǎn)約的,解決物理問(wèn)題的方法也是簡(jiǎn)約且有序的。從圖1可以看出,解決物理試題時(shí)首先找對(duì)象,構(gòu)建對(duì)象模型,一般高考力學(xué)試題的研究對(duì)象都可以視為質(zhì)點(diǎn)。第二步是分析環(huán)境,把對(duì)象從環(huán)境中隔離出來(lái),分析對(duì)象所在的環(huán)境,根據(jù)環(huán)境的特點(diǎn)分析對(duì)象的受力情況,畫(huà)受力示意圖。第三是分析運(yùn)動(dòng),構(gòu)建運(yùn)動(dòng)模型,畫(huà)運(yùn)動(dòng)過(guò)程草圖。第二、第三兩個(gè)步驟沒(méi)有明確的先后順序,可交替進(jìn)行,根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律進(jìn)行定性分析時(shí),有時(shí)可由運(yùn)動(dòng)模型分析受力情況,有時(shí)則由受力分析得出運(yùn)動(dòng)模型。第四,根據(jù)所畫(huà)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程圖和受力圖,選擇合適的規(guī)律列方程求解，解題流程圖如圖2。

圖2

3　知識(shí)結(jié)構(gòu)可視化

對(duì)模型進(jìn)一步細(xì)化,運(yùn)動(dòng)模型可以用圖3表示，環(huán)境模型則如圖4所示。在圖3、圖4的基礎(chǔ)上可以進(jìn)一步發(fā)散,將相關(guān)的內(nèi)容整合到一張圖中。這個(gè)工作可以引導(dǎo)學(xué)生用思維導(dǎo)圖軟件自主完成。

圖3

圖4

圖1中的規(guī)律、定理即力學(xué)的三條定律和兩個(gè)定理，可以用圖5表示。通過(guò)三條主線,可以將力和運(yùn)動(dòng)聯(lián)系起來(lái),解題的過(guò)程其實(shí)就是找力和運(yùn)動(dòng)的聯(lián)系。

圖5

4　概念結(jié)構(gòu)可視化

從全局出發(fā),搭好大的框架后需要對(duì)內(nèi)容進(jìn)行細(xì)化。內(nèi)容的細(xì)化工作之一是概念的復(fù)習(xí)，用概念圖可以很好的展示概念與概念之間的聯(lián)系。畫(huà)概念圖時(shí)不是簡(jiǎn)單將概念羅列出來(lái),要找到概念與概念之間的邏輯關(guān)系。比如,描述運(yùn)動(dòng)的物理量有位置、位移、速度、速度變化量、加速度等,用圖6可以描述運(yùn)動(dòng)概念之間的邏輯關(guān)系。

圖6

再比如,描述電場(chǎng)的物理量有電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)能、電勢(shì)、電勢(shì)差等,用圖7可以使這幾個(gè)概念形成較穩(wěn)固的知識(shí)鏈結(jié)構(gòu),突出知識(shí)之間的遞進(jìn)關(guān)系。

圖7

5　解題思維過(guò)程可視化

物理解題是在形象思維的平臺(tái)上進(jìn)行邏輯思維,而形象思維的平臺(tái)通俗的說(shuō)就是畫(huà)圖打草稿，主要畫(huà)兩個(gè)圖,一是受力示意圖,二是運(yùn)動(dòng)過(guò)程圖。這里要強(qiáng)調(diào)的是,在畫(huà)圖的過(guò)程中,要在圖中用符號(hào)標(biāo)注出物理量。根據(jù)試題的特點(diǎn),把物理量分為三類：一是特征量,描述對(duì)象的特征量如質(zhì)量m、電量q等,描述環(huán)境的特征量如電場(chǎng)強(qiáng)度E、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、勁度系數(shù)k、動(dòng)摩擦因數(shù)μ等;二是狀態(tài)量,如速度v、動(dòng)能Ek、動(dòng)量P等;三是過(guò)程量,如時(shí)間t、位移s、功W、沖量I等，下面用一道例題說(shuō)明草圖的畫(huà)法。

例:一質(zhì)量為m,電量為q的電荷在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做勻加速直線運(yùn)動(dòng),在時(shí)間間隔t內(nèi)位移為s,動(dòng)能變?yōu)樵瓉?lái)的9倍,求電場(chǎng)強(qiáng)度E。

解析:如圖8所示,先畫(huà)運(yùn)動(dòng)過(guò)程圖，包括三個(gè)部分,第一部分：明確描述對(duì)象,標(biāo)注特征量m、q;第二部分：標(biāo)注狀態(tài)量v、3v；第三部分：標(biāo)注過(guò)程量s、t,其中v、3v和a是引入的物理量。再畫(huà)出受力示意圖。

圖8

可見(jiàn),畫(huà)圖起至關(guān)重要的作用,畫(huà)草圖其實(shí)就是找條件的過(guò)程,將需要的條件標(biāo)注在圖中,再看圖決策列方程,這是良好的解題習(xí)慣,復(fù)習(xí)中應(yīng)該要求學(xué)生先畫(huà)圖，再列方程。

一圖勝千字,圖是最直觀的語(yǔ)言,易讀、易懂、易記而且記得牢。實(shí)現(xiàn)“思維可視化”的最有效方式便是用“圖”把“思維”呈現(xiàn)出來(lái)，實(shí)現(xiàn)“思維可視化”。

參考文獻(xiàn)：

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