提升物理圖景構建能力　優化高中物理教學

徐博文

(江蘇省海門市第一中學　226100)

什么是物理圖景？它是物理現象和變化規律在人大腦中投射而形成的一種特殊場景，這些場景是具有物理意義的幾何圖形與數量關系的集合，是對物理現象以及本質內涵的綜合表達.就學生的物理學習而言，他們解決問題的基礎并不是物理概念和規律，而應該是頭腦中呈現的物理圖景，因此培養學生物理圖景的建構能力是高中教學最為關鍵的一環，但在教學實踐中，很多教師專注于知識教學，忽視了物理圖景對學生學習的價值，這也在很大程度上限制了學生物理圖景建構能力的發展，為此教師積極轉變觀念，并在教學中有策略地進行設計，針對性地培養學生的相關能力.

一、物理圖景對學生物理學習的意義

就高中物理教學而言，物理圖景的構建對學生活躍思維、理解規律、問題解決有著非常重要的現實意義，這些需要教師予以充分的關注.

1．物理圖景有助于學生建立情境，激活思維

很多學生普遍認為物理難學，他們經常有著這樣尷尬的體驗：“上課老師的講解是一聽就懂，自己處理問題時寸步難行.”這其中的原因就在于教師在講解中只是將課本上的文本轉化為口頭語言、物理實驗、板書、課件等形式，通過這樣的處理，學生自然能夠一目了然，但是教師卻忽視了學生思維激活的環節，他們只是將自己的理解強行移植到學生的面前，卻沒有讓學生在自己腦海中建立情境，這樣學生僅僅只是了解了結論或答案，對其形成過程只有一個走馬觀花的認識，這顯然是不夠的.這樣的教學也給學生形成了一種錯覺：物理問題的處理就是套公式，只要公式套得對，問題自然可以解決.而最終的問題是，學生根本不知道套用哪個公式，這造成了“一聽就懂，一做就錯”的后果.

物理圖景可以將教師的思維過程呈現出來，由此引導學生展開思考，并在頭腦中建構相應的物理情境，進而“觸景悟理”，從場景中真正感受到各個物理量之間的關系，深刻把握問題分析的思路和方法，最終對問題形成屬于自己的認識.

2．物理圖景有助于學生逐層深入，探求本質規律

人類對自然奧秘的探索是一個由表及里、由淺入深的過程，就物理探究而言，人們從感性世界出發，從中提煉出富有理性的內涵，然后再將相關理論運用于實踐，進入一個往復循環的螺旋提升過程.在學生研究和處理物理問題時，我們也需要讓學生經歷類似地螺旋式上升過程，否則學生一直將視線停留于紙面，這樣的處理顯然將無助于認識的推進.

在教學中，我們引導學生建構物理圖景，其實質就是圍繞表面條件來搭建彼此的聯系，繪制出相對完整的輪廓，進而對其展開分析和研究，最終促成認知的轉化，引導學生將感性認知上升到理性認知，這樣的處理不但有助于學生對問題的分析和解決，也有助于學生對規律本質形成認知.

二、高中生物理圖景構建能力的培養策略

教師在引導學生學習物理，并對其圖景構建能力進行針對性培養時，要充分關注學生的能力基礎和認知水平，同時也要結合高中物理的教學特點，有策略地來實施教學計劃.

1．關注直觀性教學

雖然高中生在抽象思維方面已經有了長足的進步，但是我們依然不能忽視直觀和形象的重要性，畢竟一些感性信息是學生物理認識的基礎，而且與之適應的直觀思維所產生的頓悟往往會成為學生問題分析的突破口.就物理圖景構建能力的培養而言，直觀性教學更可以為學生提供豐富的素材，以致于學生在看到一些抽象的文字時，能在腦海中呈現出與之適應的物理圖景.

直觀性教學要求學生能夠仔細觀察研究對象以及教師所刻畫的形象，對事物或過程形成較為清晰的表象，由此豐富他們的感性體驗，幫助學生對課本上的內容產生認識和理解.比如引導學生分析分子力的作用特點時，我們不但要讓學生結合圖象把握分子間的引力和斥力同時存在，隨著分子距離變大，兩個力都變小，且斥力減小得更快，所以分子距離較近時，分子力體現為斥力，分子距離較遠時，分子力體現為引力.我們還要讓學生在頭腦中展開類比，從而刻畫出以下圖景：兩個固定在彈簧兩端的小球，原長狀態的彈簧類比于分子距離等于r0的時候，此刻分子力等于0；壓縮時類比于分子距離小于r0的時候，分子力體現為斥力；拉伸時類比于分子距離大于r0的時候，分子力體現為引力.當學生遇到分子勢能這個概念時，教師可以繼續啟發學生構建圖景，相關結論的得出將水到渠成，而且學生也將因此而體會到物理圖景的重要價值，他們也將在后續學習中自發地建構物理圖景.

2．關注學生的圖象表征意識

相比于初中物理，高中物理的過程更加抽象，復雜程度也更高.教學中，為了幫助學生對狀態或過程形成較為直觀的認識，我們都要求學生用圖象來對相關狀態或過程進行表征，由此幫助他們溝通物理情境與有關規律.事實上，圖象是思維的一種良性載體，一旦學生的視覺化思維加入到問題解決的程序中，學生的認識將更加活躍，他們的問題解決效率將因此而提升.

有這樣一個力學問題：一個重力等于G的燈泡懸掛在細線的下方，現在在細線的中點O施加一個水平力F，試問細線上半段作用于O點的力為多大？筆者在兩個平行班做了這樣的試驗：一個班提供如圖1(a)所示的圖片，另一個班還補充了如圖1(b)所示的圖片，最終的結果發現，前一班的學生處理中產生了很多錯誤，而后一個班的正確率極高.這表明，學生的思維很依賴于圖象表征，而他們中的絕大部分人的圖象表征能力很弱.這其實也暴露出學生物理圖景構建能力差的原因，試問如果學生都沒有意識將文字轉化為圖片，那么他們又怎么在頭腦中形成正確的物理圖景呢？

在日常教學中，我們要培養學生的繪圖能力，基本做法就是減少問題所配圖形，讓學生自己在探索中繪制示意圖，同時諸如速度時間圖象、位移時間圖象等等，也要求學生在具體問題分析時，要有意識地畫出來，這是一種問題分析的習慣，同時也是發展學生物理圖景建構能力的基本途徑.

綜上所述，教師要明確物理圖景對學生物理學習的重要意義，并且將學生相關能力的培養落在實處，如此才能更加有效地發展學生的核心素養和實踐能力.