初中物理解題模型思維可視化的教學實踐研究

陳峰

摘 要：借助思維可視化工具，通過以非常規方法測電阻為例，讓知識構建和解決問題的思維過程可視，引導學生從不會思考到如何思考、會思考，真正抓住解決問題的本質，從而達到構建起學生解題思維模型能力的目標。

關鍵詞：思維;可視化;測電阻

物理教師經常遇到的問題是：學生經常說：“老師，上課我都聽得懂，但一遇到做題我就悶了。”其原因還是我們在教學中重在知識的獲得、方法的灌輸和習題的強化訓練，沒有重視學生“知識構建”和“解決問題”的思維過程，讓學生長期處于淺思考、不思考、不會思考的學習狀態，抑制了學生物理學科思維能力的培養。造成學生對物理公式、概念和規律等知識的學習散、零、亂，學生認為物理的學習只需記，然后做題訓練，物理學習變成一種過關考試，教師缺乏對物理思想、物理思維品質系統性的培養，

學生不懂思考、不懂如何學習物理，認為物理難學，以至于最后厭學物理，到了高中，學生物理成績更是一落千丈。如何讓學生從“不會思考”到“會思考”，并達到構建解題模型的能力呢？

思維可視化就是一個很好的手段。思維可視化就是指運用一系列圖示技術如思維導圖、流程圖、概念圖、模型圖等，把本來不可視的思維（思考方式和思考路徑）呈現出來，使其清晰可見，便于人們高效地記憶、理解和應用知識，從而提高人們學習或處理問題的能力。可視化能讓教師的解題思路與模型的構建具象化地呈現出來，讓學生直觀、可視、可模仿，這恰好符合初中學生由形象到抽象的認知發展水平，有利于他們形成正確的物理學科思維。同時，讓學生自己的思維和建模過程也通過可視化方式呈現出來，

學生可以明確自己思維的“堵點”在哪，或者思維的不完善與偏差在哪，從而進行幫助學生，理清思維，有利于幫助學生構建正確的解題思維模型。下面就以“測未知電阻題型”為例，談談借助思維可視化方式在初中物理解題思維模型中的構建方法。

一、 思維可視化引導，架構解題通道，形成解題模型

在學習伏安法測電阻后，教師都會展開“非常規法測電阻”的教學。如，只有一個電壓表和已知電阻為R0的定值電阻一個，請你設計實驗，測出Rx的電阻。要求寫出主要測量步驟及表達式（所測的量用適當的字母表示）。

這種類型的問題往往對于初中學生來說難度較大，原因就在于已知到未知之間的距離較大，學生要跨過好幾道坎，一下子難以解決問題。如何突破這一難題，教師以思維可視化為工具架起思維通道，根據題意，由知識的本源出發，即實驗原理

R=UI，架構起思維的流程圖，如下圖1所示。難點在于Ix的解決，教師引導學生回到已知給出的條件R0和電壓表，學生就很容易地想到應用歐姆定律完成圖中②的問題;教師在此基礎上追問：“怎樣讓I0=Ix呢？”“串聯”這一想法浮現而出，設計出③也就比較順利。解決問題后，不是就此放過，而是教師要站在思維的高度上，對方法進行歸納，應用圖中②就是等效于伏安法中的電流表，明確等效思想在此的應用如圖中⑦所指。若教學停留在此，那思維的廣度與深度就不夠，也難以達到思維的建模目的。此時，教師就要引導學生根據串聯電路U=U1+U2的電壓關系，獲得圖中③④的解決辦法，測量U0、Ux有電壓表直接測量和間接測量。

在上面設計的基礎上，若直接要求學生進行電表不可拆的電路設計，又會有一個攔路虎，讓大多數的學生難以跨越。關鍵的問題在于學生的這種思維過程是教師引導下的，缺乏用自身所構建的知識網絡去解決問題，去自主思考、自主構建，只是完成一種解決問題的思維流程，不能抓住思維的本質而上升到學科思維的培養，學生解決一題是一題，不能達到觸類旁通。這時，教師就要充分利用思維可視的好處，使解題的思維過程不再是隱性的過程，而是靜止的圖示和動態的思維兩者的組合，讓學生思維過程直觀可視。學生就能從原有思維可視化圖1中，直觀、清晰地進行對②③④方法的歸納總結，測量未知電阻的關鍵就在于測量U0、Ux兩個物理量，可以直接測量，也可以間接測量。因此后續電表不可拆設計的問題圖中⑤就順其自然，不管是應用開關斷開或閉合，還是移動變阻器劃片，其目的還是為了測量U0、Ux兩個物理量，教學的難點得以突破。

在問題解決后，教師一定要引導學生對思維導圖進行反思，此時的反思又分為兩種，一種是利用思維可視化的圖示，按照圖示流程，引導學生把整個解題的思維歷程，重新梳理一遍，使整個思維過程從模糊變清晰、從缺漏變完整、從零散變系統，形成初步的解題思維流程。另一種就是如圖中⑥的虛線思維過程，采用逆向思維，教師引導學生反思，不管是②③④的電表可拆還是⑤中的電表不可拆，其解題關鍵都是U0、Ux兩個物理量，而通道的獲得，恰恰是歸溯回測電阻原理這一解決問題的本質，從而形成基本的、簡潔的解題思維流程模型。

這樣的教學不再是灌輸式的，而是教師以問題為引導，通過思維可視化工具，讓整個解題的思維過程一步步地呈現，給學生直觀感，這恰好解決初中學生抽象思維不足的問題，易于形成解題過程的思維流程模型，能很好地幫助學生解決如何“思”的問題。

二、 學生思維可視化模仿，自主暴露問題，構建解題模型

此時，題目變式為已知R0和電流表呢？讓學生模仿圖1的思維流程圖進行解題。這時教師不要在乎學生解答過程有多漂亮，關鍵是學生要把自己的思考過程，通過模仿用思維流程圖呈現出來，讓他們的思維顯現，從而暴露出自己思維的不足之處。由于是同類型的問題，學生就可以對著圖1中的流程圖進行自主糾正，這也是解題模型思維可視化培養的關鍵一步，先有模仿，然后才能創新。那么，這種學生自主建構過程，暴露的問題在哪里呢？

第一，思維的廣度與深刻性不足。學生由于以往機械式解題的習慣，形成思維的惰性，他們認為只要能解決問題就好，而不思考一題多解，就會給后續一類題型的解答造成阻礙。在已知R0和電流表測電阻問題設計過程同樣的如圖1中的