運用“思維可視化”手段促進高中物理教學發展的實踐研究

丁東進

(江蘇省前黃高級中學國際分校 213161)

“思維可視化”是指運用一系列圖示技術呈現本來不可視的思維，使其過程能夠更加清晰可見.“思維可視化”目前在我國已經得到了十年以上的深入研究，并獲得全國教育信息技術研究“十二五”規劃重點課題，現已被逐漸的應用在各項學科的教學中，形成了獨有的“思維可視化教學”.高中物理教學與“思維可視化”的融合進一步推進了學生對知識的理解，教師可以利用“思維可視化”的手段將物理中的知識以直觀、清晰的方式呈現在學生面前，大大的提升了學生對物理抽象知識的全新認知，在極大程度上幫助教師突破了物理教學中的難點與重點.“思維可視化”教學手段的應用使高中物理的教學得到了良好的改善，教師也需要合理結合“思維可視化”手段，結合具體教學實例，將之滲透在高中物理教學中，以推進高中物理教學發展為目標，實現學生物理知識的掌握與物理思維的優化.

1 借助可視思維，激發學習興趣

結合過去的高中物理教學可以發現，學生往往會因為教學手段過于單一而產生學習的厭倦心理，最終導致學生無法完全地掌握教師傳授的知識點，使整體的高中物理教學效率不理想，無法從根本解決學生在物理學科方面的學習問題.而物理作為一門自然學科，蘊涵著強烈的邏輯推理思維，為了能夠幫助學生做好邏輯上的思維提升，教師可以在教學過程中借助可視思維展開教學，使學生能夠對物理知識產生初步的認知，進而激發學生對物理學習的興趣，所以“思維可視化”的教學手段能夠引導學生轉變抽象的物理知識，從基礎掌握知識，為復雜的物理學習做好鋪墊.

以“相互作用——力”的教學為例，“力”對于學生而言是一種全新且抽象的概念，學生可能會在生活經驗的影響下對“力”產生初步的認知，有的學生認為他是一種力量，有的學生認為它是一種施壓手段.但是以物理思維來看，“力”對于學生而言沒有具體的概念.比如重力是指由于地球的吸引而使物體受到的力，對于初學者而言，很難理解地球是如何對物體施力，所以教師可以將概念知識進行轉化，比如為學生播放關于“自由落體”的實驗視頻，使學生在通過視頻內容簡單的了解地球對物體的吸引，從而深化學生對概念的理解.同時，教師還可以鼓勵學生進行動手操作，如：將書本從一定的高度扔下會產生什么樣的情況？將紙片從同樣的高度扔下會產生什么樣的情況？思考物體落地后的受力點.使學生能夠通過可視化的操作手段對重力產生全新的理解，教師還可在此基礎上要求學生根據視頻內容和操作自主總結關于“重力”的知識，將課本上抽象化的概念進行轉變，引導學生將知識可視化，逐步產生對物理學習的興趣.所以在物理教學中需結合不同的手段優先激發學生的興趣，進而從學生感興趣的角度出發，融入可視化思維促進學生在興趣的基礎上進行知識的吸收，保障高中物理整體的學習效果，更好的將“思維可視化”與高中物理教學相融合，激發學生對物理學習的興趣，推進高中物理教學的發展.

2 利用思維導圖，構建學習結構

思維導圖作為可視化的工具已經被逐漸的普及在教學中，高中物理的教學特性證明了運用可視化的思維導圖能夠幫助學生更好的梳理知識，促進學生對知識的掌握，實現高中物理的教學目標，以“思維可視化”的角度推進高中物理教學的發展.所以教師可以適當地在教學過程中利用思維導圖的可視化優勢，為學生展示物理知識的結構，引導學生在思維導圖的幫助下構建正確的學習結構，以幫助學生掌握知識.思維導圖之所以能夠被應用在高中物理的教學中最根本的原因即思維導圖能夠使知識逐步分解，使學生能夠在思維導圖中清晰的理清知識之間的關聯，是幫助學生掌握知識的最佳途徑之一.

以“相互作用——力”的教學為例，在本單元中“摩擦力”是一項教學重點，而摩擦力可以細化分為“滑動摩擦力”和“靜摩擦力”，兩者雖然都被稱作為摩擦力，但是仍存在非常大的區別，比如兩者產生的條件具有一定的差異性等.為了避免學生產生知識上的混淆，教師可以利用思維導圖整理“摩擦力”的知識(如圖1)，為學生進行總結，使物理知識可視化.比如教師將“摩擦力的產生條件”設計為一級主題，將“滑動摩擦力的產生條件”和“靜摩擦力的產生條件”設計為二級主題，通過主題的明確引導學生進行思考，從而在三級主題中分別列出產生條件，通過以上內容的整理，學生不僅能夠再次掌握“摩擦力”的知識，還能夠在思維導圖的整理下清晰地發現滑動摩擦力與靜摩擦力的區別，進而助力學生對抽象知識的掌握情況.分析以上例子可知，思維導圖是推進高中物理教學的重要手段之一，使學生能夠在思維導圖的幫助下將重點知識呈現在思維導圖中，并發現知識間的關聯與區別，加速學生對知識的理解，構建全新的學習結構，因此作為教師需要在教學中結合思維導圖的應用，推進高中物理教學的發展，使物理對于學生而言不再是抽象復雜的知識，而是能夠以可視化的角度呈現知識，構建良好的物理教學生態環境.

圖1

3 運用教學動畫，優化學習質量

隨著科學技術的發展，目前的可視化工具已經能夠將課本上的知識轉變為動畫形式，從而進行教學，學生也能夠在動畫的積極影響下深度感受知識的變化過程.這一教學發展積極地影響了高中物理的教學過程，教師需要將教學動畫滲透在高中物理的教學過程中，以幫助學生從動態的角度感受抽象的物理知識，進一步變抽象為具象，在動畫教學的幫助下優化學生物理學習的質量.在教學動畫的融合下，高中物理課堂教學能夠改變枯燥無味的刻板印象，學生也能夠切實體會到物理思維的可視化，是推進高中物理教學發展的關鍵因素，所以教師需要合理設計教學動畫過程，以幫助學生得到真正的發展.

4 開展物理實驗，引導學習意識

物理是一門實驗學科，物理的實驗過程具備強烈的理性以及邏輯性，是目前學生需要學習的最精密的一門自然科學.所以，物理實驗也是高中物理教學過程中的重要環節，教師可以將實驗過程與思維可視化的教學手段進行融合，使學生能夠通過實驗手段將課本上的知識可視化，并且能夠從實驗過程中得到結論，進一步證實物理理論概念.高中物理的教學離不開物理實驗的輔助，教師需幫助學生更好地在思維可視化下掌握物理實驗的精髓，引導學生學習意識的提升，促進物理教學的發展.

比如在進行“探究加速度與力、質量的關系”這一實驗(如圖2)時，學生能夠通過實驗進一步掌握關于“力”的知識，并在實驗中得出結論，完善學生對物理知識的理解.物理這門學科離不開實驗的輔助，只有通過實驗能夠將知識可視化，才能幫助學生進一步理解抽象的概念，所以教師需要做好實驗的教學準備，以學生的角度出發，結合“思維可視化”的應用手段，助力學生做好物理實驗環節.

圖2

5 整理可視思維，做好學習總結

高中階段的教學極為注重學生的復習環節，只有學生通過反復復習，才能夠透徹的掌握復雜的知識.所以物理教師需要做出教學引導，幫助學生掌握正確的復習總結方式，進而促進學生物理水平的穩步提升.因此在思維可視化的影響下，教師可以采納可視化教學手段，鼓勵學生整理思維，做好可視化的知識總結，以幫助學生及時發現學習中存在的不足，給予針對性地幫助.

比如教師可以引導學生以單元為基礎展開復習，要求學生利用自身對物理知識的理解制作不同的思維導圖，使學生能夠將單元的重點知識以可視化的思維呈現出來.隨后再由教師進行檢查，發現學生是否在知識整理的過程中缺少相關的理論知識，進而及時地進行指點，要求學生做出改正，使學生在教師的正確帶領下做好單元知識的總結與復習，完善“思維可視化”下物理知識的掌握，推進物理教學的發展.

綜上所述，高中物理的學習對于學生而言存在一定的困難，作為教師需要引導學生迎難而上，克服學生在物理學習中的困境.所以這需要教師運用合適的教學手段，促進學生理解抽象化的物理知識.而“思維可視化”地出現在一定程度上解決了學生遇到的困境，使學生在直觀地展示下更好地理解與掌握物理知識，理清學習物理的正確思維，助力學生物理水平的有效提升.基于目前的高中物理教學而言，教師還需對“思維可視化”教學手段展開進一步的實踐研究，使其與高中物理教學得到更好的融合，進而推進高中物理教學的發展.