学习物理过程中几种图形能力的培养

张圣兵

图形能力是一种综合性很强的能力，是观察能力、提取处理信息的能力、对比分析能力、联想能力、形象转化能力、逻辑推理能力、创新能力等多种能力的综合体现，图形能力和高中物理学习密不可分，无论是常态化教学，还是近些年的高考题，都需要学生有较强的图形能力，本文就如何培养学生的图形能力进行探讨，望能有助于教学实践.

一、什么是图形能力

我们将用图解析过程中用到的所有能力统称为图形能力.包括如下几个方面内容：

1.浏览信息观察事物的能力——对事物或接触的信息进行准确、客观观察的能力；

2.获取信息提出命题的能力——多角度、多渠道检索信息，从中寻找出有意义、有价值的问题；

3.处理信息推测答案的能力——捕获主要因素，排除次要因素，由已知知识推测问题答案的能力；

4.转换信息形成假设的能力——对信息的形式进行转化和重组，并形成新的猜测、设想、结论的能力；

5.验证信息设计实施实验的能力——自己设计实验对信息进行验证的能力：

6.运用信息联系实际的能力——将得到的信息用于生活实际的能力；

7.综合信息进行思维的能力——综合所有信息，辨别真伪，进行分析的能力；

8.创造信息构建体系的能力——将计划、设想等要素，有机集中在一个复合体中，构建一个完整的新体系的能力.

二、提升图形能力的几个着力点

1.教会学生一定的读图步骤

无论什么图，拿到手首先先看标题，因为标题是对整个图意义的概括，它有助于学生对图涉及的方面进行准确定位；其次要按照主体——局部——结构——动静态——颜色，一层层往下看，不能有遗漏之处；最后综合思考找到图的深刻内涵，联想拓展形成新知识的增长点.其流程如图1所示.

2.读图提取重要信息的训练

教师可以将图形分类，对不同的教学内容，采用不同的图形，有针对性的让学生在某段时间集中练习读某种图形.如在运动学中重点读函数图象和运动轨迹图，在原子物理中重点读原子能级图等.

同时，训练还应循序渐进式提升供图的抽象性.实物图、卡通图此类图的抽象程度不高，对思维的要求不高，很容易读懂，也易引起学生读图的兴趣，可以作为读图训练的初步训练对象，在学生掌握了基本读图步骤后，可逐步增加读图难度，让学生练习读抽象程度略微大些的统计图表、流程图等，在训练一段时间后，等学生已经适应了从形象到抽象的变化后，再让学生读更为抽象的函数图象.这样的策略既符合由浅入深的认知规律，又给学生充足的时间来衔接初高中的学习.

3.帮助学生总结一些常规思考角度

在辨图过程中，教师要有意识的帮助学生建立起一个常规思维角度，让学生了解到常用来找异同点的角度，一般可从图的形状、结构特点、表达方式、反映的内容、物理意义等方面来对比总结.只有熟练掌握了常规思维角度，才能在这个基础上寻求突破，找到全新的视角，拥有创造性的发现.

4.逐步培养学生深入思考问题本质的习惯

辨图的最根本目的在于看清似是而非的东西，通过辨析可进一步透过现象领会事物的本质，在教学中要有意识的帮助学生深入事物的内部去质疑、去思考，通过提问的方式让学生逐步走向问题的核心，引领学生对观察到的异同点及时进行总结和提升，对得到的结论要鼓励学生大胆的而使用，通过这一系列的训练，帮助学生建立起良好的思维习惯.

三、案例分析——“人教版的物理选修3-1第19页的图1.4-5”（如图2所示）

此组图反映带点体周围的等势面和电场线的分布情况.

1.识图

通过比较这三张图发现：

（1）等势面的形状是各不相同的，甲图是一组同心圆，乙图是一组逐渐变胖的椭圆，丙图是一组平行线；

（2）电场线密集的地方等势面也密集；

（3）电场线和等势面总是互相垂直的.

2.析图

开始要思考：

（1）为何等势面的形状会不同？很显然这里是由于中间带电体的形状不

同所引起的，通过进一步观察还能发现等势面的形状和带电体的形状很相似，这有科学根据吗？能推而广之吗？等学完了静电平衡这一节内容，再回头来审视这样的结论，会让学生体会到自己发现知识的快乐，能激发学生更大的学习兴趣；

（2）为何电场线密集的地方等势面也密集？这是一个普遍结论吗？对其他带点体是否也使用？在学习了E=U/d以后，就可以让学生自己运用公式进行定性讨论，这样既加深了学生对公式的理解，也培养了前后联系的能力；

（3）为何电场线和等势面总是互相垂直的？这个结论是否在任何情况下都成立？引导学生把等势面的定义和电场力做功结合起来思考，用反证法证明这样一个结论，这个过程中很好的锻炼了学生的逻辑推理能力，使学生不是去死记硬背结论，而是自己探索发现结论，使学习由被动变为主动，这正符合了新教材注重过程和方法的教育理念.

3.总结归纳

通过三张图的对比分析，得到三个普遍结论.

（1）电场线和等势面一定互相垂直；

（2）等势面密集的地方电场线也密集说明此处电场强度大；

（3）如果知道了等势面的形状和分布，也就能知道电场线的分布，在实际设计电子仪器中的电极形状大小相互位置时，就是利用这一原理，用此结论很容易解决一系列有关电场线和等势面的问题.

其实通过对这一组图的辨析，

能很深刻理解电场线和等势面这两个较抽象的概念，辨图的过程中轻易地突破了教学上的一个难点.

4.考题呈现

（08江苏高考·6）如图3所示，实线为电场线，虚线为等势线，且AB=BC，电场中的A、B、C三点的场强分别为EA、EB、EC，电势分别为φA、φB、φC，AB、BC间的电势差分别为UAB、UBC，则下列关系中正确的有（ ）.

A. φA>φB>φC B. EC>EB>EA

C. UAB

评析 此题考察电场线和等势面的知识，如果学生能正确理解电场线和等势面之间的联系，利用总结出的结论就不难选出正确答案ABC.此处通过使用结论提高解题速度，学生在尝到甜头后，就更能投入到辨图练习中.

图形能力是一种综合性很强的能力，是观察能力、提取处理信息的能力、对比分析能力、联想能力、形象转化能力、逻辑推理能力、创新能力等多种能力的综合体现，图形能力和高中物理学习密不可分，无论是常态化教学，还是近些年的高考题，都需要学生有较强的图形能力，本文就如何培养学生的图形能力进行探讨，望能有助于教学实践.

一、什么是图形能力

我们将用图解析过程中用到的所有能力统称为图形能力.包括如下几个方面内容：

1.浏览信息观察事物的能力——对事物或接触的信息进行准确、客观观察的能力；

2.获取信息提出命题的能力——多角度、多渠道检索信息，从中寻找出有意义、有价值的问题；

3.处理信息推测答案的能力——捕获主要因素，排除次要因素，由已知知识推测问题答案的能力；

4.转换信息形成假设的能力——对信息的形式进行转化和重组，并形成新的猜测、设想、结论的能力；

5.验证信息设计实施实验的能力——自己设计实验对信息进行验证的能力：

6.运用信息联系实际的能力——将得到的信息用于生活实际的能力；

7.综合信息进行思维的能力——综合所有信息，辨别真伪，进行分析的能力；

8.创造信息构建体系的能力——将计划、设想等要素，有机集中在一个复合体中，构建一个完整的新体系的能力.

二、提升图形能力的几个着力点

1.教会学生一定的读图步骤

无论什么图，拿到手首先先看标题，因为标题是对整个图意义的概括，它有助于学生对图涉及的方面进行准确定位；其次要按照主体——局部——结构——动静态——颜色，一层层往下看，不能有遗漏之处；最后综合思考找到图的深刻内涵，联想拓展形成新知识的增长点.其流程如图1所示.

2.读图提取重要信息的训练

教师可以将图形分类，对不同的教学内容，采用不同的图形，有针对性的让学生在某段时间集中练习读某种图形.如在运动学中重点读函数图象和运动轨迹图，在原子物理中重点读原子能级图等.

同时，训练还应循序渐进式提升供图的抽象性.实物图、卡通图此类图的抽象程度不高，对思维的要求不高，很容易读懂，也易引起学生读图的兴趣，可以作为读图训练的初步训练对象，在学生掌握了基本读图步骤后，可逐步增加读图难度，让学生练习读抽象程度略微大些的统计图表、流程图等，在训练一段时间后，等学生已经适应了从形象到抽象的变化后，再让学生读更为抽象的函数图象.这样的策略既符合由浅入深的认知规律，又给学生充足的时间来衔接初高中的学习.

3.帮助学生总结一些常规思考角度

在辨图过程中，教师要有意识的帮助学生建立起一个常规思维角度，让学生了解到常用来找异同点的角度，一般可从图的形状、结构特点、表达方式、反映的内容、物理意义等方面来对比总结.只有熟练掌握了常规思维角度，才能在这个基础上寻求突破，找到全新的视角，拥有创造性的发现.

4.逐步培养学生深入思考问题本质的习惯

辨图的最根本目的在于看清似是而非的东西，通过辨析可进一步透过现象领会事物的本质，在教学中要有意识的帮助学生深入事物的内部去质疑、去思考，通过提问的方式让学生逐步走向问题的核心，引领学生对观察到的异同点及时进行总结和提升，对得到的结论要鼓励学生大胆的而使用，通过这一系列的训练，帮助学生建立起良好的思维习惯.

三、案例分析——“人教版的物理选修3-1第19页的图1.4-5”（如图2所示）

此组图反映带点体周围的等势面和电场线的分布情况.

1.识图

通过比较这三张图发现：

（1）等势面的形状是各不相同的，甲图是一组同心圆，乙图是一组逐渐变胖的椭圆，丙图是一组平行线；

（2）电场线密集的地方等势面也密集；

（3）电场线和等势面总是互相垂直的.

2.析图

开始要思考：

（1）为何等势面的形状会不同？很显然这里是由于中间带电体的形状不

同所引起的，通过进一步观察还能发现等势面的形状和带电体的形状很相似，这有科学根据吗？能推而广之吗？等学完了静电平衡这一节内容，再回头来审视这样的结论，会让学生体会到自己发现知识的快乐，能激发学生更大的学习兴趣；

（2）为何电场线密集的地方等势面也密集？这是一个普遍结论吗？对其他带点体是否也使用？在学习了E=U/d以后，就可以让学生自己运用公式进行定性讨论，这样既加深了学生对公式的理解，也培养了前后联系的能力；

（3）为何电场线和等势面总是互相垂直的？这个结论是否在任何情况下都成立？引导学生把等势面的定义和电场力做功结合起来思考，用反证法证明这样一个结论，这个过程中很好的锻炼了学生的逻辑推理能力，使学生不是去死记硬背结论，而是自己探索发现结论，使学习由被动变为主动，这正符合了新教材注重过程和方法的教育理念.

3.总结归纳

通过三张图的对比分析，得到三个普遍结论.

（1）电场线和等势面一定互相垂直；

（2）等势面密集的地方电场线也密集说明此处电场强度大；

（3）如果知道了等势面的形状和分布，也就能知道电场线的分布，在实际设计电子仪器中的电极形状大小相互位置时，就是利用这一原理，用此结论很容易解决一系列有关电场线和等势面的问题.

其实通过对这一组图的辨析，

能很深刻理解电场线和等势面这两个较抽象的概念，辨图的过程中轻易地突破了教学上的一个难点.

4.考题呈现

（08江苏高考·6）如图3所示，实线为电场线，虚线为等势线，且AB=BC，电场中的A、B、C三点的场强分别为EA、EB、EC，电势分别为φA、φB、φC，AB、BC间的电势差分别为UAB、UBC，则下列关系中正确的有（ ）.

A. φA>φB>φC B. EC>EB>EA

C. UAB

评析 此题考察电场线和等势面的知识，如果学生能正确理解电场线和等势面之间的联系，利用总结出的结论就不难选出正确答案ABC.此处通过使用结论提高解题速度，学生在尝到甜头后，就更能投入到辨图练习中.

图形能力是一种综合性很强的能力，是观察能力、提取处理信息的能力、对比分析能力、联想能力、形象转化能力、逻辑推理能力、创新能力等多种能力的综合体现，图形能力和高中物理学习密不可分，无论是常态化教学，还是近些年的高考题，都需要学生有较强的图形能力，本文就如何培养学生的图形能力进行探讨，望能有助于教学实践.

一、什么是图形能力

我们将用图解析过程中用到的所有能力统称为图形能力.包括如下几个方面内容：

1.浏览信息观察事物的能力——对事物或接触的信息进行准确、客观观察的能力；

2.获取信息提出命题的能力——多角度、多渠道检索信息，从中寻找出有意义、有价值的问题；

3.处理信息推测答案的能力——捕获主要因素，排除次要因素，由已知知识推测问题答案的能力；

4.转换信息形成假设的能力——对信息的形式进行转化和重组，并形成新的猜测、设想、结论的能力；

5.验证信息设计实施实验的能力——自己设计实验对信息进行验证的能力：

6.运用信息联系实际的能力——将得到的信息用于生活实际的能力；

7.综合信息进行思维的能力——综合所有信息，辨别真伪，进行分析的能力；

8.创造信息构建体系的能力——将计划、设想等要素，有机集中在一个复合体中，构建一个完整的新体系的能力.

二、提升图形能力的几个着力点

1.教会学生一定的读图步骤

无论什么图，拿到手首先先看标题，因为标题是对整个图意义的概括，它有助于学生对图涉及的方面进行准确定位；其次要按照主体——局部——结构——动静态——颜色，一层层往下看，不能有遗漏之处；最后综合思考找到图的深刻内涵，联想拓展形成新知识的增长点.其流程如图1所示.

2.读图提取重要信息的训练

教师可以将图形分类，对不同的教学内容，采用不同的图形，有针对性的让学生在某段时间集中练习读某种图形.如在运动学中重点读函数图象和运动轨迹图，在原子物理中重点读原子能级图等.

同时，训练还应循序渐进式提升供图的抽象性.实物图、卡通图此类图的抽象程度不高，对思维的要求不高，很容易读懂，也易引起学生读图的兴趣，可以作为读图训练的初步训练对象，在学生掌握了基本读图步骤后，可逐步增加读图难度，让学生练习读抽象程度略微大些的统计图表、流程图等，在训练一段时间后，等学生已经适应了从形象到抽象的变化后，再让学生读更为抽象的函数图象.这样的策略既符合由浅入深的认知规律，又给学生充足的时间来衔接初高中的学习.

3.帮助学生总结一些常规思考角度

在辨图过程中，教师要有意识的帮助学生建立起一个常规思维角度，让学生了解到常用来找异同点的角度，一般可从图的形状、结构特点、表达方式、反映的内容、物理意义等方面来对比总结.只有熟练掌握了常规思维角度，才能在这个基础上寻求突破，找到全新的视角，拥有创造性的发现.

4.逐步培养学生深入思考问题本质的习惯

辨图的最根本目的在于看清似是而非的东西，通过辨析可进一步透过现象领会事物的本质，在教学中要有意识的帮助学生深入事物的内部去质疑、去思考，通过提问的方式让学生逐步走向问题的核心，引领学生对观察到的异同点及时进行总结和提升，对得到的结论要鼓励学生大胆的而使用，通过这一系列的训练，帮助学生建立起良好的思维习惯.

三、案例分析——“人教版的物理选修3-1第19页的图1.4-5”（如图2所示）

此组图反映带点体周围的等势面和电场线的分布情况.

1.识图

通过比较这三张图发现：

（1）等势面的形状是各不相同的，甲图是一组同心圆，乙图是一组逐渐变胖的椭圆，丙图是一组平行线；

（2）电场线密集的地方等势面也密集；

（3）电场线和等势面总是互相垂直的.

2.析图

开始要思考：

（1）为何等势面的形状会不同？很显然这里是由于中间带电体的形状不

同所引起的，通过进一步观察还能发现等势面的形状和带电体的形状很相似，这有科学根据吗？能推而广之吗？等学完了静电平衡这一节内容，再回头来审视这样的结论，会让学生体会到自己发现知识的快乐，能激发学生更大的学习兴趣；

（2）为何电场线密集的地方等势面也密集？这是一个普遍结论吗？对其他带点体是否也使用？在学习了E=U/d以后，就可以让学生自己运用公式进行定性讨论，这样既加深了学生对公式的理解，也培养了前后联系的能力；

（3）为何电场线和等势面总是互相垂直的？这个结论是否在任何情况下都成立？引导学生把等势面的定义和电场力做功结合起来思考，用反证法证明这样一个结论，这个过程中很好的锻炼了学生的逻辑推理能力，使学生不是去死记硬背结论，而是自己探索发现结论，使学习由被动变为主动，这正符合了新教材注重过程和方法的教育理念.

3.总结归纳

通过三张图的对比分析，得到三个普遍结论.

（1）电场线和等势面一定互相垂直；

（2）等势面密集的地方电场线也密集说明此处电场强度大；

（3）如果知道了等势面的形状和分布，也就能知道电场线的分布，在实际设计电子仪器中的电极形状大小相互位置时，就是利用这一原理，用此结论很容易解决一系列有关电场线和等势面的问题.

其实通过对这一组图的辨析，

能很深刻理解电场线和等势面这两个较抽象的概念，辨图的过程中轻易地突破了教学上的一个难点.

4.考题呈现

（08江苏高考·6）如图3所示，实线为电场线，虚线为等势线，且AB=BC，电场中的A、B、C三点的场强分别为EA、EB、EC，电势分别为φA、φB、φC，AB、BC间的电势差分别为UAB、UBC，则下列关系中正确的有（ ）.

A. φA>φB>φC B. EC>EB>EA

C. UAB

评析 此题考察电场线和等势面的知识，如果学生能正确理解电场线和等势面之间的联系，利用总结出的结论就不难选出正确答案ABC.此处通过使用结论提高解题速度，学生在尝到甜头后，就更能投入到辨图练习中.