思维可视化对提高学生物理思维能力的研究

秦晓琴 刘卫

摘  要：思维可视化是一种直观的可将知识与思维进行表征的工具，在诸多领域广泛应用。本文从高中生学习物理存在的问题出发，结合学生的认知能力以及高中物理学科特点，从思维可视化提高学生物理思维能力的角度进行探讨。

关键词：思维可视化;可视化工具;物理思维

中学物理的基本要求是让学生掌握基础的概念与规律，应用规律去解释生活现象，去解决实际问题，然而在实际学习中，学生却存在这很多問题，普遍反应上课可以听懂，但是课后做题目却无从下手，感觉知识点自己都掌握了，但是总会犯一些细节性的错误。导致学生没有成就感，形成畏难的情绪。所以在高中物理教学中，培养学生的学习方法，提高思维能力，提高学习能力是非常重要的。

一、高中学生学习物理存在的问题的原因

知识相对碎片化，缺少知识框架，欠缺建立知识之间的联系的观念。对于概念的内涵外延理解不清楚，相似的知识之间存在着混淆。学习物理缺乏大局观，知识内化能力差，举一反三能力不强，学习总结能力不强，建构物理模型的能力比较弱。综述可以看出，主要原因是学生的思维能力差，所以培养学生的思维能力是解决上述问题的关键。

二、问题解决的工具——思维可视化工具

思维可视化概念是由刘濯源主任首先提出，所谓的思维可视化是指运用一系列可视化的技术以及生成图示的软件技术，将原本来不可视的思考方法和思考路径形象地呈现出来，使其清晰可见的过程。可视化思维工具，有两种表述方式：一是指图形化的思考工具;二是指利用计算机构建思维导图的创作工具。图形化的工具有很多，目前比较成熟的包括思维导图、概念图、鱼骨图、流程图、模型图等辅助思考和表达的绘图形式。

三、思维可视化工具促进学生物理思维能力

要解决学生在物理学习中存在的问题，就要培养学生的物理思维能力，思维可视化的图示背后体现了不同思维方式，有发散性思维、结构化思维、逻辑思维、演绎思维以及数理空间思维。通过使用这些图示化的工具辅助学习、思考和表达，从而达到训练和培养思维的效果。应用可视化思维工具，以形象化的方式表征学生对文本的理解，能够帮助学生拓宽思考的空间，培养思维能力。

（一）思维可视化工具建构物理概念与规律

物理概念跟物理规律是高中物理的核心，在高中物理课本中概念与规律都是用一句话表述出来，通过在课堂中老师对于概念和规律的建构以及同学们对于概念规律理解内化后，可以通过可视化的图形将规律或者概念的建构过程呈现出来，而不是一味地死记硬背，这样可以培养同学们的逻辑思维能力，演绎思维以及结构化思维。

例如高中物理基本概念加速度，学生经常容易犯错的点是对于加速度数学表达式的理解，这个式子只是比值定义式，加速度的大小与速度变化量跟时间都是无关的，这里类比了之前速度的定义，便可以比较容易纠正学生们的思维误区，得出加速度与速度变化量是无关的，只跟物体本身有关，同时也巩固了之前学过的知识。同时提高了学生分析、归纳、总结等思维能力。通过思维导图的建立，学生可以将加速度的建构过程，以及加速度的理解进行理解加工后再现，培养了学生的反思能力。

（二）思维可视化工具建构物理知识体系

在学完必修一第一章时，发现学生的知识点非常零碎，通过建立思维导图，让学生直观地感受到知识之间的联系，同时可以将第一章的知识串在一起，也可以很清楚地理解各个知识点之间的关系。在物理学习过程中，学生学习的知识都非常零碎，不能将各个知识点联系起来，对于知识的提取也是零碎的，通过思维导图可以将所学的知识串起来，形成一个完整的知识体系，这样在解决问题知识提取的过程中便可以很好地通过关键词提取信息。思维导图的建立过程是学生进一步理解的过程，同时也显示了学生对于知识内化的结果，不仅可以减轻记忆压力，而且可以养成习惯，提高学习效率。

四、思维可视化工具使用过程中存在的问题

思维可视化便于提高学生的物理思维能力，但是在使用过程中要注意以下几点问题：

（一）教师要及时纠正学生根据可视化工具呈现出的思维，学生根据自己的知识内化程度将思维呈现过程也是暴露问题的过程。所以教师借助学生呈现的结果，可以做到对症下药，引导学生对知识进行再次加工。

（二）思维呈现的方式多样化。学生在借助可视化工具呈现思维的方式有很多种，所用的颜色选取也具有多样性，教师要尊重学生的个性，只需要将知识性的问题进行引导，让学生可以理解后再进行思维可视化。

（三）教会学生选择可视化的工具，去更好地呈现思维方式，在教学过程中，学生对于可视化工具了解比较欠缺，这就需要教师向学生介绍可视化的工具，同时分析利弊，便于学生做出选择。

参考文献：

[1]蒋莉，杨瑞红，刘岚.思维可视化技术促进学生物理思维能力的提高[J].中国多媒体与网络教学学报（中旬刊），2020（04）：199-201.

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[5]王保昌.思维可视化教学模式对思辨能力培养的作用——基于英语专业写作课教学的实验研究[J].长春教育学院学报，2020，36（01）：9-16.

作者简介：秦晓琴（1990-），女，汉族，甘肃人，研究生，研究方向：学科教学物理