初中物理解题模型思维可视化的教学实践研究

陈峰

摘 要：借助思维可视化工具，通过以非常规方法测电阻为例，让知识构建和解决问题的思维过程可视，引导学生从不会思考到如何思考、会思考，真正抓住解决问题的本质，从而达到构建起学生解题思维模型能力的目标。

关键词：思维;可视化;测电阻

物理教师经常遇到的问题是：学生经常说：“老师，上课我都听得懂，但一遇到做题我就闷了。”其原因还是我们在教学中重在知识的获得、方法的灌输和习题的强化训练，没有重视学生“知识构建”和“解决问题”的思维过程，让学生长期处于浅思考、不思考、不会思考的学习状态，抑制了学生物理学科思维能力的培养。造成学生对物理公式、概念和规律等知识的学习散、零、乱，学生认为物理的学习只需记，然后做题训练，物理学习变成一种过关考试，教师缺乏对物理思想、物理思维品质系统性的培养，

学生不懂思考、不懂如何学习物理，认为物理难学，以至于最后厌学物理，到了高中，学生物理成绩更是一落千丈。如何让学生从“不会思考”到“会思考”，并达到构建解题模型的能力呢？

思维可视化就是一个很好的手段。思维可视化就是指运用一系列图示技术如思维导图、流程图、概念图、模型图等，把本来不可视的思维（思考方式和思考路径）呈现出来，使其清晰可见，便于人们高效地记忆、理解和应用知识，从而提高人们学习或处理问题的能力。可视化能让教师的解题思路与模型的构建具象化地呈现出来，让学生直观、可视、可模仿，这恰好符合初中学生由形象到抽象的认知发展水平，有利于他们形成正确的物理学科思维。同时，让学生自己的思维和建模过程也通过可视化方式呈现出来，

学生可以明确自己思维的“堵点”在哪，或者思维的不完善与偏差在哪，从而进行帮助学生，理清思维，有利于帮助学生构建正确的解题思维模型。下面就以“测未知电阻题型”为例，谈谈借助思维可视化方式在初中物理解题思维模型中的构建方法。

一、 思维可视化引导，架构解题通道，形成解题模型

在学习伏安法测电阻后，教师都会展开“非常规法测电阻”的教学。如，只有一个电压表和已知电阻为R0的定值电阻一个，请你设计实验，测出Rx的电阻。要求写出主要测量步骤及表达式（所测的量用适当的字母表示）。

这种类型的问题往往对于初中学生来说难度较大，原因就在于已知到未知之间的距离较大，学生要跨过好几道坎，一下子难以解决问题。如何突破这一难题，教师以思维可视化为工具架起思维通道，根据题意，由知识的本源出发，即实验原理

R=UI，架构起思维的流程图，如下图1所示。难点在于Ix的解决，教师引导学生回到已知给出的条件R0和电压表，学生就很容易地想到应用欧姆定律完成图中②的问题;教师在此基础上追问：“怎样让I0=Ix呢？”“串联”这一想法浮现而出，设计出③也就比较顺利。解决问题后，不是就此放过，而是教师要站在思维的高度上，对方法进行归纳，应用图中②就是等效于伏安法中的电流表，明确等效思想在此的应用如图中⑦所指。若教学停留在此，那思维的广度与深度就不够，也难以达到思维的建模目的。此时，教师就要引导学生根据串联电路U=U1+U2的电压关系，获得图中③④的解决办法，测量U0、Ux有电压表直接测量和间接测量。

在上面设计的基础上，若直接要求学生进行电表不可拆的电路设计，又会有一个拦路虎，让大多数的学生难以跨越。关键的问题在于学生的这种思维过程是教师引导下的，缺乏用自身所构建的知识网络去解决问题，去自主思考、自主构建，只是完成一种解决问题的思维流程，不能抓住思维的本质而上升到学科思维的培养，学生解决一题是一题，不能达到触类旁通。这时，教师就要充分利用思维可视的好处，使解题的思维过程不再是隐性的过程，而是静止的图示和动态的思维两者的组合，让学生思维过程直观可视。学生就能从原有思维可视化图1中，直观、清晰地进行对②③④方法的归纳总结，测量未知电阻的关键就在于测量U0、Ux两个物理量，可以直接测量，也可以间接测量。因此后续电表不可拆设计的问题图中⑤就顺其自然，不管是应用开关断开或闭合，还是移动变阻器划片，其目的还是为了测量U0、Ux两个物理量，教学的难点得以突破。

在问题解决后，教师一定要引导学生对思维导图进行反思，此时的反思又分为两种，一种是利用思维可视化的图示，按照图示流程，引导学生把整个解题的思维历程，重新梳理一遍，使整个思维过程从模糊变清晰、从缺漏变完整、从零散变系统，形成初步的解题思维流程。另一种就是如图中⑥的虚线思维过程，采用逆向思维，教师引导学生反思，不管是②③④的电表可拆还是⑤中的电表不可拆，其解题关键都是U0、Ux两个物理量，而通道的获得，恰恰是归溯回测电阻原理这一解决问题的本质，从而形成基本的、简洁的解题思维流程模型。

这样的教学不再是灌输式的，而是教师以问题为引导，通过思维可视化工具，让整个解题的思维过程一步步地呈现，给学生直观感，这恰好解决初中学生抽象思维不足的问题，易于形成解题过程的思维流程模型，能很好地帮助学生解决如何“思”的问题。

二、 学生思维可视化模仿，自主暴露问题，构建解题模型

此时，题目变式为已知R0和电流表呢？让学生模仿图1的思维流程图进行解题。这时教师不要在乎学生解答过程有多漂亮，关键是学生要把自己的思考过程，通过模仿用思维流程图呈现出来，让他们的思维显现，从而暴露出自己思维的不足之处。由于是同类型的问题，学生就可以对着图1中的流程图进行自主纠正，这也是解题模型思维可视化培养的关键一步，先有模仿，然后才能創新。那么，这种学生自主建构过程，暴露的问题在哪里呢？

第一，思维的广度与深刻性不足。学生由于以往机械式解题的习惯，形成思维的惰性，他们认为只要能解决问题就好，而不思考一题多解，就会给后续一类题型的解答造成阻碍。在已知R0和电流表测电阻问题设计过程同样的如图1中的