思维可视化提高学生物理解题能力的应用研究

徐建丽

摘要：物理是与日常生活联系十分紧密的学科，学生学习物理的目的也是将所学知识应用于实践.可是对于学生而言，将抽象的物理知识应用于具体的实践是一种比较难的过程.由于教师的引导还不够，学生在课堂上接收到的物理知识大都是抽象的、模糊的，学生无法抽丝剥茧般直抵知识的实质，对于知识的学习只能是走马观花.因此，提高学生的探究能力和实践能力，让学生做到学有所用，是一个十分重要的课题.思维可视化教学可以较好地满足教师教学目的，帮助学生提高实践能力.

关键词：思维可视化;物理能力;教学方法

中图分类号：G632文献标识码：A文章编号：1008-0333（2022）03-0098-03

思维可视化教学，是指教师在进行物理授课时，以具体的、动态的方式将知识点完整地表述出来，让整个物理知识探究过程公开透明，有可视性，帮助学生理解和实践.教师在授课过程中，要将肢体、板书、实验器材等具体的教学手段和工具融入教学的全过程，把模糊的物理概念转为清晰的可视过程，让学生更加直观清晰的面对物理知识，帮助学生理解记忆.本文通过对思维可视化教学进行举例，探讨教师在思维可视化教学中可用的教学方法和学生可以通过可视化教学提高物理解题能力的原因.

1 研究思维可视化的意义

自新高考改革政策出台以后，物理的处境在各学科中变得些许尴尬.新高考推翻了以往的文理分家，给学生更多自由选择科目的机会.让学生可以根据自己的能力和兴趣爱好选择自己擅长的科目.兴趣是最好的老师，这种改革将大大提高学生对学习的兴趣，从而有助于学生发现自己在其他领域的潜力，全面促进了学生身心发展.

如何让晦涩难懂的物理变得简单理解，怎样让学生能够发自内心爱上物理，成为了当下急需物理教师思考的问题.

可视化本身是应用在计算领域中处理文本数据等的一种方法.它可以将一些抽象的文本数据变成具体清晰的数字等等.可以使人们能够更加清楚的了解变化的过程及具体的结果.可视化在经过一系列的阶段变化后，从原来的处理一些符号和数据，变成了可以把思维过程也展示出来.这就是思维可视化的由来.思维可视化渐渐地应用到了学科中.思维可视化尤其适合物理这门学科，因为物理有太多抽象的内容，很多抽象内容是做实验也难以了解的，那么借助思维可视化就可以把物理上难以理解的抽象的内容变得简单、具体、清晰.

2 思维可视化教学案例

2.1 探讨课题：物体的平均速度

2.2 所用公式：v（平均）=s/t

2.3 教学过程

首先，教师要向学生展示与本课题内容相关的图片，加深学生印象，激发学生的学习兴趣，引导学生进入学习状态.由于本节课学习课题为物体的平均速度，所以插入龟兔赛跑的图片，促进学生理解.

教师可以从设置问题入手，引导学生对课题进行思考.教师可以询问学生：“为什么在龟兔赛跑的时候，明明兔子的速度比乌龟快，最后还是输给了乌龟呢？”让学生就此问题展开讨论，学生向教师表达讨论结果之后，教师要及时给出反馈，并引出最终答案：因为兔子跑的时间比乌龟短.这时，教师可以再次设问，引出平均速度概念.教师可以询问学生：“为什么兔子奔跑的速度那么快，却因为时间太少而败下阵来呢？比赛结果究竟被什么影响呢？是速度还是时间？”学生展开讨论之后，结果会两极分化：一些学生会认为，比赛结果和速度有关，速度越快越可能赢;另外一些学生则会认为，比赛结果和时间有关，时间越长赢的可能性越大.这时，教师要发挥主导作用，对讨论结果进行总结：“同学们说得都对，比赛结果既和速度有关，又与时间有关，这就是我们今天要学习的课程.我们今天一起来探讨物体的平均速度概念.”

课堂引入完成后，教师要拿出事先准备好的教学工具：小车、跑道和秒表.教师可以设置不同的车速和时间，同学生一起计算各个时间段内小车的平均速度.在学生对于公式的运用较为熟练之后，教师可以让学生自主创建情境，运用所学公式进行计算.让学生自主探究和学习，是可视化教学的一大亮点.

3 思维可视化教学所需要的准备

通过上述思维可视化教学案例，我们可以看出，思维可视化教学所需要的准备基本上都在教师身上，这对教师自身的素质水平有很大的考验.因为思维可视化教学方法和以往的教学方法有很大的区别，思维可视化教学更注重对学生知识系统的培养，能更好的启发学生对于知识的灵感.思维可视化教学对教师制作课件的手段也提出了更高的要求，要求教师能够制作出更加富有趣味性的课件来帮助学生通过思维可视化的方法掌握学习物理的窍门.

4 思维可视化教学可采用的教学方法

4.1 创设问题法

根据前文案例可以看到，教师在开展可视化教学时，创设问题是激发学生兴趣和积极性的有效手段.物理知识与生活的联系十分紧密，教师有很多的联想空间为学生创设趣味性问题.例如，在讲授“拉力”的过程中，可以以“狗拉雪橇”为例，激发学生的探究兴趣，引导学生进行学习.

4.2 多媒体教学法

由于物理知识点难度比较高，教师没有办法在每个知识点的教学过程中都现场运用工具.因此，多媒体教学法的优势就显露出来.相对于传统的面授法，多媒体教学法有先天的优势，那就是它本身就可以得到学生的注意.另外，针对许多难度系数较高的知识点，在教师没有完整的实验设施的情况下，多媒体媒介可以运用信息共享，帮助教师解决这一问题.运用多媒体设备展示出来的实验过程，还可能会比教师手动展示出来的实验过程更加直观和细节.

4.3 身临其境法

可视化教學要求，整个教学过程内，教师所创设的教学情境必须是有感的，必须能带动学生进入到教学情境中来.只有这样，知识才是可视化的，学生才能更加直观地看到知识的最本质.如果教师没有创设出适合的教学情境，学生就无法快速进入课堂.那么教师的可视化教学方法就和传统的面授法教学别无二致，不能带动学生高效开展学习.

4.4 思维导图法

思维可视化教学本身就是帮助学生把难以理解的、抽象的物理学知识在脑海中形成简单清晰的物理画面.这正好可以和思维导图结合使用.思维导图本身也是把学生掌握的知识以树状图等方式画下来，在画的过程中学生可以再次梳理知识脉络.好记性不如烂笔头，我们可以在通过思维可视化教学后，在当堂课中抽出时间让学生整理本节课的重点，以思维导图的形式再次把脑海中的知识梳理一遍画下来.思维导图结构较简单，而且物理当中所应用到的文字相对较少，学生画起来也不会觉得太难.思维导图可以单元为整理，到复习时可以发挥出它最大的作用.

5 学生可以通过思维可视化教学提高做题能力的原因

5.1 可视化教学可以帮助学生理解题目

教师在进行可视化教学的过程中，会创设适合课题研究的教学情境，这在一定程度上也会帮助学生更好的理解题目含义.那么若是将龟兔赛跑作为题目来检验学生的学习成果呢？这些关键的情境信息也会是题干的关键信息.简而言之，学生在对教学情境的理解过程中，也锻炼了学生的信息提取能力和信息加工能力，这两种能力都可以帮助学生更好的理解题目信息，帮助学生更有效率地做题.

5.2 可视化教学可以帮助学生提高做题效率

很多学生学习物理仍是以背公式、背概念为主，然后大量的做题.但是由于学生不了解这些公式的原理，导致做题一做就错，我们可以通过思维可视化教学，把学生容易出错的各类型题目的解答方法进行思维展示，让学生从这些直观图像中发现解答的规律，这样既培养了学生的观察能力、思考能力，也提高了做题效率.

5.3 可视化教学可以提高学生的自主探究能力

学生做题是一个完全独立的学习过程，它不像课堂学习那样有教师进行引导，做题是对学生知识理解程度的检验，是需要自主探究的学习行为.如果在可视化教学过程中，学生的自主探究能力已经得到很好提高，势必会提高学生对题目的探究能力，帮助学生做题.

5.4 可视化教学可以提高学生的实践能力

学生的实践能力也是学生做出物理题的关键能力之一.因为新课标改革之后，物理题目已经不是枯燥的知识点堆砌，而是借助生活中的事例对学生的知识点理解力和把握能力进行检验.如果学生在日常生活中对物理知识的实践力是达标的，那么他在做题的过程中必然是如鱼得水.

5.5 可视化教学可以增长学生的学习能力

可视化教学的目的不是为了再次重复书本上的知识，而是把书本上的知识以一种更系统更简洁更直接的形式展现在学生眼前，并让学生通过这些画面在脑海中也形成相对应的画面.当学生能够通过可视化教学在脑海中形成相对应的物理画面时，学生就能够站在一个旁观者的角度，更理性的去看待这个物理画面中所呈现出来的很多问题，在脑海中多角度观察，多角度思考，长此以往，学生的思维能力就会有一个非常系统的提高，思维能力提高，学生的学习能力也会顺势增长.这不仅仅能帮助学生学习物理这门学科，对所有知识的学习，学生都能手到擒来.

总而言之，可视化教学是对教师和学生的要求都比较高的教学方法.它既要求教师有较好的引导能力和教研能力，也要求学生在学习过程中不断提高自己的探究能力和实践能力.当前，由于我国初高中学校的软硬件水平还不平衡，可视化教学在全国范围内彻底展开还有些困难.但只要教师和学生共同努力，努力将可视化教学的思维融入物理课堂，一样可以达到可视化教学的目的，提高学生的物理做题能力.

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