可视化教学对于高中微观物理教学的作用分析

刘骄恒

【摘要】随着新课改的进一步落实，高中物理教学改革也得到了深入推进.从当前高中物理教学的情况来看，对可视化技术的有效应用使课堂焕发出了生机和活力，充分凸显了现代化课堂“以人为本”的教学理念，极大地激发出了学生对物理学习的兴趣，为学生物理科学素养的提升奠定了重要基础.基于此，本文主要对高中物理微观知识教学的现状进行了分析，对可视化教学的应用原则以及应用策略进行了深入分析，以供参考.

【关键词】高中物理；微观物理；可视化情境

高中物理教学中包含了大量微观知识，这些知识看不见、摸不着，成为物理学习的重难点.传统教学中，绝大多数教师都是通过口头描述、习题训练的方式实施教学，整体来看效果并不明显.可视化教学出现以后，极大地解决了微观物理教学面临的困境.可视化教学的实施可以帮助学生快速建立认知，促进对知识的理解与吸收.教师要对可视化技术进行合理的应用，高效构建物理课堂，从而充分发挥出可视化教学的优越性.这样一来，不仅可以激发出学生探究微观物理知识的兴趣，同时也能达到活跃思维的目的，以达到理想的教学效果.下面根据笔者的教学经验，谈一谈如何在高中微观物理教学中开展可视化教学.

1 高中物理微观知识教学的现状

加速度、摩擦现象、电磁感应等知识点非常抽象，远离学生平时的生活，因此多数学生难以掌握.传统教学中，师生往往付出大量精力和时间，却难以达到预期教学目标.不仅制约了学生成绩的提高，同时也容易导致学生厌烦情绪的产生.具体来说，微观知识教学的现状可以从以下几方面探究.

1.1 教学模式比较单一

虽然新课标针对微观知识课堂提出了多维教学目标，但是很多教师在教学中依然无法从应试教育的理念中走出来，还是以提升成绩当作唯一的教学目标，对学生的学习体验并不关注，忽视了学生的学习情感.在微观物理教学中，教师基本上都是围绕其重点规律进行讲解，指导学生通过背诵的方式记忆知识点内容，并且通过刷题的方式巩固所学知识.很明显，这种教学方式不利于学生对微观规律的理解，多数情况下对微观物理知识的学习仅停留在表层上，根本无法通过这种方式获得学习能力上的提升.

1.2 “填鸭式”占据主导

在新课改背景下，教师需要结合教学内容，综合学生的学习需求组织课堂教学，要对教学方式进行灵活选择，这样才能进一步提升课堂教学的有效性，提升学生的学习效率.然而，从现阶段高中物理教学的现状来看，很多教师依然在采用传统教学模式实施教学，“满堂灌”“填鸭式”教学依然占据着主体地位，课堂上教师主要根据教材内容，以口头讲解的方式将知识内容灌输给学生，学生则被动地接受教师传授的知识，被动地记忆知识点.在这种情况下，他们根本无法对知识内涵、外延形成深刻理解，被思维定式所束缚.这种情况根本无法达到高中物理教学的目标.

1.3 不重视物理实验

实验在物理课堂上非常重要.通过开展实验，可以加深学生对物理概念的理解，同时掌握物理规律，通过观察实验的过程促进自身操作能力的提升，从而提升其物理学科素养.但是，从目前高中物理微观知识的教学现状来看，教师对物理实验教学的开展并不重视，尤其是一些很难完成的微观物理实验，多数情况下此类实验都是以“讲实验”的形式进行，由教师一个人站在讲台上对实验过程进行讲述，或者由其一个人完成演示性的实验操作，学生把实验操作的步骤、结果记忆下来即可.很明显，这种实验教学模式的开展严重束缚了教學效果的提升.

2 可视化教学在高中微观物理教学中应用的原则

从目前高中物理微观知识教学的现状来看，课堂教学中存在着很多困难和问题，随着新课标的提出，教师借助于可视化技术开展物理课堂教学已经成为一种发展趋势.在实际教学中，要想将可视化教学的作用发挥出来，教师应该注意坚持以下几个原则.

2.1 教师主导与学生主体结合原则

在高中物理微观知识教学中，存在很多难于理解的知识点内容，因此教学效率普遍不高.为此，教师应该形成正确的师生观，明确课堂上学生的主体地位，这样才能为教学活动的顺利开展奠定基础，才能促进教学效果的提升.实践证明，在物理课堂上实施可视化教学，教师应该提前将相关准备工作做好，对整个教学的过程进行精心设计，同时还要注意为学生自主学习和探究提供充足的时间，并且注意关照不同层次的学生，确保不同层次学生均可参与到教学活动中来.

2.2 民主性原则

在可视化课堂下，教师应该创设出和谐、民主的课堂氛围，要善于引导学生自己将内心的疑问提出来，帮助其将自己的观点发表出来，这样才能将其自身潜能挖掘出来，促进其思维的发散.同时，在物理课堂上，对于不同学生之间存在的差异性应该理性看待，对于不同层次的学生，应采用不同标准来看待.另外，还要注意对班级学生进行不同小组的划分，注意关注组内成员的互补性，引导学生在小组内部对物理问题、知识点进行探究，由不同层次学生相互带动，最终达到教学效果的有效提升.

2.3 直观性原则

在物理微观知识教学中，很多知识点内容都具有抽象、复杂的特征，比如摩擦现象、内能、加速度等微观知识点内容，在这些知识点内容的教学中，学生很难深入理解物理概念与规律，教学效果并不理想，直接影响了学生物理成绩的提升.为此，教师应该始终坚持直观性原则实施教学，具体来说，可以借助信息技术、实物等，把原本复杂、抽象的微观知识点直观形象地呈现到学生面前，这样既可创造一种直观的视觉感受，帮助学生更好地理解、掌握微观物理知识.

3 可视化教学在高中微观物理教学中应用的优势

可视化教学是一种从复杂物理知识转化为直观物理教学内容的教学方法.在新课程背景下，对高中物理教学进行创新已成为一种新的教育发展态势，在全新教学理念的指引下，高中物理教师尝试运用新的教学方法实施教学，在开展物理教学活动的过程中实施创新，旨在将可视化教育理念的优势充分发挥出来，循序渐进地提升高中物理教学的整体水平.

在高中微观物理课堂上实施可视化教学，其教学优势主要体现在以下几方面：一是通过可视化教学可以提升教学的直观性、生动性，这样既可以直观、形象地将那些复杂的微观物理知识展现在学生面前，便于学生对物理知识内容的探究与分析，同时还能加深其对物理知识的认知与理解，从而达到优化教学效果的目的，使物理教学水平得到进一步提升；二是在微观物理课堂上实施可视化教学，可以对课内外的教学资源进行整合，结合学生的实际需求为其提供可视化的指导，这样学生即可对学习和探究物理知识产生兴趣，从而主动探索物理知识，通过实践活动获得积极的体验.

4 可视化教学在高中微观物理教学中应用的策略

可视化教学建立在多媒体、计算机等技术基础上，可以将原本复杂、抽象的知识点内容变得形象、直观.将其应用于高中物理微观知识教学中，可以有效解决当前物理微观教学中存在的弊端，促进教学质量的全面提升.

4.1 通过可视化技术激发学习兴趣

传统物理课堂上，教学活动的开展都是以教师为主体，采用灌输式方式实施教学，学生多数都处在一种被动学习的状态中，实践证明，这种学习模式下学生的学习兴趣会显著降低，从而逐渐失去对物理学习的兴趣，导致成绩下降.如果在物理课堂上引入可视化思维，学生即可围绕一个思维方式实施观察，这样一来，学生即可加深对所学知识的认知与理解，从而激发出其对所学内容的兴趣，使学生积极主动地投入到物理课堂的学习之中.

例如 在“牛顿第三定律”这部分知识的教学中，教师运用思维导图对相关物理问题进行解释，引导学生独立思考，明确作用力与反作用力、平衡力等内涵.思维导图是一种可视化工具，通过图形表格的方式可以帮助学生提炼知识点，加深对所学内容的理解.在课堂上教师明确了中心主题“牛顿第三定律”，并绘制出树枝状的图形，从内向外发散知识点，阐述第二、三支点后，由学生根据关键词绘制相关图形，这样一来各知识点的联系就会更加清晰，从而便于加深学生对知识点的记忆和整理.

4.2 以可视化技术为依托展示教学内容

微观物理知识具有抽象性、复杂性特征，学习起来难度比较大，如果直接讲解，学生很难深入感知，难以理解知识背后的本质.在这种情况下，如果采用可视化教学，即可借助于教学视频将其生动、直观地展示出来，帮助学生在微观、直观之间建立连接，从而顺利完成对微观物理知识的学习.

例如 在“电势”这部分教学中，由于其概念比较抽象、难于理解，建立直观感知很有必要，于是教师采用可视化教学方式进行模拟演示.教师从网络上搜索了相关动画视频，利用视频方式为学生呈现出这节课需要学习的内容，从而帮助学生加强对微观知识的直观感知，加深对“电势”概念的理解.然后播放“闭合电路电势升降”的动画视频，改变电动势、电路结构、外电阻等条件，使学生加深对“电势”变化的感受.在动画视频的帮助下，学生很快激发出了对微观物理知识的探究欲望，同时很快通过自主探究完成了这部分内容的学习.

4.3 利用可视化技术进行物理微观实验

物理研究需要以实验的开展为基础，不管是大气压强还是动力学、电磁感应现象研究，都要以物理实验的开展为基础.物理实验是物理学习中的一个重要组成部分，同时它也是培养学生科学探究精神、物理综合素养的关键所在.然而在环境、操作以及实验条件等因素的影响下，很多微觀物理实验很难顺利开展.这种情况下，教师可以尝试运用可视化技术开展仿真实验，借助于仿真实验的开展获取物理知识，加深对物理规律的理解.

例如 在“平抛物体运动”这部分内容教学中，教师运用可视化技术进行仿真实验.首先为学生展示了光滑平面上物体以速度v做匀速运动，将其运动轨迹记录下来，其次展示物体做自由落体运动，将其运动轨迹记录下来，最后对平面运动和自由落体运动的物体进行合成，在学生面前展示出以速度v平抛物体运动轨迹.在实施可视化实验时，教师可以按照自己的理解改变实验条件，观察实验方法不同时存在哪些差异，对平抛物体运动规律进行分析，并构建起运动模型.这样一来，学生即可借助仿真实验加深对物体运动的相关知识点的内容加深感知和理解，促进其学习效果的提升.

4.4 建立可视化情境实施微观概念学习

有研究发现，学习活动的开展与具体情境结合起来才能达到一定效果，因此，在教学中应该将学生置身于特定情境中，以唤醒其思维，并在已有知识结构的基础上，对新知识进行学习.在物理微观知识教学中，有很多学生难以理解的知识点内容，如果教师按部就班地进行文字描述和讲解，学生很难透彻地理解.地这种情况下，教师可以构建可视化情境，在具体情境下帮助学生进行高效的物理概念学习.

例如 在“超重与失重”这部分内容的教学中，教材以例题方式对物理概念进行了描述，学生在理解上存在很大困难.为此，教师创设了可视化教学情境：用两个定滑轮对一个支架（2m）进行固定，自制套筒式弹簧秤，并连接其上端与细绳，在下端挂上重物，用不同力拉动细绳，对示数变化情况进行观察.在实验过程中，教师可与拉力情况相结合，分别在滑轮上做向上、向下的运动.通过实验学生发现，做向上加速运动时，物体是超重的，弹簧秤上的示数会变小.从中可以看出，通过可视化情境的创设，学生很快就掌握了相关物理概念，并且对“超重与失重”本质特征有了深入的理解.

4.5 运用可视化技术完善知识体系

高中物理中涉及了大量微观知识点内容，很多情况下学生在学习中都会遇到一些苦恼，比如知识点之间的关系比较混乱、难以记忆.地这种背景下，假如只是单纯机械性地死记单个的知识点，难以达到预期效果.各知识点之间紧密相连，知识点之间环环相扣，需要学生建立起一个完整的知识体系，这样才能更好地理解和运用知识.

例如 在“力和运动”这部分知识的教学中，核心在于“力和运动”，方法是牛顿运动定律，为了强化学习效果，教师运用可视化技术连接各知识点，整合复杂的各项内容，使其形成可视化网络和图像.同时还运用图形软件呈现出物理知识结构，这样在可视化工具的指导下，学生很快就完成了对这部分内容的学习，极大地提升了学习效率.

5 结语

综上，高中物理教学中包含很多微观知识点内容，这些知识点不仅是重点也是难点.从现阶段高中物理微观知识教学的情况来看，很多因素都对教学活动的开展形成了制约，因此教学效果并不理想.为此，教师应该以目前微观知识教学的整体情况为立足点，利用虚拟实验、设置情境等可视化教学技术，将抽象复杂的微观知识点直观形象地呈现在学生面前，借助于动画视频等法直观化形式，将具体的逻辑关系直观形象地展示出来.总之，随着教学改革的推进，以及教育信息化水平的进一步提升，可视化技术也开始在高中物理教学中推广开来，使思维演变更为清晰、直观，从而便于学生的认识与理解.同时，利用可视化技术构建物理微观知识课堂，学生的学习兴趣会更为浓厚，能更积极主动地投入到对物理知识的探究与学习中，为其物理综合素养的提升奠定基础.

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