可视化教学在初中物理概念教学中的应用研究

文/佛山市南海区英广实验学校 梁利享

初中物理概念教学在整个物理学的教学中起着关键性、决定性的作用，决定了学生能否很好地学习和理解物理知识，能否准确掌握物理规律和应用物理原理。初中物理概念多而且抽象，很难理解，运用可视化教学，通过富有视觉冲击性的图片、图形、视频、神奇的小实验等可视化素材，不仅可以吸引学生的注意力，激发学生的学习兴趣和潜在的学习动力，而且有利于学生对抽象知识的建构。

一、运用可视化教学引入物理概念，激发学生对概念的兴趣

采用趣味实验、物理现象、物理故事等可视化素材的呈现来刺激学生的求知欲望，提出问题，引入物理概念，可以吸引学生的注意力，激发学生的学习兴趣。把抽象的物理概念赋予鲜活的物理事物，容易让学生产生共鸣。

（一）生活化的趣味实验引入概念。例如，在“大气压强”的概念教学中，笔者选取一个口径小于鸡蛋的玻璃瓶子，再点燃一根火柴扔入瓶中，然后将去壳后的鸡蛋略小的头端堵住瓶口，待火柴火焰熄灭后，瓶子慢慢将蛋吸入瓶中。这时笔者提出问题：为什么鸡蛋会掉入玻璃瓶內？这样引入“大气压强”概念，有利于调动学生的学习积极性，起到寓教于乐的学习效果。

（二）生活中的物理现象引入概念。例如，在“摩擦力”的概念教学中，笔者先播放一段体操运动员单杠项目比赛的视频，然后提出问题：体操运动员比赛之前，在掌心都要涂抹一种白色粉末——碳酸镁，这种材料很轻有很强的吸湿作用，你们知道其中的道理吗？紧接着展示1 张冰壶比赛的图片，然后提出问题：如图所示情景，运动员松手后，在冰面上滑行的冰壶，失去动力后为什么会停下来？这样引入“摩擦力”概念，能激发学生的兴趣和思考，让学生明白物理概念源于生活，要让所学的物理知识应用于生活。

（三）可视化的物理故事引入概念。例如，在“浮力”的概念教学中，笔者向同学们讲“曹冲称象”的故事，并展示“曹冲称象”的图片，然后引入问题：这故事中蕴含了什么样的物理原理呢？这样引入“浮力”概念，富有趣味性和知识性，流畅而不牵强，能够激发学生的兴趣和思考。

二、运用可视化教学建构物理概念，促进学生对概念的理解

思维地图、物理实验等可视化工具的运用让学生在观察的基础上进行思考，合理地说明事物变化的原因，建立事物之间的联系，或者是事物的发展规律，能够帮忙学生抽出物理概念的本质属性，更好地理解物理概念，建构物理思维，利用物理思维解决问题。

（一）运用思维地图进行概念生成

1.圆圈图指向概念鉴别性生成。例如，在“力”和“能”的概念教学中，“力”和“能”是很容易混淆的概念。力的概念是物体对物体的作用，即一个物理对其它物体的作用。能的概念是物体能对外做功，即一个物体对其它物体做功。笔者按定义，用圆圈图将“力”和“能”的核心要素圈画出来，画出“力”的核心要素为“作用”，“能”的核心要素为“做功”，这样“力”和“能”两个概念便鉴别得一清二楚。学生通过圆圈图鉴别概念，能理清概念的边界，提取概念的本质特征。

2.起泡图指向概念完整性生成。起泡图用来描述特征、属性，在中心圆圈内写下被描述的事物，外面圆圈内写下被描述主题的形容词。物理概念往往是由定义、公式、物理意义、单位及换算等众多要素构成的一个完整结构，遗漏其中某一要素便无法完整生成。在物理概念教学过程中，可以通过起泡图把物理概念众多要素显示出来，有助于直观性掌握概念的完整性。例如，在“功”的概念教学中，功的要素较多而且抽象性较强，需要充分调动学生的记忆力和思维，片段性教学使学生很难把握功的整体性。笔者用起泡图把功的要素——定义、单位、公式、做功两要素完整呈现出来，使功概念整体性一目了然。学生通过起泡图能快速掌握概念的完整性，学习效果事半功倍。

3.双起泡图指向概念辨析性生成。例如，在“蒸发”和“沸腾”概念教学中，笔者通过双起泡图比较“蒸发”和“沸腾”两个概念的相同点和不同点，把两个概念的3 个相同点融合写在两个概念之间强化两个概念的共性特征；把两个概念的4 个不同点写在对应概念的外侧进行差异性凸显，直接形成视觉形象，让学生产生深刻的辨析行为，有利于形成长期记忆和思维的发展。

4.树型图指向概念传递性生成。树型图用来进行分类，在最顶端写被分类事物的名称，下面写次级分类的类别，以此类推。奥苏泊尔把概念分为上位概念、下位概念、并列概念。在物理概念教学过程中，通过树型图可以直观呈现物理概念的位次排列，准确表达概念的位次关系。通过概念的位次传递，形成概念的迁移，提高概念生成的效率。

5.括号图指向概念结构性生成。括号图用来呈现整体与部分之间的关系，括号左边写事物的名字或图像，括号右边写事物的主要组成部分。在物理概念教学过程中，通过括号图呈现概念的基本结构与层次，把概念之间的知识联系贯穿起来，实现结构的整体化，形成联系紧密、逻辑性强、结构整体化的概念体系。

6.流程图指向概念指向性生成。流程图用来说明事件发生的顺序、过程、步骤等，大方框内写每一过程，下面小方框内写每个过程的子过程。在物理概念教学过程中，通过流程图把思考过程一步一步直观呈现出来，思维能在上一步的基础上自然向下延伸，步步推进，可提高思维指向性，形成完整的生成链条。例如，在“浮力”的概念教学中，笔者通过流程图从进入液体的位置入手，把思维归束到“压强、压力、压力差”这一指向路径，步步向前，最后生成“浮力”是向上的压力之差，概念生成水到渠成，培养学生的逻辑思维能力。

7.复流程图指向概念因果性生成。复流程图用来展示和分析因果关系，在中心方框里面写主要事件，左边写事件产生的原因，右边写事件的结果。在物理概念教学过程中，通过复流程图直观呈现物理概念的因果关系，揭示概念内在规律，把握概念的本质，促进概念的生成。例如，在“滑动摩擦力”的概念教学中，笔者通过复流程图直观呈现接触面受到压力越大、接触面越粗糙滑动摩擦力越大，揭示概念的内在因果，切入概念的深层内涵，加深学生对概念的理解，培养学生的发散思维。

8.桥型图指向概念类比性生成。桥型图用来进行类比、类推，桥型左边横线上写具有相关性的一种事物，桥的右边依次写下具有类比性的相关事物。在物理概念教学过程中，通过桥型图把相似相近的概念进行类比，得出它们之间的共性和特性，从而掌握多个知识点。抽象的概念学生难以接受和理解，通过桥型图把抽象的概念与学生已掌握的知识进行类比，增强概念的直观性，可以启发思路、提供线索，使学生进一步认识概念。

（二）运用物理实验进行概念生成

1.课堂演示实验生成概念。优秀的物理演示实验把相对比较晦涩难懂的物理概念直观清楚地展现给学生，让学生亲身感受物理知识的生成过程，能够很好地调动学生的学习物理的热情，引发学生的思考，灵活掌握理解概念，培养学生的观察能力和思维能力。

2.动画演示实验生成概念。动画演示实验是对物理实验的重要补充。Flash 动画可以演示光学、电学、力学等各种实验，效果逼真，深受学生喜爱。Flash 动画解决了部分物理实验操作难，再现难的问题，也解决了一些演示实验由于受实验设备、课时影响无法顺利进行，致使学生无法根据实验现象生成概念的问题。

三、运用可视化教学应用物理概念，促进学生对概念的迁移

（一）物理概念融入生活情境应用概念

例如，在“惯性”的概念教学中，在学习完“惯性”的内容后，笔者要求学生列举生活中惯性存在的事例。学生想到了跑动中的人，脚被绊住，身体会向前倒、坐车要系安全带、汽车刹车时人会往前倾、汽车加速时人会往后仰、打篮球投篮、跳远等生活中“惯性”存在的事例。充分体现了学生对概念的掌握，并能灵活应用概念，将概念与生活紧密联系，学以致用。

（二）物理概念融入物理解题过程应用概念

物理解题的一般过程为审题、建构、求解、验证、反馈。建构过程就是确定解题方向的过程，这是解题的关键环节。要求解题者再现与问题相关的概念、规律、表象等有机结合的知识。明确解题方向之后，根据解题依据，（如公式、命题、原理等）展开解题思路、构思解题步骤、实施数学运算，这一过程就是“求解”过程。在物理解题的建构和求解过程中，采用可视化图示呈现解题思路，灵活运用概念，将问题层层递进，环环相扣，最终将求解的问题化为若干个子问题从而顺利解决问题。

四、运用可视化教学联系物理概念，促进学生对概念的重组

建立物理概念间的联系，把已学概念体系中相关的概念或同一概念相关的知识进行重组，建构相关概念或同一概念相关知识间体系，便于概念体系间的联系和区别。例如，在“电流和电路”的概念联系中，主要包括电荷、电流、电路三部分内容，这三部分内容存在着不可分割的实质性联系，也有各自的学习内容。笔者通过思维导图建构“电流和电路”的概念体系，重组概念，先建构相关概念，然后再建构每部分内容。这有利于学生重组和联系概念，也利于学生厘清思路，巩固知识，发展思维。