浅析如何培养高中学生做物理习题示意图的能力

摘 要：物理是一门相对抽象和客观的学科，特别是一些物理概念和规律，单靠文字难以理解，这就需要充分读懂物理的特殊组成语言。对于物理学科来讲，其是由文字、符号、图像组成的，三者相互补充、相互转换，通过示意图能帮助学生更好地理解物理产生的过程、情境以及推理过程，能使学生灵活、主动地运用示意图，它不仅能帮助学生更好地分析理解问题，还能很好地培养他们的思维能力，帮助他们更好地进行物理学习。但在实际物理学习中，学生在解题时使用示意图的意识还比较薄弱，而且能力不强，大多只是教师在教学时采用较多，在实际解题时学生更习惯用文字和符号，很少有学生在解题时采用示意图作为辅助。将从示意图在物理习题解题中的作用出发，对如何培养高中生物理习题示意图的使用能力进行探讨，以期更好地丰富学生的思维能力，提高其利用图像处理数据的能力。

关键词：高中物理；习题解题；示意图；解题能力

从古至今，图形都是很好的接受、交流工具，在不同场合、不同人员的沟通交流中发挥着不同的作用。高中物理是高中阶段的基础学科，其除了教授学生物理知识外，还有个很重要的目的，那就是培养学生解决问题的能力。高中物理所涉及的概念和定律十分客观和抽象，而示意图正是帮助我们将抽象思维转化为形象思维的关键，通过图形能够建立起物理事物及其变化的图形轨迹，能够直观、形象地展现两个物理量之间的关系，其能有效帮助学生更好地认识物理本质，更好地进行物理学习，还能帮助学生更好地丰富其思维能力，有效提高其图形处理数据的能力，因此使用示意图作为协助来进行物理问题的分析十分重要，能让人直观找到问题所在，从而更好地解决问题，是物理学习很好的工具。但在实际研发中我们发现，很多学生在解题的过程中并没有使用示意图进行辅助的意识，本文我们将就这一问题进行探讨。

一、关于物理习题中的示意图

所谓示意图是指为了说明内容负责的事物的原理或轮廓而绘制的图，示意图是物理学科教学、分析过程中常用的图示，其能形象地说明物理情景、过程、现象或实物情况。在物理学科中所涉及的示意图内容很多，有受力图、状态图、过程图、各种视图等，但高中阶段所包含的主要有三方面：①实物或装置的简要表示，如：电路图；②对概念和规律的说明，如：受力图、电流图等；③用来解说物理现象实施过程的过程图，如：验电器的感应带电过程等。通过示意图能将原本客观、复杂、生僻的各种原理、定律变得形象、简明，通过图画这种生动的表现形式，能使学生对实物有更生动、更具体的认识。

二、示意图在物理习题解题中的重要作用

1.有效培养学生思维的整体性和形象性

首先，在物理习题中使用示意图进行辅助，一般不会有太多的艺术或绘画技巧的要求，大多时候指的是通过线条和符号来进行绘制，通过示意图能再现习题所述内容的本质，使抽象的物理问题变得形象起来，这能使学生的抽象逻辑思维和形象思维得到统一，从而能有效帮助学生提升形象思维，再进一步提升学生的综合思维素质。其次，在现实中，任何问题的解决方式都不是单一的，学生必须要学会从多方面来思考问题。通过示意图，则能有效提高学生思维的整体性。对于学生来讲，能有效通过提高思维整体性来实现思考方式的融会贯通。高中阶段的物理相比初中会困难很多，很多问题都是有多个子问题组合在一起的复杂问题，这就要求我们通过题目中各个部分的分析，再根据示意图把各部分内容通过物理规律统一起来，让学生养成总—分—总的整体性思维方式。通过这种方式能有效降低题目的难度，并能有效提高解题的灵活度。

如：在焦距为35 cm的凸透镜主轴上放置一支蜡烛，得到一个放大率为4的虚像，问：如果想要得到放大率为4的实像，蜡烛应怎么移动？在解题时，我们首先可以绘制出成虚像的示意图，根据凸透镜成像规律绘制下图，再根据凸透镜放大成实像的规律，进行图的补充分析，再配合公式，则很容易解答此题，得出蜡烛往凸透镜的反方向移动，移动18 cm则可得到放大率4倍的实像。

2.有效提高学生的物理创造性思维

创造性思维是人的大脑对客观事物的第一能动反映，创造性思维是创新的根本，在物理习题中，创造性思维能有效帮助学生从另一个角度看问题，从多个角度解决问题，而示意图则是重要的物理语言，其能有效地为学生从多方面思考問题、解决问题提供方向，帮助他们更好地解决问题。通过示意图，能有效培养学生的整体思维和形象思维，这就让学生经历了形象思维→抽象思维→形象思维的过程，这样的思维运动对于高中生的创造性思维培养来讲是十分有利的，抛开公式、定律、文字，单独通过图像，学生的思维变得更灵活，不同人则可以从不同角度更好地理解问题，因此在教学过程中，我们都应尽可能地使用示意图，帮助学生有效提升创造性。

3.有效提高学生的审美情趣

示意图不像固化的文字和符号，它的形象更直观、更有表现力，让人一目了然，但示意图的绘制，除了要有分析能力、逻辑思维能力，还需要有较强的形象思维以及空间想象力。从另一个角度来看示意图，它是严谨的，是定律、理论的体现，可又是随意的，是思维的随意，如：我们在分析物体受力过程的示意图中，通过几笔简单的线条，就形象地勾勒出了力作用下的物理过程，一根简单的曲线给人一种力量走向的感觉，这种严谨性和随意性的组合则生成了一种新的理性的工业美，由此可见，通过对物理示意图的学习、绘制、讲解，本就是一个创作美、展示美的过程，因此其可有效提升学生的审美情趣。

三、目前学生利用示意图解题的问题

高中物理学习过程中，习题是解决物理问题的关键，不难发现几乎所有的物理习题都是命题者根据物理概念、规律，再结合生活的实际情况，形成抽象化、模型化的物理问题，这些问题形成的习题主要目的在于培养学生的逻辑思维能力、创造能力以及解决问题的能力。解答这些习题，解决这些问题对于我国未来人才的培养来说都是非常有利的，若在这一过程中能通过示意图的方式来进行解题，不仅能使整个物理过程变得更加直观、形象，还能有效激发学生的思维，让他们找到同一习题的不同解法。但从目前来看，学生在高中物理习题解答的时候对示意图使用并不多，研究发现，目前学生在利用示意图解题存在着一些问题：大部分学生表示肯定示意图对解决问题的积极作用，但很多学生的绘图能力有限，在绘制示意图的时候，无法正确表示出自己想要表达的意思，也无法正确表述出题目的意思，当然这与教师的教学方式有一定关系，很多教师会直接给学生绘制好的图，而不会去告知学生如何分析、如何画，缺乏教师的正确引导也是高中物理习题过程中学生不具备绘制示意图能力的主要原因。

四、从多方面出发培养学生物理习题过程中运用示意图的能力

1.充分发挥教师的示范作用，让学生拥有做图的能力和做图的习惯

示意图是物理学习过程中非常重要的工具，我们要充分利用这一工具，并发挥其价值，但要培养学生物理习题充分运用示意图的能力，首先就需要培养他们作图的能力，对此教师应端正态度，正确认识示意图的作用和意义，要教会学生怎么去分析、怎么绘图，而不是直接画好给学生讲解，除了要教学生画图，让学生拥有绘图的能力外，还需帮助学生养成绘图的习惯，对此，要对学生进行专门的要求和专门的训练，设计专题，让学生集中进行绘图训练，帮助学生养成用图解题、用图分析的好习惯，要不断给孩子们布置练习题，并且帮助他们在脑海里形成相应的表象，再通过其蕴含的物理规律来构建出过程示意图，以此来分析习题的本质内容。教师应让学生养成先读题，再审题，再做图，最后再答题的好习惯，并且要鼓励他们通过示意图做到一题多解，思考多种方法来进行解答。

2.帮助学生提高图线构建能力，重视构图过程

大部分学生都非常清楚示意图的重要作用，但自己却画不出来，几乎所有学生的自主构图能力都非常弱，教师除了应教学生怎么画以外，还要重视这个问题，要帮助学生去思考，引导他们去想，让他们能自己动脑、再动手。对此，教师可从简单的图开始，给学生灌输一些素材，如：日常生活中素材的表达方式，阴影的表达方式，投影的表达方式等等，只有让学生看得多、做得多，他们才能最终有效地画出来。在构建图的过程中，教师应加强指导，对于错误问题和错误的表示方法应及时纠正，只有这样才能不断提高学生的自我构图能力。除此，对于一些跨度大、复杂的物理函数图象，教师则需要遵循函数的计算规律，从基础开始引导，首先帮助学生建立模型，让学生通过模型了解这个函数图象的基础，再引导他们确定坐标，绘制出相应的定位点，最后让他们去进行线的连接，总之，把每一个步骤告知学生，让他们知道来龙去脉，明白构图的过程和步骤，而不是“模仿”教师画。

3.加强实验教学，丰富图象素材

物理是一门以实验为基础的学科，实验在物理中的作用非常重要，对学生的动手能力、创新能力、思维能力都有着很好的提升作用，而示意图则是实验在纸上的表达方式，我们要培养学生绘图、用图的能力，首先就要让学生明白实物是怎样的，这就需要加强实验教学，一方面通过实验，让学生亲自动手设计、操作，帮助他们去感知、去体会这些实际的物理理论、定律，同时实验也能给他们更多的想象空间和绘图素材，这样一来，在便于他们理解的同时，也能有效地帮助他們提高示意图的构图能力。其次，通过实验，让学生切实地去感受变量的相互作用，再让他们通过这些相互作用来构建相关函数图象，以查看变化趋势，这样一来能让学生的感受更加深刻，也更有学习兴趣，而且只有亲身体会了，才能更深刻地感受这些物理规律的变化。需要注意的是，实验不能像传统的实验那样，让学生照着步骤做，而是要给学生探索的机会，让他们能自己想办法解决问题，否则无法达到实验的真正作用。

通过示意图来解决物理问题，能有效地将复杂的问题简单化，抽象的问题具体化，我们能通过示意图，快速地找到解决思路和解决方法，并且能有效地拓展我们的思维，帮助我们找到多种解决问题的办法。这就需要我们加强物理学习过程中对图形的掌握，拥有绘图的能力和意识，学会用示意图这一工具来解决复杂的物理问题，从而达到有效提高物理解题效率的目的。

参考文献：

[1]孙芳.高中生应用物理图像解决问题研究[D].河北师范大学，2010.

[2]许时条.浅谈高中物理解题中的“图形语言”[J].高中数理化，2015（14）：28.

[3]安宁.高中物理图象法解题的应用探讨[J].学周刊，2013（16）：153.

作者简介：龙家础（1980.12—），男，苗族，贵州锦屏人，硕士，中教一级，研究方向：高中物理教学。