新课程改革下高中物理可视化教学的应用路径

廖远忠（江西省赣州市安远县第一中学 342100）

物理学中包含诸多物理概念、物理规律等，传统的文字解读方式给学生理解造成了较大困扰，导致其学习效率低下。新高考综合改革以来，物理学科曾一度成为学生选考的“冷门”。因此，针对物理学科抽象性强的实际问题，要进一步激发学生学习物理的热情，在课堂中采用可视化的教学方式就显得十分必要。

一、新课程改革下高中物理教学面临的新挑战

新课程标准对高中物理教学提出了新的要求，课程改革面临非常紧迫的形势。高中物理新课程标准将“物理核心素养”摆到了突出地位。具体来说，传统的物理教学注重的是学生学科知识建构以及实验操作能力培养；而新课程改革背景下，更加强调的是对学生学习动机的激发，以及实践能力、创造精神和科学态度的培养。高中物理思维性强，要求学生在掌握物理知识的基础上，发展物理思维能力，并能在现实生活中利用物理思维解决实际问题。这一点，在新高考中也体现得非常明显。培养目标重心的转变，为物理教学带来了新的挑战。

二、高中物理可视化教学的内涵、特点及应用价值

1.高中物理可视化教学的含义、特点

“可视化”，在汉语中被解释为“使之转化为可以看得到的”。可视化教学，是一种将抽象复杂教学内容变得清晰明确的教学模式。高中物理可视化教学，指的是在物理教学中利用动画、图示、图表等或可视化技术工具，将晦涩、抽象的物理知识（概念、定理、公式等）通过直观的方式呈现出来，便于学生更好地理解掌握，进而提高教学效率的方式方法。高中物理可视化教学是建立在视觉思维理论、学习支架理论、脑科学理论以及建构主义理论基础之上的，具有系统性、逻辑性、实践性和多样性等特点。

2.高中物理可视化教学的应用价值

高中物理应用可视化教学，具有十分重要的意义。一是适应新课程改革的要求，有助于学生物理思维能力的培养。以可视化教学中的“思维导图”为例来分析，“思维导图”包括树形、圆圈、气泡、括号等图形结构样式，其中包含了中心词、事物类别、特征、性质异同点、分析顺序和步骤等，将原本看似杂乱无章、烦琐抽象的物理知识，变得十分清晰、有条理，同时也可以诱发学生发散思维，对提升学生的物理思维能力具有重要的价值。二是可以帮助学生更好地构建物理知识体系。构建知识体系，是学生学习物理的基础。高中物理概念众多，物理知识体系的构建依赖于对物理概念的全面理解。而利用可视化教学中的概念图，以图示的方式将不同物理概念之间的联系显示出来，形成一个完善的空间网络结构图。通过概念图，可以将物理概念知识高度浓缩。面对抽象烦琐的物理概念，学生不用再耗费极大的精力死记硬背，而是采用理解式记忆架构起完整的概念体系。

三、新课程改革下高中物理可视化教学的应用路径探索

“教育是国家万年根本大计，教师的职务，是千教万教，教人求真。学生的职务，是千学万学，学做真人。惟有学而不厌的先生才能教出学而不厌的学生。教育之真理无穷，能发明之则常新，不能发明之则常旧。活的人才教育不是灌输知识，而是将开发文化宝库的钥匙，尽我们知道的交给学生。”因此，新课程改革下的高中物理可视化教学，必须要凸显学生的主体地位，确保教育教学的实效性。

1.基于可视化优势，着重培养学生的物理思维能力

新课程改革下，高中物理可视化教学必须严格遵守新课程标准的内在要求，着重强化和发展学生的物理思维能力。物理思维包括抽象思维、形象思维和直觉思维三方面。一是要利用抽象思维的可视化来提高学生抽象思维的能力。抽象思维的可视化，主要是基于物理概念的载体平台，利用概念图将思维逻辑、顺序以及概念与规律间的因果关系准确表现出来。二是利用形象思维的可视化来提高学生的形象思维能力。物理教学时采取的画草图、绘制物理模型等方式，都属于形象思维的可视化。在培养学生形象化思维时，物理教师必须注重教学的直观性和动态性。三是要利用直觉思维的可视化来提高学生的直觉思维能力。直觉思维，又被称“灵感思维”，是一种不需要逻辑判断而做出的“猜想”。直觉思维对学生来说非常重要，是学生对脑海中已有物理模型的知识迁移并产生顿悟的过程。培养学生的直觉思维有助于学生对物理知识的连接贯通。

2.明确可视化形式，加强高中物理课堂教学设计

教师要加强对可视化教学形式的认识，明确可视化教学的样式分类，并注重加强课堂教学设计。目前，高中物理常见的可视化教学形式有概念图、思维导图、鱼骨图等。一是“概念图”。它以节点代表概念，使用线条连接，依靠文字进行标注和展示。概念图层级结构明显，交叉连接的方式显示出知识的创造性和连贯性。制作物理概念图，可采用手动绘制和计算机绘制两种方式。二是“思维导图”。它以主题关键词为中心，以主干为分支向四周发散，最终各分支形成一个个相互链接的节点结构。思维导图具有发散性和逻辑性，主干与各分支相互联系，且具有内部的层级关系。绘制“思维导图”，一要依据物理教学目标，将中心主题（关键词）绘制于中心部位；二要将中心主题及其包含的一、二级主题进行任务分解，并绘制出各个分支，形成思维导图的基本框架；三要利用色彩或者不同粗细的线条，进行重点与难点的区分；四要确立各分支间的关键词，并加入图形、图像，对“思维导图”进行补充。三是“鱼骨图”。它是模仿鱼的骨架结构而绘制的知识结构图。“鱼骨图”架构于问题导引和解决问题因果关系的基础之上。“鱼头”指代的是问题；“鱼脊椎”指代的是问题的产生根源；“鱼的大骨”代表了解决问题的核心要素；鱼的小骨（鱼刺）代表的是其他的细节要素。“鱼骨图”非常形象，将物理问题、产生原因与解决对策展现得淋漓尽致。高中物理教师要基于这三种可视化形式，来加强课堂的教学设计。

3.注重可视化教学与物理课堂实践活动的融合应用

课堂实践活动，是高中物理教学的重要组成部分。高中物理课堂实践活动形式灵活、内容丰富，不仅可以活跃课堂氛围，而且有利于培育学生的科学素养。教师应注重将可视化教学融合应用于物理课堂实践活动。一方面，教师可以引导学生自己动手制作物理模型和物理仪器等，将所学理论知识转化为可视化的实际应用；另一方面，教师要引导学生自行绘制物理图表、电路设计图等，提高分析能力和解决问题的能力；再者，教师还要积极带领学生开展物理课题研究，引导学生自己绘制概念图、思维导图等，并将其应用到课下复习和自主学习中，以全面提高物理学习的质量。

总之，可视化教学作为一种新颖、实用的教学方式，可以很好地满足高中物理教学的需要。在新课程改革下，物理教师在融合应用的基础上，还应当在课堂教学中不断渗透物理思维方法，切实加强学生物理思维的培养。