思维可视化：初中物理课堂教学的创新实践

江苏省常州市武进区前黄实验学校 魏良发

物理学科兼具思维性和实验性等特征，教师在教学设计时引入可视化模式，能够为学生带来更多直观学习契机，顺利启动学生学习思维。教师利用可视化手段将学科知识做形象、直观、生动处理，能够将复杂的物理思维变得可理解、可观察，为学生顺利进入学科核心创造良好条件。教师设计可视化、教学执行可视化、教学训练可视化，教师从不同教学环节展开设计，能够有效激发学生学科思维，形成诸多教学成长点。

一、教学设计可视化，激发学生直观思维

教学设计环节，教师借助媒体、实物、实验等手段创设教学情境，对学生形成感官刺激，让学生顺利启动学科思维，自然进入到学科学习环节。教师推出可视化教学手段，学生接受起来没有认知障碍，其助学效果会更为显著。

1.内容可视整合。

物理教学内容处理时，教师要有整合优化意识，对教材内容深度研究，做出必要的增删处理，如果能够将具体的操作过程以直观形式呈现出来，让学生了解内容的关联性，就可以给学生带来更多学习启示。物理知识呈现系统性，教师借助一些可视化手段做展示和梳理，让学生经历物理知识的生发过程，学生从可视化操作中建立起来的学科认知会更为深刻。

教师在教学设计和执行环节，利用多种可视化手段做设计和辅助，都能够产生丰富激发效果，让学生在更直观学习条件下展开操作和体验。在教学《声音的产生与传播》这节内容时，教师先推出展示实验，利用身边物品敲打、摩擦，获得一些声音，并组织学生对不同物体声音传播形式做研究，学生都能够积极回应，在实验操作中逐渐进入学科核心。如声音在金属中的传播、在水中的传播。教师推出实验进行探索，学生参与实验的主动性很高，并对实验现象做归结分析，逐渐获得学科认知。教师借助身边物品做实验操作，其可视度很高，学生接受很自然。教师要求学生针对观察做深度思考，给学生提供认知内化机会，其操作效果也更为丰富。教师只是选择一些生活实验做学习内容，便将学生带入声音产生和传播学习环节，其学习体验更为鲜活。教师对学生学习认知基础有比较清晰的把握，给学生提供更多学习体验机会，让学生结合生活实验展开思考和探索，不仅直观形象，还能够启动其抽象学习思维。

2.程序可视设计。

物理学科教学程序设计时，教师需要引入一些模式程序，在具体处理时，需要有透明化的意识，让学生了解教学程序的优化过程，明确教学重点难点，这样可以引发学生的学习主动性。教学情境设置、教学目标投放、教学案例分析、教学训练设计、教学实践延伸等，都属于教学程序内容，教师在具体处理时，需要给学生做出清晰展示和交代，让学生了解教学程序的安排，这样能够让学生主动参与到学习活动中。

可视化设计需要多种辅助手段的介入，教师要做好多重筛选，以提升教学适合性，为教学程序顺利打开创造条件。在教学《汽化和液化》时，教师先组织学生做实验观察：水的沸腾，这是水的汽化变化。观察之后展开讨论：沸腾和蒸发有什么样的区别和联系？学生进入观察环节，对水沸腾生发的蒸气做冷却，可以快速得到一些水滴。蒸发是看不到的汽化现象。在这个教学设计中，教师直接展示实验过程，给学生提出观察任务，要求学生在观察中做分析，让学生自然展开深入思考和研究。这个操作过程带有可视性，学生学习思维顺利启动，其互动交流也很顺畅。一个实验观察活动，将学生带入特定学习情境之中，在可视化观察学习中完成认知内化。教师没有投放更多教学环节，只是围绕一个实验推开教程，减少了一些过渡环节，形成丰富学习激发动力，让课堂学习呈现高效性。

二、教学执行可视化，提升学生构建思维

教学执行过程中启动可视化方案，能够给学生带来更多思维构建的契机，教师要做好教程设计和引导优化，为学生提供更多学法支持，在师生互动交流中建立学科认知基础。教师进入教学程序后，让学生带上明确的任务展开学习，能够激发学生学习主动性。

1.实验可视组织。

物理实验内容众多，教师需要做可视化设计和操作，让学生自觉参与到实验环节，在实践体验中建立学科认知基础。实验材料准备、实验程序设计、实验方法应用、实验结论分析、实验延伸训练等内容，都可以用可视化手段加以展示和投放，让学生自然进入到实验操作环节，在具体操作过程中建立实验认知。学生参与实验操作活动，其思维顺利启动，教与学达成更多和谐。

教师组织学生参与实验操作时，要先做实验介绍，如果能够利用直观性手段展开操作，学生接受会更为自然。在教学《光的直线传播》时，教师推出一系列小实验，让学生做实际操作：光在同种且均匀介质中是沿直线传播的，利用身边的材料做实验验证。学生有激光灯，对清水、玻璃、塑料等介质做实验探索，对光线直线传播做实验验证处理。经过一番操作，学生逐渐形成有形认知。在这个教学设计环节，教师要求学生做直观操作，对光线传播路径做研究，给学生创造更多自主选择的权利，学生借助这些直观性实验展开操作，获得最直接的学习认知。学生对直观性实验操作有特殊参与兴趣，教师做出针对性设计，为学生提供更多实践探索机会，其可视化特点极为鲜明。

2.对话可视推进。

课堂教学离不开对话，教师与学生对话、学生与学生对话、学生与教材对话、教师与教材对话，都可以运用可视化手段展开，这样可以给学生带来更多直观而清晰的合作学习机会，让学生在主动参与过程中建立学科认知。课堂辩论、案例分析、合作实验、问题解读、信息搜集、实物测量、实地观察、社会调查等，这些学习活动都带有对话属性，教师要精心组织，让学生在广泛对话思考中启动学科思维。

教师组织学生做对话学习时，要创设适合的话题，让学生自然进入对话环境。如《光的反射》，教师拿出一些实验材料，准备做演示实验，并设计了思考问题：反射光线、入射光线和发线是不是在同一平面内？学生开始猜想，教师让学生做出个性分析，说说自己猜想的理由。学生都能够积极思考，并主动进行对话讨论。教师开始实验操作，对学生猜想做验证，将实验过程逐一展示出来。教师借助实验猜想推出讨论话题，成功调动学生讨论学习热情，当学生讨论没有结果时，教师用实验做回答，解开学生疑惑，可视化教学获得良好展示效果。学生对可视化教学手段比较敏感，教师适时做出投放，可以起到揭示谜底的作用。

三、教学训练可视化，巩固学生抽象思维

物理学科教学训练设计时，教师围绕可视化模式展开具体组织，能够对学生形成感官冲击，形成诸多教学启迪点，让学生在训练实践中获得更多学习体验。课堂训练内容众多，其呈现形式也是多种多样，教师要做好设计和组织，让学生在直观性学习环境下展开认知内化处理。

1.训练可视展示。

物理训练设计环节，教师推出一些直观性训练任务，能够给学生带来更多学习触动。课外信息搜集、实验材料准备、电子作业制作、实地观察学习等，都属于可视化训练范畴，教师要根据教学内容实际做出具体设计和组织，让学生自然展开训练和操作，在深入体验中建立学科能力。特别是信息技术的广泛应用，为学科训练设计带来更多选项，教师要做出合理分析，找到训练设计切点。

物理与学生生活对接点众多，教师要做好创新设计，借助多种直观手段做展示，给学生提供直接参与的机会。在教学《生活中的透镜》时，教师设计的训练任务是：回顾学习过程，说说照相机、投影仪、放大镜的成像特点有哪些？在我们的生活中，你还见过哪些类似的产品？将见闻在学习小组内做介绍，可以借助网络搜集到一些电子信息，或者是利用实物进行对应观察和解读。学生接受训练任务后，开始了生活调查，很快就有不少新发现。如望远镜，其远视原理是根据透镜特点设计的。在课堂展示环节，有学生直接将望远镜带到班级，结合实物做介绍，其展示效果显著。教师推出生活性训练任务，给学生提供直观展示和观察的机会，从学生具体表现可以看出，教师教学设计是比较到位的，学生反响强烈。

2.实践可视延伸。

学生进入生活实践环节后，教师还要做出跟踪指导，借助网络交互平台，对学生做可视化监管，无疑能够带来更多学习助力支持。学生在物理知识应用时，需要对学科知识做梳理和内化处理，教师适时做出辅助和提示，能够对学生形成更多激励和启迪。物理与学生生活有更多对接点，教师利用多种直观媒体手段做演示和介绍，给学生提供可视化学习机会，能够促使学生自然建立学科认知基础。

教师组织学生展开实践操作时，要先规划其操作路线，给出具体的操作方法，或者是做演示实验，让学生自然进入到实践环节。在教学《测量物质的密度》这部分内容时，教师在训练设计时推出实验训练任务：寻找生活中的固体物质，借助一些辅助工具展开实际测量，计算出这个物质的密度。如小石块。教师借助多媒体播放模拟实验动画视频，先让学生做实验环节的梳理，然后让学生实践操作，对实践路线做出具体规划。因为有动画展示，学生很快就掌握了操作要领，确保实验顺利展开。在这个实验训练设计中，教师推出实验内容，利用动画做演示，给学生规划清晰操作路线，学生进入操作环节，训练任务自然完成。

四、教学实践可视化，形塑学生学科思维

物理学科与学生生活有太多融合点，教师结合学科内容，以及学生学习基础做融合性设计，能够推出更多可视化实践任务。生活化操作在物理学科中有太多应用，教师要对相关内容做筛选，以成功激发学生操作主动性。网络交互平台带有信息共享属性，其可视化程度更高，教师要科学利用这个平台推出交互任务，让学生自然进入研读环节，在广泛交流中达成学习共识。

1.生活探索组织。

生活中有太多物理学应用现象，教师在学科对接设计时，要深度研究教学内容，对生活物理应用案例做筛选，组织更多生活对接训练活动，让学生主动做探索思考，促进其学科认知的内化。物理实验操作搜集、物理现象分析、物理制作和操作、物理生活观察、物理社会调查等，都带有生活气息，教师做创新设计，组织学生做生活化的物理学习，学生从中获得的学习体验会更为深刻。

如教学《噪音的危害和控制》，学生对生活中的噪音比较熟悉，教师针对学生生活经历做任务投放：在我们生活环境有哪些噪音存在呢？深入到生活之中，对带有普遍现象的噪音做搜集整理，形成调查报告，对如何抑制噪音提出一些建议，准备提交班级做评价。学生对这个内容有生活体验，自然能够顺利进入调查状态。经过一段时间的操作，学生都能够将比较客观的调查报告提交出来，教师对这些报告做筛选，挑选一些代表性的报告做重点评价，要求学生参与讨论，对抑制这些噪音的方法做评选和评估，最终归结出方法集锦。在这个教学案例中，教师针对学生生活实际做设计，成功激发学生实践思维。

2 网络交互组织。

信息技术广泛应用于学科教学之中，这是现代学科教学的基本属性要求。借助物理学科实践训练设计时，教师引导学生做网络交互活动，能够给学生带来更多交互机会，以满足学生的主动学习诉求。初中学生对网络交互活动有特殊参与兴趣，教师针对学生学习要求做设计和组织，让学生进入网络展示、信息共享环节，能够带来更多学习启动力。

教学《升华和凝华》这部分内容时，教师先让学生认识自然界中物质存在的状态形式，然后解读升华和凝华的概念，最终推出生活实践任务：固体和液体能够直接变成气体吗？借助生活条件做相关验证实验，并将实验过程做记录，分享到网络交互平台，看谁的实验设计最为合理，操作最为科学，结果最为丰富。学生听说要做生活化物理实验，还要做全程直播展示，自然有浓厚的参与兴趣。教师适时做出指导，甚至鼓励家长做出协助，为学生顺利完成实验提供必要服务。在这个教学案例设计中，教师从现实出发，针对学生探索能力，设计直播性实验操作任务，对学生形成多点激发，其助学效果显著呈现出来，学生学科核心素养成长顺利。

物理学科教学渗透可视化辅助手段，不仅能够给学生带来感官冲击，还能够培养学生良好学习习惯，顺利启动学生学科思维，积极参与到学科学习互动，在深度学习中建立系统学习认知。可视化教学不只是教辅手段的图形化、视频化、实物性处理和展示，而是一种教学思想的应用，让学科思维可视化呈现，能够培养抽象思维、发散思维、逆向思维，促使学生顺利进入到学科核心。