物理课堂中可视化教学的意义及策略

范冬娟

物理是初中学习中较难的几科之一，所以需要采用一些方法，激发学生兴趣的同时增进学生的理解，提高学生的物理学习能力。可视化教学就是其中一个。可视化教学可以将文字数据转化为直观的图形图像或者是三维立体图像，对物理教学可以产生较大的辅助作用，能将一些条件不允许的物理学图形图案用图片等展现出来，辅助学生了解知识。

在初中物理的教学过程中，物理可能由于其学科特点让学生的理解有困难，同时对学生的学习兴趣有一些影响。而可视化教学可以活跃气氛，间接提升学习效率，激发学生学习兴趣，强化主观能动性，辅助以及加深理解，在呈现物理规律时，更直观。教师需要将课堂内容转化成可视化的内容，配以生动的讲解。下面，本文就以初中物理为例，对可视化教学的意义和策略展开研究与分析。

一、可视化教学的概念和重要意义

（一）可视化教学的概念

随着我国整体教育教学水平的提高，初中物理教学对教师和学生均提出了更高的要求。教师应以可视化教学为导向进行深度教学，用循序渐进的探究问题驱动学生积极思考、动手操作、摸索物理规律，以科学的评价方式引导学生重能力、重思考、重实践。在初中物理学科教学中，提高学科教学的质量和水准，能一改初中物理学科教学枯燥无趣的局面，加快学科教学模式的变革。教师在物理学科教学期间，既要从对学生物理学习意识的诱发和启迪入手，对自身的学科教学思维做出改变，又要对现有的学科教学手段进行拓展和丰富，借助可视化教学手段激发学生对物理学习的欲望，有效缓解学生对物理知识学习的抵触和反感情绪，提升物理课堂教学的活力。教育研究者将“可视化”与教学相互结合，将应用人群定位到学生中，对应产生了可视化教学。但是如今，可视化教学的方式在课堂上呈现出的方式并不固定。有的教师采用插图的手段，有的教师采用手绘思维导图的方式，还有的教师使用微课手段，只要是能够将知识直观、明了地展现在学生面前都可以使用到教学中，其目的是帮助教师提高知识的直观性，提高学生对知识的理解能力。“可视化教学”与直观教学并不完全相同，它有自己独特的内涵，我们所说的直观只是可视化教学的一个手段。可视化教学的应用可以辅助学生形成自己独特的思维，主动构建学习过程的教学模式。

（二）可视化教学具有更前沿的教学理念

合理设计物理教学活动，充分利用可视化教学手段可以有效提高物理教学效率，提高学生的理解能力和科学探究能力。随着新高考改革的进行，物理学科的地位越来越重要，因此很多学生和学校对该学科也比较重视。由于高考题型比较新颖，有些深度分析才能够解析，因此深度学习也受到了各学校的重视。但是学生的深度学习能力还不够，相应的水平不高。虽然有的学校学生成绩较好，在知识构建维度上是比较高的，但是批判性思维能力以及反思能力等维度还比较低，这说明学生在问题解决意识以及发散性思维方面还有一定的不足，同时学生在沟通组织能力、反思能力等方面还需要加强训练。教师结合多样的物理图像可以帮助学生认清物理规律，给学生留出更多的想象空间和提升空间，在教师的指导下，学生可以很大程度上进行自主探究。物理教学借助可视化手段能够吸收、整合、开放更多的教学资源，实现对教学重难点的突破。同时，教师还可以利用可视化手段将物理教学与生活实际充分联系起来，更加贴切学生的生活。

（三）借助可视化手段提高解决问题的能力

物理图像就是一种有效的可视化手段，能够帮助学生更好地理解物理教学中过于抽象的知识点，并且直观清楚地表达出来，能有效提高学生的推理能力。物理图像在描述物理现象、显示物理状态、放映物理过程方面相较于其他手段更清楚，能引导学生将困难的物理题目简单化，提高学生综合分析的能力。在处理函数运算时，也可以使用可视化手段分析问题、及时解决问题。在处理实验数据的时候，也可以借助物理图像教学，实现更好的教学效果。因此，从考试侧重点分析，提高学生图像素养，提高分析问题和解决问题的能力是提高物理分数的关键和重点。

但是当前“可视化教学”这个名词在初中物理课堂上并不多见，教学手段也并没有普及，课堂上的学生对此了解也并不深入，因此在这方面的研究还有很大的发展进步空间。认识到在教学过程中启迪学生的物理学习意识的重要性。举例来说，在“学生实验：连接串、并联电路”一课的教学中，在课堂教学开始阶段，教师可以利用创设情境的方式向学生解释用电器是如何接入电路的，这些用电器又是如何工作，从而达成激发兴趣导入的目的。随后，教师可以就“如何让同一电路中的两个灯泡亮起来”的问题让学生试着进行思考，试着合作进行电路图的设计，并依照电路图尝试连接实物图，从而验证自己的设计是否成功。最后，为了诱发和启迪学生的物理学习意识，教师应就本节课的内容，为学生开发和设计一次具体的物理探究性实验。在此次实验中，教师不仅引导学生试着以小组为单位绘制连接串、并联电路的电路图，设计此次实验的具体方案，以此锻炼和提升学生的写作能力和解决物理问题的能力，还应要求学生按照所绘制的电路图进行“连接串、并联电路”的实验，并将整个实验过程利用微课视频的方式录制下来，将其在课堂上进行分享和展示，通过反复的观看和研究，从而发现自己小组实验期间存在的不足之处，进而在接下来的实验中进行弥补。

二、物理课堂中可视化教学的策略

（一）活跃气氛，进而间接提升学生的学习效率

在初中物理的教学过程中，有一些课堂层面的问题较为大。一是学生对课堂上讲的物理知识不理解，二是学生上课时气氛较为沉重，不活跃。这些层面的问题，看起来像是一些小问题，在一般情况下看来似乎不会对学生的上课效果有很大的影响，但是，实际上这却是会对上课效果有较大影响的。因为对学生来说，课堂是第一学习之地，如果课堂上不能够做到好好学习的话，之后的学习也很难做到高效地学习。所以，在一定层面上，我们必须保证上课的效率。而上述的问题，都会影响到上课的效果，因為对知识的不了解，肯定会造成学生上课听不懂，从而不能将上课知识都听懂。所以，上课时，教师必须保证知识能够被大部分学生听懂。其次便是上课气氛的问题。如果上课气氛不够浓，或者说教师在讲台上生动讲述，学生在下面开小差。这样的情况下，学生无法获得良好的学习效果而可视化物理学习可以避免这两个问题。例如，初中物理教师在进行苏教版初中物理八年级上册的“物态变化”中的“水循环”这一节的时候便可采用可视化教学的方式。因为有些时候，教师如果采用了口述的方式，很容易让学生认为水循环就是水资源的再生与利用，因此关于水循环只有一个浅显的理解。所以在这种情况下，教师就可以采用可视化教学的方法，让学生观看水循环介绍视频以及水循环示意图，让学生对涉及内陆与海内以及海陆三种循环模式的水循环的基本信息有初步的了解。通过可视化的方法，能够让学生熟悉知识，并且有趣的图片，还能够引起学生的注意，激发学生的兴趣。比如，研究海陆水循环时，可以在设计的PPT上放海滨下雨的盛况，让学生在惊讶中能够学习到这个知识点，活跃气氛，提升学习效率。

（二）激发学生学习兴趣，强化主观能动性

在初中物理的教学过程中，主观能动性非常重要，它能够让学生自主学习，培养出学习的好习惯。拥有主观能动性的学生在学习上不仅仅是有效学习的时间上更多，而且学习动力更大，所以在这种情况下，学生很容易就达到一个更好的学习状态。因此，主观能动性在学习中是需要重点培育的，不论怎样，主观能动性对学生永远是有较大的益处的。而可视化教学这个学习方法，可以提高学生的主观能动性。从某种意义来说，可视化教学生动有趣的特点能够提升学生的主观能动性。例如，初中物理教师在进行苏教版八年级下册物理的“走进分子世界”这一个课时的教学时，采用可视化教学的方法，可以让学生对这个本身上接触不到的一个世界产生了解，甚至是产生兴趣。在学习这个章节的时候，如果采用不与可视化教学相结合的方式的话，很可能让学生听不懂，因为单纯的文字叙述比较难以让学生了解这个更高深的物理领域，甚至是一些基础条件不是特别优秀的实验也无法让学生直观感受到分子的世界。所以这时的可视化教学，可以用球体模型代替分子模型。除了通过建模的方式进行教学，也可以通过图像进行反映。还能通过视频等方式进行表现。通过这些方式，无形之中增加了学生的主观能动性。在学生的世界里创造一个有趣的物理中的分子世界，才吸引学生去了解，并获得进步。正是这样的引导才可能让学生爱上物理，爱上学习。在这其中，教师的作用则是必不可少的，引导是一个方面，更关键的是如何收集资料，如何让教学变得有趣，如何让学生能认真、专心到课堂内容中，从而发觉兴趣。

三、直观呈现，辅助以及加深物理理解

在初中物理的学习过程中，对于一个新知识有初步的理解、认识是有一些难度的，加深对于这个题目或者是知识点的理解更是有难度的。因为初步学习知识是认知，而之后的理解加深则需要较强的理解力，所以对于一般学生来说的话，加深了解是比较困难的。但是，通过可视化的教学方式，可以让这有所变化，能够让一些理解不深的学生加深理解。特别是关于实验的题目。众所周知，物理是以实验为基础的一门学科。对于物理的学习自然是少不了对于实验的了解。然而在实验的过程中，往往来说，不能让学生有较深的理解。所以需要可视化学习的帮助。教师可以通过建立一个实验的模拟模型出来，然后将实验用鼠标操作的方法，将实验模型的具体操作运用好，达到模拟实验的特点。这需要教师去进行建模方面的研究，对于一些能够提升学生理解力的方式，要加以宣传与介绍，让学生的可视化学习更有利。

例如，初中物理教师在进行苏教版初中物理九年级上册的“电路初探”这一个课时的教学时，可以运用建立模型，或者是在网上找一个模型的方法，模拟物理中的电路图，再让学生看教师操作，当然也可以挑选同学去进行物理电路图的连接这个操作，通过具体的操作，提升学生对电路图的了解，并且这样的方式还可以让学校节约出成本，不需要花较多的资金在购买电路材料上。所以，兼具二者，可视化学习效果更佳。再例如，进行“光的折射”这一节的教学时，应该让学生了解各种的透镜特点以及描述出来的光束的运行特点。通过这类具体且需要学生动手的活动增加学生的理解，可以增进学生的理解深度。在初中物理的学习过程中，只要是能够有利于学习的方法，都可以积极应用可视化教学的方法能够从兴趣以及理解深度上面提高学生。教师需要利用可视化教学活跃气氛，间接提升学习效率，激发学生学习兴趣，强化主观能动性，辅助以及加深理解，在呈现物理规律时更直观，以此让学生能够学到知识。

（一）物理規律教学中渗透利用可视化教学思想

物理规律反映物质结构以及物质运动诸多要素之间存在着必然的内在联系，主要表现为某物理状态或者某物理过程中相关要素之间具有一定的从属关系。换句话说，物理规律表现出的概念就是数学函数关系，只要是涉及函数关系中的变量，原则上都可以从图像角度进行表达。因此，借助物理图像实现物理教学，可以帮助学生从不同角度认识物理规律，了解物理意义。例如，在研究弹簧做功的物理规律中，需要借助微元思想以及数形结合思想，引导学生使用恰当的解题方式，这对培养学生的思维能力、提高学生物理学科素养具有十分重要的作用。同时还可以借助可视化手段中图像这一方法研究直线行驶和万有引力规律等。

（二）强化用物理图像研究实验数据的能力

学习物理的过程中，物理实验是基础，这一观念在物理教学领域已经达到共识。同样实验数据的处理是影响实验成败的关键，也是学生提出质疑和解决问题能力培养的关键。实验数据处理的方式有很多，比如，表格法、列方程计算法、类比对比法、图像法等，其处理结果体现物理现象可预测性、物理规律可发现性，以及物理过程简明性。综合比较而言，图像法更好，在处理实验数据方面具有得天独厚的优势。同时，教师在处理实验数据的时候，引入图像法能帮助学生在处理数据的过程中发现问题、并提出解决问题的方法。

四、结语

总之，可视化教学与传统教学模式不同。传统教学模式大体如下：回顾上节课所学内容、预习课本、结合书本以及生活例子帮助学生更好地理解。这一模式单刀直入，直接切入学习主题，但是方式过于单一，没有新意的方法会使得学生感到乏味，对物理的学习失去兴趣，无法保证后续课堂效率。此时教师便可以采用可视化教学手段，将学生多种感官调入到学习和教学活动中，从而有效提高学习效率。

（左毓红）