可视化教学在初中物理概念教学中的应用

梁利享

初中物理概念教学在整个物理学的教学中起关键性、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。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概念的理解，从而提升物理核心素养。

一、运用可视化教学引入物理概念，激发学生对概念的兴趣

运用趣味实验、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，激發学生的学习兴趣。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

生活化实验是指教师在导入新课的过程中针对新课的教学内容，利用日常生活中随处可见的各种生活材料，经过教师的精心设计，能够模拟某种物理现象或揭示某种物理规律的物理小实验。借助生活化的趣味物理实验引入概念，更容易刺激学生的视觉神经，激发学生的学习兴趣。

（二）生活中的物理现象引入概念

细心观察生活的人都会发现，在我们的生活中存在着各种各样的物理现象，而这些物理现象传达了丰富的物理知识。将学生熟悉的物理现象引入物理概念，不仅能够激发学生的学习兴趣和动机，使抽象的物理概念更加生活化、形象化、具体化，还能够让学生明白物理来源于生活，并且应用于生活，为生活服务。

（三）可视化的物理故事引入概念

物理故事与物理学科知识紧密相关，集趣味性与知识性于一体，有着独特的魅力。利用可视化的物理故事引入概念，兼具视觉和听觉的双重刺激，能够吸引学生的注意力，激发学生的学习兴趣。教师引导学生思考物理故事背后的物理原理，能够使物理课堂变得更生动有趣。

例如，在“浮力”概念的教学中，我向学生讲述“曹冲称象”的故事，并展示“曹冲称象”的图片，然后抛出问题：这故事中蕴含了什么样的物理原理？这样引入“浮力”概念，富有趣味性和知识性，流畅而不牵强，激发了学生的探究欲望。

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，能够帮助学生厘清物理概念的本质属性，更好地理解物理概念，建构物理知识体系，利用物理思维解决问题。

（一）运用思维地图生成概念

思维地图是继概念图和思维导图后出现的又一种可视化学习辅助工具。运用思维地图建构物理概念既可以帮助学生更好地理解掌握物理概念，又可以培养学生的思维和习惯。

1.圆圈图指向概念鉴别性生成

圆圈图用来描述相关定义，圆圈中心写下被理解或定义的事物，圆圈外面写下与事物相关的信息。在物理概念教学过程中，可以通过圆圈图把物理概念的核心要素和外围要素分离开来，让学生提取概念的本质特征，准确地鉴别出相似的、容易混淆的物理概念。

2.气泡图指向概念完整性生成

气泡图用来描述特征、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，可以通过气泡图把物理概念众多要素显示出来，有助于直观地掌握概念的完整性。

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。笔者利用气泡图把功的要素——定义、单位、公式、做功两要素完整地呈现出来（如图1所示），使“功”的概念的整体性一目了然。学生通过气泡图能快速掌握概念的完整性，学习效果事半功倍。

3.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，实现概念结构的整体化，形成联系紧密、逻辑性强、结构整体化的概念体系。

常见的思维地图除了上述外，还有双气泡图、树型图、流程图、复流程图和桥型图等类型。

（二）运用物理实验生成概念

物理实验是学生生成物理概念的重要途径，也是学生检验物理概念的重要手段。运用可视化方式实施物理概念教学，借助直观的物理现象，增强学生的认知，可以促进概念生成，加深学生对概念的理解，培养学生的概括思维。

1.课堂演示实验生成概念

优秀的物理演示实验把相对晦涩难懂的抽象物理概念直观清楚地展现出来，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学习物理的积极性，引发思考，使他们灵活掌握理解概念，培养观察能力和辨别能力。

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，导致学生无法根据实验现象生成概念的问题。

例如，在“电压”的概念教学中，“电压”很抽象，看不见摸不着，学生很难生成概念。笔者把学生熟悉的“水压”和抽象难以理解的“电压”通过Flash动画演示进行类比，“电压”得到了视觉上的呈现，直观形象，学生把视觉上的冲击转化为认知上的理解，轻松生成概念。

三、运用可视化教学应用物理概念，促进学生对概念的迁移

学生生成物理概念后就应该尝试迁移应用，运用物理概念解释生活现象，运用物理概念解决物理问题，使概念不再是枯燥无味的书本知识，而是学以致用的有用知识，充分发挥学生的主观能动性。

（一）物理概念融入生活情境

物理发现来源于生活，生活也是物理知识应用的主要平台。学生把物理概念与生活情境融合，建构书本知识与实际问题的纽带，利用物理概念解释生活现象，让物理概念还原于生活，应用于生活，为生活服务，可以有效激发学生的学习动力，引导学生探究物理知识的本质。

（二）物理概念融入解题过程

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，这是解題的关键环节。这个过程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）确定解题思路、构思解题步骤、实施数学运算，这就是“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。

例如：一个质量60kg的人，从山脚匀速爬到200 m高的山顶，大约需要20min，这个人做功的功率大约是多少？

分析：“审题”即是确定本题考查的内容包括二力平衡、重力、功、功率，所涉及的知识较多，且各知识之间彼此相互联系。“建构”即是明确从未知量功入手，功等于力乘以距离，找出力和距离，先求功，再逆向分析求功率。“求解”即是运用功率、功、二力平衡、重力公式确定解题思路、构思解题步骤、实施数学运算。将“建构”“求解”的过程画出可视化图示（如图2所示），问题即可迎刃而解。

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，有利于理清概念体系间的联系和区别。思维导图符合大脑的思维习惯，利用思维导图对物理概念进行设计重组，更加直观、清晰地展示相关概念体系，掌握物理概念知识间的共性和区别，形成知识结构之间的逻辑关系，养成良好的思维习惯。

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，三者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。这既有利于学生重组和联系概念，也有利于学生厘清思路，巩固知识，发展思维。

综上所述，可视化教学在初中物理概念教学中的应用，可以帮助学生更好地掌握、理解、应用物理概念，建构物理知识体系，提高学生的系统思考能力和发散思维能力。因此，教师在教学过程中，要依据学生认知特点，遵循物理概念规律，运用可视化教学，提高课堂教学质量。

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