朱亞軍

（江蘇省蘇州中學(xué)，江蘇 蘇州 215007）

隨著現(xiàn)代教育技術(shù)的迅猛發(fā)展，高中物理可視化教學(xué)的優(yōu)點日益凸顯：將隱性知識顯性化，顯性知識生動化，復(fù)雜知識簡單化，系統(tǒng)知識結(jié)構(gòu)化.高中物理可視化教學(xué)能將文本形象化，圖文并茂、聲色俱佳，增大課堂容量；時空延展化，延長課堂“時間”，拓展課堂“空間”；情境可視化，實現(xiàn)“動”“靜”互變“、微觀”“宏觀”互換，動靜皆宜，按需變換.可視化教學(xué)具有很強的視、聽沖擊力和感染力，能誘發(fā)學(xué)生的好奇心，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)習(xí)積極性，提高物理教學(xué)的效益和質(zhì)量.然而，如果可視化教學(xué)運用不當(dāng)，則會違背教育和科學(xué)原理、誤導(dǎo)學(xué)生、弄巧成拙.基于此，筆者根據(jù)自己多年的教學(xué)實踐，結(jié)合新課程標(biāo)準(zhǔn)的理念談?wù)劯咧形锢砜梢暬虒W(xué)應(yīng)遵循的學(xué)術(shù)原則與實施問題，并以典型的教學(xué)案例加以說明，以便跟同行們進行交流.

1 科學(xué)性原則

高中物理的教學(xué)任務(wù)是引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識物質(zhì)世界的客觀規(guī)律，掌握學(xué)習(xí)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和從事國家建設(shè)必備的物理基礎(chǔ)知識，并幫助學(xué)生逐漸形成正確的自然觀、世界觀、價值觀、榮辱觀和人生觀，培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)識世界和改造世界的能力，為學(xué)生終身發(fā)展、應(yīng)對現(xiàn)代社會和未來發(fā)展的挑戰(zhàn)奠定基礎(chǔ).這是一個求真務(wù)實、追求真理、提高素養(yǎng)、培養(yǎng)能力的過程.不僅要注意教學(xué)內(nèi)容的科學(xué)性，而且要重視教學(xué)方法、手段和技術(shù)的科學(xué)性.因此，科學(xué)性理所當(dāng)然地成為物理可視化教學(xué)的首要原則.

某位教師在講授“回旋加速器”的時候，為了講解帶電粒子回旋加速的過程，呈現(xiàn)了如圖1所示的運動徑跡，這是不妥的.因為回旋加速器的特征是帶電粒子每一次通過兩半圓金屬盒間的縫隙加速增加的動能相同，回旋的半徑并非線性增加，現(xiàn)分析如下.

如圖2所示，在半圓金屬盒D1的圓心O處有一離子源，該離子源產(chǎn)生的質(zhì)量為m、電荷量為q的離子經(jīng)兩盒縫隙間的電場加速后進入金屬盒D2，若兩盒間的加速電壓為U，與金屬盒面垂直的勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，則離子經(jīng)電場加速第1次進入金屬盒D2中的速率v1和軌道半徑r1分別由下列兩式確定

圖1 回旋加速器

圖2

當(dāng)離子第2次進入金屬盒D2時，已經(jīng)過電場加速了3次，同理可得，離子的速率v2和軌道半徑r2分別為

離子第n次進入金屬盒D2時，已經(jīng)過電場加速（2n－1）次.同理可得，離子的速率vn和軌道半徑rn分別為

當(dāng)離子第（n＋1）次進入金屬盒D2時，已經(jīng)過電場加速（2n＋1）次.同理可得，離子的速率vn＋1和軌道半徑rn＋1分別為

從上述教學(xué)案例可見，在進行高中物理可視化教學(xué)的時候，呈現(xiàn)的圖片、圖像要精準(zhǔn)、細(xì)致，千萬不能憑空臆想、杜撰物理現(xiàn)象或過程.

需要特別強調(diào)的是，物理學(xué)是一門實驗科學(xué)，物理教學(xué)一定要盡可能多的做實驗——教師的演示實驗、學(xué)生的分組實驗以及邊學(xué)邊實驗（過去常稱為邊教邊實驗）和課外小實驗等.因為，在物理教學(xué)中有時候是千言萬語說不清，一看實驗就分明.不以實驗為基礎(chǔ)的物理教學(xué)，很難稱之為真正的物理教學(xué)，也就無法發(fā)揮物理教學(xué)的獨特教育功能.物理實驗在培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、操作能力、思維能力等方面具有獨特的作用，尤其是在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、創(chuàng)新精神和思維獨立性等方面是其他學(xué)科難以替代的.

2 生本性原則

學(xué)生是教育工作的最主要的對象，他們不僅是教學(xué)活動的主體，更是學(xué)習(xí)的主人.教學(xué)上的以生為本主要是以尊重學(xué)生的生命存在為本，以觀照學(xué)生的全面持續(xù)發(fā)展為本，以呵護學(xué)生的創(chuàng)造天賦和靈性為本.對學(xué)生而言，無論是新知識的獲得或者是對現(xiàn)成知識的理解、掌握，都離不開他們自主的積極參與，教師一定要盡力保護并發(fā)揮學(xué)生的能動性、積極性.

事實上，學(xué)生掌握知識的過程是一種探究的過程、選擇的過程、創(chuàng)造的過程，也是科學(xué)精神、創(chuàng)新精神，乃至正確的世界觀、人生觀逐步形成的過程.對于學(xué)生來說，最重要的不再是接受和存儲知識，而是學(xué)會探究，以便為他們的終身繼續(xù)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ).因此，高中物理可視化教學(xué)要以學(xué)生的身心全面和諧發(fā)展為最高目標(biāo)，踐行“為了一切學(xué)生，為了學(xué)生的一切，一切為了學(xué)生”的教育理念，緊緊圍繞“知識與技能”、“過程與方法”和“情感態(tài)度與價值觀”的三維目標(biāo)，備教材、備方法、備實驗、備媒體、備環(huán)境、備文化、備學(xué)生，杜絕一份教案一成不變多班、多年地重復(fù)使用，應(yīng)該與時俱進，滲透新素材、變換新情景、使用新方法，從為學(xué)生不斷發(fā)展而奠基的高度進行物理可視化教學(xué).反之，“目中無生”、“照屏宣講”、“不做實驗”的所謂物理可視化教學(xué)一定不會成功.

3 創(chuàng)新性原則

高中物理可視化教學(xué)的過程應(yīng)該努力追求“處處是創(chuàng)造之地，天天是創(chuàng)造之時，人人是創(chuàng)造之才”的境界，運用創(chuàng)新思維和方法不斷培養(yǎng)學(xué)生勇于創(chuàng)新的意識、敢于創(chuàng)新的氣魄和善于創(chuàng)新的能力.

圖3

如圖3所示，xpy為直角支架，最初桿px、輕繩aO均水平，輕繩bO與水平方向間的夾角為60°.如果在豎直平面內(nèi)使支架繞p點沿順時針方向緩慢轉(zhuǎn)過90°至桿py水平，試分析轉(zhuǎn)動過程中輕繩aO的拉力F1和輕繩bO的拉力F2的變化情況.

教師授課時，如果不假思索地根據(jù)題意推導(dǎo)支架轉(zhuǎn)動過程中任一位置時兩輕繩中拉力F1和F2的表達式，然后判斷兩輕繩中拉力F1和F2的變化情況，顯然是比較繁瑣的.

為了簡潔、直觀地分析這一動態(tài)過程，可以借助“幾何畫板”結(jié)合平行四邊形定則模擬支架的轉(zhuǎn)動過程中兩輕繩中拉力F1和F2的變化情況，又為了更加清晰地呈現(xiàn)兩繩中拉力的變化情形，可用兩輕繩中拉力的大小為半徑作兩個圓，然后觀察支架轉(zhuǎn)動過程中兩個圓大小的變化.這樣，轉(zhuǎn)動過程中拉力F1和F2的變化情況便可如圖4所示，一目了然.

圖4

圖5

另外，還可以運用創(chuàng)新思維的方法來分析兩輕繩中拉力F1和F2的變化情況.實際上，在支架順時針轉(zhuǎn)動的過程中，雖然兩輕繩的方向不斷變化，但重力的方向始終不變！所以支架順時針轉(zhuǎn)動的過程可等效為支架和輕繩不動，重力沿逆時針方向轉(zhuǎn)動90°，如圖5所示，利用平行四邊形定則得到輕繩中拉力F1和F2的變化情況：F1先變大后變小，F(xiàn)2一直在變小.

學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，每一個學(xué)生都蘊藏著巨大的學(xué)習(xí)潛能.教師是學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者，是學(xué)生思維和創(chuàng)新潛能的挖掘者、培養(yǎng)者.我們應(yīng)該在高中物理可視化教學(xué)的各個環(huán)節(jié)營造創(chuàng)新的氛圍，培植創(chuàng)新的土壤，運用諸如創(chuàng)造學(xué)之父奧斯本提出的創(chuàng)新六大法則——“改變”、“增加”、“減少”、“替代”、“顛倒”和“重組”訓(xùn)練，逐步提高學(xué)生的邏輯思維、形象思維、模糊思維、系統(tǒng)思維、開放思維、逆向思維、側(cè)向思維以及兩面思維、直覺思維等創(chuàng)新思維，指導(dǎo)學(xué)生勇于創(chuàng)新、敢于創(chuàng)新和善于創(chuàng)新，進而引領(lǐng)學(xué)生不斷從創(chuàng)新走向成功，最終實現(xiàn)在“學(xué)中創(chuàng)”、“創(chuàng)中學(xué)”的目的.

4 整體性原則

整體性原則是系統(tǒng)論原理在高中物理可視化教學(xué)中的體現(xiàn)，經(jīng)典物理學(xué)是一幢由力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、原子和原子核理論等知識構(gòu)成的宏偉大廈，因此，高中物理中的每一章、每一節(jié)的教學(xué)都不是孤立的，而是整個教材知識體系不可分割的有機組成部分，與其他部分知識之間必然存在千絲萬縷的聯(lián)系.

顯然，高中物理可視化設(shè)計和教學(xué)應(yīng)從教材的整體出發(fā)，結(jié)合學(xué)生的身心特點和認(rèn)知發(fā)展水平的實際，明確每一章、每一節(jié)的教學(xué)內(nèi)容在整個教材知識體系中的地位和作用，在以學(xué)生為本的基礎(chǔ)上，緊緊圍繞新課程標(biāo)準(zhǔn)，起承轉(zhuǎn)合、承上啟下，整體把握、整體優(yōu)化、整體設(shè)計、整體推進，利用直觀、具象、可視化的方法和物理實驗抓住關(guān)鍵，突出重點，化解難點，確保教師、學(xué)生、教學(xué)媒體、教學(xué)內(nèi)容和物理實驗五者協(xié)調(diào)、和諧運作，最后達到整體邁進.

5 層次性原則

層次性原則是教學(xué)內(nèi)容的層次性、教學(xué)對象的層次性、教學(xué)要求的層次性、教學(xué)目標(biāo)的層次性和教學(xué)方法的層次性對高中物理可視化教學(xué)的客觀要求.高中物理教材的編撰一般遵循由簡單到復(fù)雜，由形象到抽象，由定性到定量的規(guī)律.學(xué)生無論是對物理概念的建立和理解，還是對物理規(guī)律的認(rèn)識和掌握也是經(jīng)歷由表及里，由淺入深，由特殊到一般循序漸進的過程.

層次性原則更是因材施教、尊重個性的教育思想在高中物理可視化教學(xué)中的體現(xiàn)，不同學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)、智力因素、接受能力和學(xué)習(xí)愿望不可能完全相同；同一學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展水平也具有階段性、差異性.因此，高中物理可視化教學(xué)應(yīng)具有鮮明的層次性，即“低起點面向全體，分類要求，個性化指導(dǎo)，多角度評價，多層次發(fā)展”，切實做到低起點、多臺階、多維度、多目標(biāo)，讓學(xué)生們拾級而上，使不同層次的學(xué)生都能有所收獲，實現(xiàn)協(xié)同發(fā)展.

6 反饋性原則

反饋性原則是控制論原理在高中物理可視化教學(xué)中的體現(xiàn)，任何系統(tǒng)只有通過及時的信息反饋和自檢，才可能實現(xiàn)有效的控制，從而達到既定目的.或者說，沒有信息反饋和自檢功能的系統(tǒng)，要實現(xiàn)有效控制，進而到預(yù)設(shè)目的是不可能的.

高中物理可視化教學(xué)過程是一個復(fù)雜的特殊系統(tǒng)，這個系統(tǒng)由教師、學(xué)生、教材、儀器、課件等和教學(xué)方法、手段等基本要素構(gòu)成.因此，為了實現(xiàn)教學(xué)目的，在高中物理可視化教學(xué)的過程中一定要確保反饋渠道的暢通，對學(xué)生來說，反饋信息可以使學(xué)生強化正確、改正錯誤、找出差距，促進努力；對教師來說，反饋信息可以使教師掌握教學(xué)情況，調(diào)整、改進教學(xué)方法，及時糾正教學(xué)活動中出現(xiàn)的偏差或失誤，實現(xiàn)教與學(xué)的高度同步、和諧統(tǒng)一，刻意提高高中物理可視化教學(xué)的針對性和有效性，從而圓滿完成教育教學(xué)任務(wù).

1 朱正元.加強物理實驗 提倡自制教具［J］.人民教育，1978（1）：40－43.

2 吳永熙，高俊.試論課堂教學(xué)中學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)策略［J］.學(xué)科教育，2000（6）：35－38.

3 普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）［M］.北京：人民教育出版社，2003.

4 周耀烈.思維創(chuàng)新與創(chuàng)造力開發(fā)［M］.杭州：浙江大學(xué)出版社，2008.