劉驕恒

【摘要】隨著新課改的進(jìn)一步落實(shí)，高中物理教學(xué)改革也得到了深入推進(jìn).從當(dāng)前高中物理教學(xué)的情況來(lái)看，對(duì)可視化技術(shù)的有效應(yīng)用使課堂煥發(fā)出了生機(jī)和活力，充分凸顯了現(xiàn)代化課堂“以人為本”的教學(xué)理念，極大地激發(fā)出了學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)的興趣，為學(xué)生物理科學(xué)素養(yǎng)的提升奠定了重要基礎(chǔ).基于此，本文主要對(duì)高中物理微觀知識(shí)教學(xué)的現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，對(duì)可視化教學(xué)的應(yīng)用原則以及應(yīng)用策略進(jìn)行了深入分析，以供參考.

【關(guān)鍵詞】高中物理；微觀物理；可視化情境

高中物理教學(xué)中包含了大量微觀知識(shí)，這些知識(shí)看不見、摸不著，成為物理學(xué)習(xí)的重難點(diǎn).傳統(tǒng)教學(xué)中，絕大多數(shù)教師都是通過(guò)口頭描述、習(xí)題訓(xùn)練的方式實(shí)施教學(xué)，整體來(lái)看效果并不明顯.可視化教學(xué)出現(xiàn)以后，極大地解決了微觀物理教學(xué)面臨的困境.可視化教學(xué)的實(shí)施可以幫助學(xué)生快速建立認(rèn)知，促進(jìn)對(duì)知識(shí)的理解與吸收.教師要對(duì)可視化技術(shù)進(jìn)行合理的應(yīng)用，高效構(gòu)建物理課堂，從而充分發(fā)揮出可視化教學(xué)的優(yōu)越性.這樣一來(lái)，不僅可以激發(fā)出學(xué)生探究微觀物理知識(shí)的興趣，同時(shí)也能達(dá)到活躍思維的目的，以達(dá)到理想的教學(xué)效果.下面根據(jù)筆者的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，談一談如何在高中微觀物理教學(xué)中開展可視化教學(xué).

1 高中物理微觀知識(shí)教學(xué)的現(xiàn)狀

加速度、摩擦現(xiàn)象、電磁感應(yīng)等知識(shí)點(diǎn)非常抽象，遠(yuǎn)離學(xué)生平時(shí)的生活，因此多數(shù)學(xué)生難以掌握.傳統(tǒng)教學(xué)中，師生往往付出大量精力和時(shí)間，卻難以達(dá)到預(yù)期教學(xué)目標(biāo).不僅制約了學(xué)生成績(jī)的提高，同時(shí)也容易導(dǎo)致學(xué)生厭煩情緒的產(chǎn)生.具體來(lái)說(shuō)，微觀知識(shí)教學(xué)的現(xiàn)狀可以從以下幾方面探究.

1.1 教學(xué)模式比較單一

雖然新課標(biāo)針對(duì)微觀知識(shí)課堂提出了多維教學(xué)目標(biāo)，但是很多教師在教學(xué)中依然無(wú)法從應(yīng)試教育的理念中走出來(lái)，還是以提升成績(jī)當(dāng)作唯一的教學(xué)目標(biāo)，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)并不關(guān)注，忽視了學(xué)生的學(xué)習(xí)情感.在微觀物理教學(xué)中，教師基本上都是圍繞其重點(diǎn)規(guī)律進(jìn)行講解，指導(dǎo)學(xué)生通過(guò)背誦的方式記憶知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容，并且通過(guò)刷題的方式鞏固所學(xué)知識(shí).很明顯，這種教學(xué)方式不利于學(xué)生對(duì)微觀規(guī)律的理解，多數(shù)情況下對(duì)微觀物理知識(shí)的學(xué)習(xí)僅停留在表層上，根本無(wú)法通過(guò)這種方式獲得學(xué)習(xí)能力上的提升.

1.2 “填鴨式”占據(jù)主導(dǎo)

在新課改背景下，教師需要結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，綜合學(xué)生的學(xué)習(xí)需求組織課堂教學(xué)，要對(duì)教學(xué)方式進(jìn)行靈活選擇，這樣才能進(jìn)一步提升課堂教學(xué)的有效性，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率.然而，從現(xiàn)階段高中物理教學(xué)的現(xiàn)狀來(lái)看，很多教師依然在采用傳統(tǒng)教學(xué)模式實(shí)施教學(xué)，“滿堂灌”“填鴨式”教學(xué)依然占據(jù)著主體地位，課堂上教師主要根據(jù)教材內(nèi)容，以口頭講解的方式將知識(shí)內(nèi)容灌輸給學(xué)生，學(xué)生則被動(dòng)地接受教師傳授的知識(shí)，被動(dòng)地記憶知識(shí)點(diǎn).在這種情況下，他們根本無(wú)法對(duì)知識(shí)內(nèi)涵、外延形成深刻理解，被思維定式所束縛.這種情況根本無(wú)法達(dá)到高中物理教學(xué)的目標(biāo).

1.3 不重視物理實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)在物理課堂上非常重要.通過(guò)開展實(shí)驗(yàn)，可以加深學(xué)生對(duì)物理概念的理解，同時(shí)掌握物理規(guī)律，通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)的過(guò)程促進(jìn)自身操作能力的提升，從而提升其物理學(xué)科素養(yǎng).但是，從目前高中物理微觀知識(shí)的教學(xué)現(xiàn)狀來(lái)看，教師對(duì)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展并不重視，尤其是一些很難完成的微觀物理實(shí)驗(yàn)，多數(shù)情況下此類實(shí)驗(yàn)都是以“講實(shí)驗(yàn)”的形式進(jìn)行，由教師一個(gè)人站在講臺(tái)上對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行講述，或者由其一個(gè)人完成演示性的實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)生把實(shí)驗(yàn)操作的步驟、結(jié)果記憶下來(lái)即可.很明顯，這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的開展嚴(yán)重束縛了教學(xué)效果的提升.

2 可視化教學(xué)在高中微觀物理教學(xué)中應(yīng)用的原則

從目前高中物理微觀知識(shí)教學(xué)的現(xiàn)狀來(lái)看，課堂教學(xué)中存在著很多困難和問(wèn)題，隨著新課標(biāo)的提出，教師借助于可視化技術(shù)開展物理課堂教學(xué)已經(jīng)成為一種發(fā)展趨勢(shì).在實(shí)際教學(xué)中，要想將可視化教學(xué)的作用發(fā)揮出來(lái)，教師應(yīng)該注意堅(jiān)持以下幾個(gè)原則.

2.1 教師主導(dǎo)與學(xué)生主體結(jié)合原則

在高中物理微觀知識(shí)教學(xué)中，存在很多難于理解的知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容，因此教學(xué)效率普遍不高.為此，教師應(yīng)該形成正確的師生觀，明確課堂上學(xué)生的主體地位，這樣才能為教學(xué)活動(dòng)的順利開展奠定基礎(chǔ)，才能促進(jìn)教學(xué)效果的提升.實(shí)踐證明，在物理課堂上實(shí)施可視化教學(xué)，教師應(yīng)該提前將相關(guān)準(zhǔn)備工作做好，對(duì)整個(gè)教學(xué)的過(guò)程進(jìn)行精心設(shè)計(jì)，同時(shí)還要注意為學(xué)生自主學(xué)習(xí)和探究提供充足的時(shí)間，并且注意關(guān)照不同層次的學(xué)生，確保不同層次學(xué)生均可參與到教學(xué)活動(dòng)中來(lái).

2.2 民主性原則

在可視化課堂下，教師應(yīng)該創(chuàng)設(shè)出和諧、民主的課堂氛圍，要善于引導(dǎo)學(xué)生自己將內(nèi)心的疑問(wèn)提出來(lái)，幫助其將自己的觀點(diǎn)發(fā)表出來(lái)，這樣才能將其自身潛能挖掘出來(lái)，促進(jìn)其思維的發(fā)散.同時(shí)，在物理課堂上，對(duì)于不同學(xué)生之間存在的差異性應(yīng)該理性看待，對(duì)于不同層次的學(xué)生，應(yīng)采用不同標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看待.另外，還要注意對(duì)班級(jí)學(xué)生進(jìn)行不同小組的劃分，注意關(guān)注組內(nèi)成員的互補(bǔ)性，引導(dǎo)學(xué)生在小組內(nèi)部對(duì)物理問(wèn)題、知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行探究，由不同層次學(xué)生相互帶動(dòng)，最終達(dá)到教學(xué)效果的有效提升.

2.3 直觀性原則

在物理微觀知識(shí)教學(xué)中，很多知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容都具有抽象、復(fù)雜的特征，比如摩擦現(xiàn)象、內(nèi)能、加速度等微觀知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容，在這些知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容的教學(xué)中，學(xué)生很難深入理解物理概念與規(guī)律，教學(xué)效果并不理想，直接影響了學(xué)生物理成績(jī)的提升.為此，教師應(yīng)該始終堅(jiān)持直觀性原則實(shí)施教學(xué)，具體來(lái)說(shuō)，可以借助信息技術(shù)、實(shí)物等，把原本復(fù)雜、抽象的微觀知識(shí)點(diǎn)直觀形象地呈現(xiàn)到學(xué)生面前，這樣既可創(chuàng)造一種直觀的視覺(jué)感受，幫助學(xué)生更好地理解、掌握微觀物理知識(shí).

3 可視化教學(xué)在高中微觀物理教學(xué)中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

可視化教學(xué)是一種從復(fù)雜物理知識(shí)轉(zhuǎn)化為直觀物理教學(xué)內(nèi)容的教學(xué)方法.在新課程背景下，對(duì)高中物理教學(xué)進(jìn)行創(chuàng)新已成為一種新的教育發(fā)展態(tài)勢(shì)，在全新教學(xué)理念的指引下，高中物理教師嘗試運(yùn)用新的教學(xué)方法實(shí)施教學(xué)，在開展物理教學(xué)活動(dòng)的過(guò)程中實(shí)施創(chuàng)新，旨在將可視化教育理念的優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來(lái)，循序漸進(jìn)地提升高中物理教學(xué)的整體水平.

在高中微觀物理課堂上實(shí)施可視化教學(xué)，其教學(xué)優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾方面：一是通過(guò)可視化教學(xué)可以提升教學(xué)的直觀性、生動(dòng)性，這樣既可以直觀、形象地將那些復(fù)雜的微觀物理知識(shí)展現(xiàn)在學(xué)生面前，便于學(xué)生對(duì)物理知識(shí)內(nèi)容的探究與分析，同時(shí)還能加深其對(duì)物理知識(shí)的認(rèn)知與理解，從而達(dá)到優(yōu)化教學(xué)效果的目的，使物理教學(xué)水平得到進(jìn)一步提升；二是在微觀物理課堂上實(shí)施可視化教學(xué)，可以對(duì)課內(nèi)外的教學(xué)資源進(jìn)行整合，結(jié)合學(xué)生的實(shí)際需求為其提供可視化的指導(dǎo)，這樣學(xué)生即可對(duì)學(xué)習(xí)和探究物理知識(shí)產(chǎn)生興趣，從而主動(dòng)探索物理知識(shí)，通過(guò)實(shí)踐活動(dòng)獲得積極的體驗(yàn).

4 可視化教學(xué)在高中微觀物理教學(xué)中應(yīng)用的策略

可視化教學(xué)建立在多媒體、計(jì)算機(jī)等技術(shù)基礎(chǔ)上，可以將原本復(fù)雜、抽象的知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容變得形象、直觀.將其應(yīng)用于高中物理微觀知識(shí)教學(xué)中，可以有效解決當(dāng)前物理微觀教學(xué)中存在的弊端，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的全面提升.

4.1 通過(guò)可視化技術(shù)激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

傳統(tǒng)物理課堂上，教學(xué)活動(dòng)的開展都是以教師為主體，采用灌輸式方式實(shí)施教學(xué)，學(xué)生多數(shù)都處在一種被動(dòng)學(xué)習(xí)的狀態(tài)中，實(shí)踐證明，這種學(xué)習(xí)模式下學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣會(huì)顯著降低，從而逐漸失去對(duì)物理學(xué)習(xí)的興趣，導(dǎo)致成績(jī)下降.如果在物理課堂上引入可視化思維，學(xué)生即可圍繞一個(gè)思維方式實(shí)施觀察，這樣一來(lái)，學(xué)生即可加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的認(rèn)知與理解，從而激發(fā)出其對(duì)所學(xué)內(nèi)容的興趣，使學(xué)生積極主動(dòng)地投入到物理課堂的學(xué)習(xí)之中.

例如 在“牛頓第三定律”這部分知識(shí)的教學(xué)中，教師運(yùn)用思維導(dǎo)圖對(duì)相關(guān)物理問(wèn)題進(jìn)行解釋，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考，明確作用力與反作用力、平衡力等內(nèi)涵.思維導(dǎo)圖是一種可視化工具，通過(guò)圖形表格的方式可以幫助學(xué)生提煉知識(shí)點(diǎn)，加深對(duì)所學(xué)內(nèi)容的理解.在課堂上教師明確了中心主題“牛頓第三定律”，并繪制出樹枝狀的圖形，從內(nèi)向外發(fā)散知識(shí)點(diǎn)，闡述第二、三支點(diǎn)后，由學(xué)生根據(jù)關(guān)鍵詞繪制相關(guān)圖形，這樣一來(lái)各知識(shí)點(diǎn)的聯(lián)系就會(huì)更加清晰，從而便于加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的記憶和整理.

4.2 以可視化技術(shù)為依托展示教學(xué)內(nèi)容

微觀物理知識(shí)具有抽象性、復(fù)雜性特征，學(xué)習(xí)起來(lái)難度比較大，如果直接講解，學(xué)生很難深入感知，難以理解知識(shí)背后的本質(zhì).在這種情況下，如果采用可視化教學(xué)，即可借助于教學(xué)視頻將其生動(dòng)、直觀地展示出來(lái)，幫助學(xué)生在微觀、直觀之間建立連接，從而順利完成對(duì)微觀物理知識(shí)的學(xué)習(xí).

例如 在“電勢(shì)”這部分教學(xué)中，由于其概念比較抽象、難于理解，建立直觀感知很有必要，于是教師采用可視化教學(xué)方式進(jìn)行模擬演示.教師從網(wǎng)絡(luò)上搜索了相關(guān)動(dòng)畫視頻，利用視頻方式為學(xué)生呈現(xiàn)出這節(jié)課需要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，從而幫助學(xué)生加強(qiáng)對(duì)微觀知識(shí)的直觀感知，加深對(duì)“電勢(shì)”概念的理解.然后播放“閉合電路電勢(shì)升降”的動(dòng)畫視頻，改變電動(dòng)勢(shì)、電路結(jié)構(gòu)、外電阻等條件，使學(xué)生加深對(duì)“電勢(shì)”變化的感受.在動(dòng)畫視頻的幫助下，學(xué)生很快激發(fā)出了對(duì)微觀物理知識(shí)的探究欲望，同時(shí)很快通過(guò)自主探究完成了這部分內(nèi)容的學(xué)習(xí).

4.3 利用可視化技術(shù)進(jìn)行物理微觀實(shí)驗(yàn)

物理研究需要以實(shí)驗(yàn)的開展為基礎(chǔ)，不管是大氣壓強(qiáng)還是動(dòng)力學(xué)、電磁感應(yīng)現(xiàn)象研究，都要以物理實(shí)驗(yàn)的開展為基礎(chǔ).物理實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)習(xí)中的一個(gè)重要組成部分，同時(shí)它也是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究精神、物理綜合素養(yǎng)的關(guān)鍵所在.然而在環(huán)境、操作以及實(shí)驗(yàn)條件等因素的影響下，很多微觀物理實(shí)驗(yàn)很難順利開展.這種情況下，教師可以嘗試運(yùn)用可視化技術(shù)開展仿真實(shí)驗(yàn)，借助于仿真實(shí)驗(yàn)的開展獲取物理知識(shí)，加深對(duì)物理規(guī)律的理解.

例如 在“平拋物體運(yùn)動(dòng)”這部分內(nèi)容教學(xué)中，教師運(yùn)用可視化技術(shù)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn).首先為學(xué)生展示了光滑平面上物體以速度v做勻速運(yùn)動(dòng)，將其運(yùn)動(dòng)軌跡記錄下來(lái)，其次展示物體做自由落體運(yùn)動(dòng)，將其運(yùn)動(dòng)軌跡記錄下來(lái)，最后對(duì)平面運(yùn)動(dòng)和自由落體運(yùn)動(dòng)的物體進(jìn)行合成，在學(xué)生面前展示出以速度v平拋物體運(yùn)動(dòng)軌跡.在實(shí)施可視化實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師可以按照自己的理解改變實(shí)驗(yàn)條件，觀察實(shí)驗(yàn)方法不同時(shí)存在哪些差異，對(duì)平拋物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行分析，并構(gòu)建起運(yùn)動(dòng)模型.這樣一來(lái)，學(xué)生即可借助仿真實(shí)驗(yàn)加深對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)容加深感知和理解，促進(jìn)其學(xué)習(xí)效果的提升.

4.4 建立可視化情境實(shí)施微觀概念學(xué)習(xí)

有研究發(fā)現(xiàn)，學(xué)習(xí)活動(dòng)的開展與具體情境結(jié)合起來(lái)才能達(dá)到一定效果，因此，在教學(xué)中應(yīng)該將學(xué)生置身于特定情境中，以喚醒其思維，并在已有知識(shí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，對(duì)新知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí).在物理微觀知識(shí)教學(xué)中，有很多學(xué)生難以理解的知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容，如果教師按部就班地進(jìn)行文字描述和講解，學(xué)生很難透徹地理解.地這種情況下，教師可以構(gòu)建可視化情境，在具體情境下幫助學(xué)生進(jìn)行高效的物理概念學(xué)習(xí).

例如 在“超重與失重”這部分內(nèi)容的教學(xué)中，教材以例題方式對(duì)物理概念進(jìn)行了描述，學(xué)生在理解上存在很大困難.為此，教師創(chuàng)設(shè)了可視化教學(xué)情境：用兩個(gè)定滑輪對(duì)一個(gè)支架（2m）進(jìn)行固定，自制套筒式彈簧秤，并連接其上端與細(xì)繩，在下端掛上重物，用不同力拉動(dòng)細(xì)繩，對(duì)示數(shù)變化情況進(jìn)行觀察.在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教師可與拉力情況相結(jié)合，分別在滑輪上做向上、向下的運(yùn)動(dòng).通過(guò)實(shí)驗(yàn)學(xué)生發(fā)現(xiàn)，做向上加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體是超重的，彈簧秤上的示數(shù)會(huì)變小.從中可以看出，通過(guò)可視化情境的創(chuàng)設(shè)，學(xué)生很快就掌握了相關(guān)物理概念，并且對(duì)“超重與失重”本質(zhì)特征有了深入的理解.

4.5 運(yùn)用可視化技術(shù)完善知識(shí)體系

高中物理中涉及了大量微觀知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容，很多情況下學(xué)生在學(xué)習(xí)中都會(huì)遇到一些苦惱，比如知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)系比較混亂、難以記憶.地這種背景下，假如只是單純機(jī)械性地死記單個(gè)的知識(shí)點(diǎn)，難以達(dá)到預(yù)期效果.各知識(shí)點(diǎn)之間緊密相連，知識(shí)點(diǎn)之間環(huán)環(huán)相扣，需要學(xué)生建立起一個(gè)完整的知識(shí)體系，這樣才能更好地理解和運(yùn)用知識(shí).

例如 在“力和運(yùn)動(dòng)”這部分知識(shí)的教學(xué)中，核心在于“力和運(yùn)動(dòng)”，方法是牛頓運(yùn)動(dòng)定律，為了強(qiáng)化學(xué)習(xí)效果，教師運(yùn)用可視化技術(shù)連接各知識(shí)點(diǎn)，整合復(fù)雜的各項(xiàng)內(nèi)容，使其形成可視化網(wǎng)絡(luò)和圖像.同時(shí)還運(yùn)用圖形軟件呈現(xiàn)出物理知識(shí)結(jié)構(gòu)，這樣在可視化工具的指導(dǎo)下，學(xué)生很快就完成了對(duì)這部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)，極大地提升了學(xué)習(xí)效率.

5 結(jié)語(yǔ)

綜上，高中物理教學(xué)中包含很多微觀知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容，這些知識(shí)點(diǎn)不僅是重點(diǎn)也是難點(diǎn).從現(xiàn)階段高中物理微觀知識(shí)教學(xué)的情況來(lái)看，很多因素都對(duì)教學(xué)活動(dòng)的開展形成了制約，因此教學(xué)效果并不理想.為此，教師應(yīng)該以目前微觀知識(shí)教學(xué)的整體情況為立足點(diǎn)，利用虛擬實(shí)驗(yàn)、設(shè)置情境等可視化教學(xué)技術(shù)，將抽象復(fù)雜的微觀知識(shí)點(diǎn)直觀形象地呈現(xiàn)在學(xué)生面前，借助于動(dòng)畫視頻等法直觀化形式，將具體的邏輯關(guān)系直觀形象地展示出來(lái).總之，隨著教學(xué)改革的推進(jìn)，以及教育信息化水平的進(jìn)一步提升，可視化技術(shù)也開始在高中物理教學(xué)中推廣開來(lái)，使思維演變更為清晰、直觀，從而便于學(xué)生的認(rèn)識(shí)與理解.同時(shí)，利用可視化技術(shù)構(gòu)建物理微觀知識(shí)課堂，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣會(huì)更為濃厚，能更積極主動(dòng)地投入到對(duì)物理知識(shí)的探究與學(xué)習(xí)中，為其物理綜合素養(yǎng)的提升奠定基礎(chǔ).

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[4]劉毅，渠雷雷.可視化技術(shù)在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用初探——以《幾種常見的磁場(chǎng)》為例[J].中學(xué)物理，2018，36（13）：65.

[5]生鴻亞.思維可視化在初中物理教學(xué)中的實(shí)踐與應(yīng)用[C]//.2022教育教學(xué)現(xiàn)代化精準(zhǔn)管理高峰論壇論文集（初中教育篇）（一），2022：365-369.

[6]郭友波，張萱.思維可視化方法應(yīng)用于高中物理教學(xué)的研究——以《功》教學(xué)為例[J].湖南中學(xué)物理，2016，31（02）：6-8.