运用“思维可视化”手段促进高中物理教学发展的实践研究

丁东进

(江苏省前黄高级中学国际分校 213161)

“思维可视化”是指运用一系列图示技术呈现本来不可视的思维，使其过程能够更加清晰可见.“思维可视化”目前在我国已经得到了十年以上的深入研究，并获得全国教育信息技术研究“十二五”规划重点课题，现已被逐渐的应用在各项学科的教学中，形成了独有的“思维可视化教学”.高中物理教学与“思维可视化”的融合进一步推进了学生对知识的理解，教师可以利用“思维可视化”的手段将物理中的知识以直观、清晰的方式呈现在学生面前，大大的提升了学生对物理抽象知识的全新认知，在极大程度上帮助教师突破了物理教学中的难点与重点.“思维可视化”教学手段的应用使高中物理的教学得到了良好的改善，教师也需要合理结合“思维可视化”手段，结合具体教学实例，将之渗透在高中物理教学中，以推进高中物理教学发展为目标，实现学生物理知识的掌握与物理思维的优化.

1 借助可视思维，激发学习兴趣

结合过去的高中物理教学可以发现，学生往往会因为教学手段过于单一而产生学习的厌倦心理，最终导致学生无法完全地掌握教师传授的知识点，使整体的高中物理教学效率不理想，无法从根本解决学生在物理学科方面的学习问题.而物理作为一门自然学科，蕴涵着强烈的逻辑推理思维，为了能够帮助学生做好逻辑上的思维提升，教师可以在教学过程中借助可视思维展开教学，使学生能够对物理知识产生初步的认知，进而激发学生对物理学习的兴趣，所以“思维可视化”的教学手段能够引导学生转变抽象的物理知识，从基础掌握知识，为复杂的物理学习做好铺垫.

以“相互作用——力”的教学为例，“力”对于学生而言是一种全新且抽象的概念，学生可能会在生活经验的影响下对“力”产生初步的认知，有的学生认为他是一种力量，有的学生认为它是一种施压手段.但是以物理思维来看，“力”对于学生而言没有具体的概念.比如重力是指由于地球的吸引而使物体受到的力，对于初学者而言，很难理解地球是如何对物体施力，所以教师可以将概念知识进行转化，比如为学生播放关于“自由落体”的实验视频，使学生在通过视频内容简单的了解地球对物体的吸引，从而深化学生对概念的理解.同时，教师还可以鼓励学生进行动手操作，如：将书本从一定的高度扔下会产生什么样的情况？将纸片从同样的高度扔下会产生什么样的情况？思考物体落地后的受力点.使学生能够通过可视化的操作手段对重力产生全新的理解，教师还可在此基础上要求学生根据视频内容和操作自主总结关于“重力”的知识，将课本上抽象化的概念进行转变，引导学生将知识可视化，逐步产生对物理学习的兴趣.所以在物理教学中需结合不同的手段优先激发学生的兴趣，进而从学生感兴趣的角度出发，融入可视化思维促进学生在兴趣的基础上进行知识的吸收，保障高中物理整体的学习效果，更好的将“思维可视化”与高中物理教学相融合，激发学生对物理学习的兴趣，推进高中物理教学的发展.

2 利用思维导图，构建学习结构

思维导图作为可视化的工具已经被逐渐的普及在教学中，高中物理的教学特性证明了运用可视化的思维导图能够帮助学生更好的梳理知识，促进学生对知识的掌握，实现高中物理的教学目标，以“思维可视化”的角度推进高中物理教学的发展.所以教师可以适当地在教学过程中利用思维导图的可视化优势，为学生展示物理知识的结构，引导学生在思维导图的帮助下构建正确的学习结构，以帮助学生掌握知识.思维导图之所以能够被应用在高中物理的教学中最根本的原因即思维导图能够使知识逐步分解，使学生能够在思维导图中清晰的理清知识之间的关联，是帮助学生掌握知识的最佳途径之一.

以“相互作用——力”的教学为例，在本单元中“摩擦力”是一项教学重点，而摩擦力可以细化分为“滑动摩擦力”和“静摩擦力”，两者虽然都被称作为摩擦力，但是仍存在非常大的区别，比如两者产生的条件具有一定的差异性等.为了避免学生产生知识上的混淆，教师可以利用思维导图整理“摩擦力”的知识(如图1)，为学生进行总结，使物理知识可视化.比如教师将“摩擦力的产生条件”设计为一级主题，将“滑动摩擦力的产生条件”和“静摩擦力的产生条件”设计为二级主题，通过主题的明确引导学生进行思考，从而在三级主题中分别列出产生条件，通过以上内容的整理，学生不仅能够再次掌握“摩擦力”的知识，还能够在思维导图的整理下清晰地发现滑动摩擦力与静摩擦力的区别，进而助力学生对抽象知识的掌握情况.分析以上例子可知，思维导图是推进高中物理教学的重要手段之一，使学生能够在思维导图的帮助下将重点知识呈现在思维导图中，并发现知识间的关联与区别，加速学生对知识的理解，构建全新的学习结构，因此作为教师需要在教学中结合思维导图的应用，推进高中物理教学的发展，使物理对于学生而言不再是抽象复杂的知识，而是能够以可视化的角度呈现知识，构建良好的物理教学生态环境.

图1

3 运用教学动画，优化学习质量

随着科学技术的发展，目前的可视化工具已经能够将课本上的知识转变为动画形式，从而进行教学，学生也能够在动画的积极影响下深度感受知识的变化过程.这一教学发展积极地影响了高中物理的教学过程，教师需要将教学动画渗透在高中物理的教学过程中，以帮助学生从动态的角度感受抽象的物理知识，进一步变抽象为具象，在动画教学的帮助下优化学生物理学习的质量.在教学动画的融合下，高中物理课堂教学能够改变枯燥无味的刻板印象，学生也能够切实体会到物理思维的可视化，是推进高中物理教学发展的关键因素，所以教师需要合理设计教学动画过程，以帮助学生得到真正的发展.

4 开展物理实验，引导学习意识

物理是一门实验学科，物理的实验过程具备强烈的理性以及逻辑性，是目前学生需要学习的最精密的一门自然科学.所以，物理实验也是高中物理教学过程中的重要环节，教师可以将实验过程与思维可视化的教学手段进行融合，使学生能够通过实验手段将课本上的知识可视化，并且能够从实验过程中得到结论，进一步证实物理理论概念.高中物理的教学离不开物理实验的辅助，教师需帮助学生更好地在思维可视化下掌握物理实验的精髓，引导学生学习意识的提升，促进物理教学的发展.

比如在进行“探究加速度与力、质量的关系”这一实验(如图2)时，学生能够通过实验进一步掌握关于“力”的知识，并在实验中得出结论，完善学生对物理知识的理解.物理这门学科离不开实验的辅助，只有通过实验能够将知识可视化，才能帮助学生进一步理解抽象的概念，所以教师需要做好实验的教学准备，以学生的角度出发，结合“思维可视化”的应用手段，助力学生做好物理实验环节.

图2

5 整理可视思维，做好学习总结

高中阶段的教学极为注重学生的复习环节，只有学生通过反复复习，才能够透彻的掌握复杂的知识.所以物理教师需要做出教学引导，帮助学生掌握正确的复习总结方式，进而促进学生物理水平的稳步提升.因此在思维可视化的影响下，教师可以采纳可视化教学手段，鼓励学生整理思维，做好可视化的知识总结，以帮助学生及时发现学习中存在的不足，给予针对性地帮助.

比如教师可以引导学生以单元为基础展开复习，要求学生利用自身对物理知识的理解制作不同的思维导图，使学生能够将单元的重点知识以可视化的思维呈现出来.随后再由教师进行检查，发现学生是否在知识整理的过程中缺少相关的理论知识，进而及时地进行指点，要求学生做出改正，使学生在教师的正确带领下做好单元知识的总结与复习，完善“思维可视化”下物理知识的掌握，推进物理教学的发展.

综上所述，高中物理的学习对于学生而言存在一定的困难，作为教师需要引导学生迎难而上，克服学生在物理学习中的困境.所以这需要教师运用合适的教学手段，促进学生理解抽象化的物理知识.而“思维可视化”地出现在一定程度上解决了学生遇到的困境，使学生在直观地展示下更好地理解与掌握物理知识，理清学习物理的正确思维，助力学生物理水平的有效提升.基于目前的高中物理教学而言，教师还需对“思维可视化”教学手段展开进一步的实践研究，使其与高中物理教学得到更好的融合，进而推进高中物理教学的发展.