识别图像的奥秘

马刚

摘 要：图像能够直观展现抽象、复杂的物理规律。在初中物理教学中加强应用图像，不仅可以准确反映物理量大小及其关系，也有助于简化物理实验数据的计算过程。本文主要分析图像在初中物理教学中的应用价值，从应用图像创设物理情境、讲解物理概念、分析物理规律、分析实验数据以及开展物理作图活动五个方面，论述图像在物理教学中具体的应用策略，以期為相关教师提升物理教学水平带来有力的参考依据，从而促进学生物理核心素养的发展以及学习重难点的突破。

关键词：图像；初中物理教学；应用；价值；策略

中图分类号：G6３          文献标识码：A          文章编号：1673-9132（2023）13-00７０-03

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2023.13.0２３

图像是一种科学高效的物理教学辅助工具，教师合理利用图像开展初中物理教学能够形象地向学生呈现物理变化过程和物理规律，使复杂的物理问题得到简化，进而提高学生物理探究能力和学习效率。因此，教师应当明晰图像在初中物理教学中的应用价值，根据物理课程目标和学生的认知思维特点，借助图像开展多样化的物理教学和探究活动，深化学生对物理概念、现象、变化规律的理解，培养学生应用图像解决物理实际问题的意识和能力，从而助推物理教学改革。下面笔者就对图像在初中物理教学中的应用展开分析。

一、图像在初中物理教学中的应用价值

初中物理教学领域的图像，主要是指能够直观反映物理状态、过程、规律的图像，包括描述物体的运动关系、加速度、电场强度、光现象、电磁现象、原子模型等等，图像类型以函数图像为主以及其他以线、数字、符号构成的平面直角坐标示意图等。图像是传输物理知识和信息的重要媒介，具有综合性强、信息量大、简明等特点，能够体现物理数、形、意的完美统一，与初中物理教学各环节都有较强的适配性，能够提高学生分析和解决物理问题的效率。经过学情调查和理论实践研究，笔者将图像在初中物理教学中的应用价值总结为下列三个方面：

第一，应用图像能够直观展示物理变化过程。物理现象具有动态变化的特征，现阶段学生的抽象思维偏弱，纯粹依靠想象很难有效理解物理变化过程，导致学生对物理课程学习滋生畏难情绪。图像最大的优势就是能够形象动态地表示各种物理现象的过程和规律。在初中物理教学中加强应用图像，能够直观向学生展示物理变化过程。如在有关匀变速直线运动的物理教学中，教师可以为学生呈现反映速度和时间变化的函数图像，用具体的线和字母表示物体的运动速度、任意时刻的速度、物体的运动性质、时间和位移距离等，同时设置问题，引导学生结合图像阐述匀变速直线运动的变化过程，这样学生就能直观理解物理运动变化规律，弥补抽象思维方面的缺陷。

第二，应用图像能够描述物理量之间的关系。在初中物理教学中，经常涉及两个或两个以上物理量大小和关系的比较与分析，学生对物理量的认知较为模糊，探究物理量之间的关系存在一定难度。物理量之间的关系实际上就是数学中的正比例、反比例以及二次函数关系，教师在初中物理教学中应用图像，能够清晰描述和传达物理量之间的关系，如在探究电阻不变条件下电流和电压的关系时，教师就可以出示电路示意图和相应的函数图像，指导学生讨论得出图像坐标轴所代表的物理量，然后再解析图像反映的物理量的相互转化关系，从而提高学生对物理量关系的比较和分析能力。

第三，应用图像能够得出准确的物理实验结论。物理是一门实验性较强的科目，在物理实验中会得到一些数据，但是部分物理实验单凭数据无法推出准确结论。图像是处理物理实验数据的优质工具，在初中物理教学中重视应用图像能够更简便地得到精确的物理实验结论。如在有关影响重力大小因素的物理实验中，教师就可以指导学生将实验测得的数据记录下来，然后建立相应的平面直角坐标系，把实验数据通过描点的方式填写到坐标图像中，再用平滑的直线把点连接起来，这样学生就能一目了然地理解影响重力大小的因素，从而得出实验结论，提高物理实验教学效果。

二、图像在初中物理教学中的应用策略

（一）应用图像创设物理情境，激发学生物理学习兴趣

学生接触物理课程时间尚短，对物理知识存在一定的认知理解障碍，致使学生的物理学习积极性较为低迷。图像具有直观、具象等优势，能够吸引学生的注意力，化解学生物理学习中遭遇的思维阻滞。因此，教师应该加强应用图像创设物理情境，根据物理课程内容构建相应的物理示意图或函数图像，然后设问引导学生结合图像分析物理现象，从而加深学生对物理知识的视觉感知，激发学生的学习兴趣。具体教学策略如下：

教师在应用图像创设物理情境时，应该根据具体的课程知识点和问题以及学生的认知特点和兴趣爱好，采用信息化技术软件为学生绘制与课题有关的物理示意图或函数图像，然后引导学生将图像和课程内容结合起来理解，降低学生的思维压力。如在关于研究物体运动形式的教学中，教师可以先采用模拟动画为学生演示匀速直线运动的过程，同时引导学生合作认真观察动画，把动画中的路程和时间数据记录在演算纸上。各组记录数据完毕后，教师让学生组际之间复核数据确保无误，并在白板上出示匀速直线运动的v-t和s-t图像，同时向学生提问：同学们，这两个图像上没有数据，大家能将演算纸上记录的数据补充到图像上吗？学生立即合作补录数据。教师继续问：同学们，结合模拟动画数据、图像字母来分析这两个图像的横、纵坐标、每个数据点分别代表什么物理量？能够反映出匀速直线运动的规律吗？学生交流表述图像各部位代表的物理量后，归纳概括出匀速直线运动在任一时刻速度都保持不变的规律。接下来，教师再给学生出示几张描述物体运动形式的图像，让学生运用所学知识，观察、判断每个图像描述的是否是匀速直线运动，并指导学生结合图像上的图线和点说明判断依据，这样通过创设基于图像的物理情境，学生对物理知识的运用能力和学习兴趣都得以提升［1］。

（二）应用图像讲解物理概念，深化学生概念知识理解

概念教学是初中物理课程的重难点，由于物理概念抽象性较强，学生学习理解起来极为吃力，以往的灌输式教学法在物理概念教学中收效甚微。图像具有辅助学生学习物理概念的功能，因此教师应该着重应用图像实施物理概念讲解，根据课程概念要点为学生作图，结合真实情境引导学生识读图像中的物理现象，经过分析提炼出物理概念、定律或公式等，从而深化学生对物理概念知识的认知和理解。具体教学策略如下：

教师在应用图像实施物理概念讲解时，应该根据教材概念的讲授需求，采用真实情境创设和作图相结合的方式，其中真实情境可以是生活实物演示、物理小实验操作，作图尽量采用信息化工具，包括CAD、几何画板等等。如在关于光反射的物理概念教学中，教师在创设真实情境时，可以采用激光笔、平面镜、透明硬纸板等工具，把透明硬纸板竖直放置在平面镜中间，二者连接处设置为0点，然后使用激光笔射向0点，提出问题：同学们，大家观察到什么现象？学生反馈：激光笔的一部分光被平面镜反射回来。教师认同学生回答后，先结合真实情境引导学生认识法线、反射光线、入射光线、反射角、入射角等与光反射有关的概念术语。接下来，教师在白板上点开CAD，找到工具箱中的直线、文字等选项，分别作出镜面、法线、入射和出射光线，标注出镜面和法线的字母、0点、入射方向和角度等，这样一个完整的光反射图像就制作完成。教师向学生发布任务：同学们，请大家联系之前的镜面实验情境合作找出这个图像中法线、反射光线、入射光线、反射角和入射角的位置。学生展开热烈讨论，教师需要流动巡视和倾听，适时跟进问题，如有学生找出入射光线，教师可以追问：图像中的入射角度是多少？這样通过真实情境和图像的支持，学生就能够透彻领会光反射的基本概念和术语含义［2］。

（三）应用图像分析物理规律，培养学生物理科学思维

科学思维是物理核心素养的维度之一，主要是引导学生以物理学视角客观认识物理规律、事物本质属性和内在联系等。目前学生的科学思维还处于形成阶段，缺乏自主探析物理规律的能力。图像能够反映物体在运动或变化过程中潜在的客观规律或者揭示物理量之间的内在联系，有益于学生科学思维的形成和发展。为此，教师应该利用图像引导学生分析物理规律，启发学生从图像中获取信息，通过探讨和归纳理解物理变化过程和规律，从而培养学生的物理科学思维。具体教学策略如下：

在应用图像引导学生分析物理规律时，教师应该针对一些具有动态变化特征的物理现象，采用相关图像描述现象和变化的动态特征，同时精心设计问题，点拨学生观察、思考图像各部分代表的物理量，最后讨论分析得出物理规律。如在与晶体熔化有关的教学中，晶体熔化就属于一种动态变化的过程，教师可以先为学生演示海波加热熔化的过程，记录温度和时间，制作成温度随时间变化的图像展示给学生，同时设问：同学们，从图像中可以看出，海波加热到多少度开始熔化？学生：48℃。教师继续问：那么这种晶体的熔点是多少？学生：48℃。教师继续指着海波开始熔化到熔化完的图线提问：海波熔化开始到结束用了多久？这个过程中温度是否升高了？老师演示时是否一直在加热？学生讨论后回答：熔化过程用了3分钟，老师在其间一直加热，说明海波在吸热，但是熔化过程中温度保持不变。教师追问：已知海波是一种晶体，那么通过解析图像，大家认为晶体熔化过程中存在什么规律？学生交流并归纳：晶体在熔化过程中温度保持不变。这样通过图像启发，学生就能深度掌握晶体熔化过程的特点和规律，物理科学思维也得到发展［3］。

（四）应用图像分析实验数据，提高学生物理实验效率

前文笔者谈及，应用图像能够精确得出物理实验结论。物理实验涉及一些物理量和数据，把数据罗列在学生眼前，学生会感到杂乱无章，影响学生推导实验结论。图像可以使物理实验数据处理变得简单、便捷，因此教师应该利用图像分析和处理实验数据，帮助学生理清实验物理量的变化和内在联系，从而使学生掌握实验结论的探究技巧，提高物理实验效率。具体教学策略如下：

在应用图像分析物理实验数据时，教师应该根据具体的物理实验课程指导学生在实验操作中详细记录相关数据，并给学生提供坐标图像，发动学生合作探讨，把实验数据用描点法、连线法填写到坐标图像上，最后通过分析函数图像关系得出物理实验结论。如在电阻不变，分析电流和电压关系的实验探究中，教师可以组织学生设置三组电压和电流的实验对比组。在学生通过实验操作记录每组实验电压和电流的数据后，教师可以在白板上出示用电流和电压建立的坐标，横轴U为电压、竖轴I为电流，然后指导学生把实验数据的点描到图像中，并将三组实验的数据点用直线连接。教师提问：从图像可知，在电阻一定时，电压和电流之间存在什么关系？学生交流后反馈：图像上电压和电流的实验数据呈正比例函数图像，即在电阻R一定时，电流I与电压U成正比，U/I＝R，I＝U/R。这样通过图像的辅助，学生就能高效得出物理实验结论［4］。

（五）设计开展物理作图活动，强化学生图像应用能力

图像在初中物理教学中，不单单是教师的教学工具，也是学生学习和解决问题的得力助手。以往物理图像一般由教师制作和提供，学生缺少自主作图的机会，制约学生用图能力和习惯的养成。为此，在新时期初中物理教学中应用图像，教师应该注重开展物理作图活动，从而强化学生图像应用能力。具体教学策略如下：

在物理教学中设计开展作图活动时，教师应该抓住物理概念教学、实验探究等契机，向学生发布作图任务，鼓励学生根据学习内容自主、合作作图，教师向学生传授作图的方法和规范。如在关于水沸腾的实验探究中，学生通过实验得到水沸腾过程中时间和温度变化数据，初步了解水沸腾前，温度随加热时间而升高，水沸腾时温度不变。教师顺势引出作图任务：同学们，能否根据实验数据作出平面直角坐标系图像？学生立即合作参与自主作图活动，教师在此期间指导各组学生先建立坐标轴，标出时间和温度的字样、刻度，在第一象限中根据数据描点、连线。在学生出色完成沸腾图像后，教师再启发学生结合图像中的斜线和直线，说明水在哪个时间段温度升高以及哪个时间段温度不变，从而深化学生物理认知，同步培养学生作图和用图能力［5］。

三、结语

总而言之，在初中物理教学中应用图像不仅能够直观展示物理变化过程，也能描述物理量之间的关系，还能得出准确的物理实验结论。教师应该利用图像创设物理情境、讲解物理概念、分析物理规律、处理实验数据，激发学生的物理学习兴趣，深化学生概念知识理解，提高学生科学思维和实验探究效率。同时，教师还应该加强开展自主作图活动，传授作图技巧，培育学生应用图像解释物理现象、解决实际问题的能力和习惯，从而实现图像在初中物理教学中的圆满应用。

参考文献：

［1］ 张成兵.例谈图像法在初中物理教学中的应用［J］.现代农村科技，2022（1）：83.

［2］ 孟富林.例谈利用函数图像解决初中物理问题［J］.中学物理教学参考，2019（11）：42.

［3］ 李长军.图像渐进  素养提升——谈初中物理图像类问题的突破

策略［J］.数理化解题研究，2018（32）：56.

［4］ 周晓燕.识别图象的奥秘——浅议图象在初中物理教学中的应用［J］.湖南中学物理，2018（8）：39.

［5］ 俞振飞.函数图象在初中物理教学中应用的一些认识［J］.数理化学习，2012（1）：6.