可視化教學(xué)在初中物理概念教學(xué)中的應(yīng)用

初中物理概念教學(xué)在整個(gè)物理學(xué)的教學(xué)中起關(guān)鍵性、決定性的作用，決定了學(xué)生能否很好地學(xué)習(xí)和理解物理知識，能否準(zhǔn)確掌握物理規(guī)律和應(yīng)用物理原理。運(yùn)用可視化教學(xué)，通過富有視覺沖擊性的圖片、圖形、視頻、神奇的小實(shí)驗(yàn)等可視化素材，不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和潛在的學(xué)習(xí)動力，而且有利于學(xué)生對抽象概念的理解，從而提升物理核心素養(yǎng)。一、運(yùn)用可視化教學(xué)引入物理概念，激發(fā)學(xué)生對概念的興趣運(yùn)用趣味實(shí)驗(yàn)、物理現(xiàn)象、物理故事等可視化素材的呈現(xiàn)來刺激學(xué)生的求知欲望，提出問題，引入物理概念，可以吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。把抽象的物理概念賦予鮮活的物理事物，容易讓學(xué)生產(chǎn)生共鳴。（一）生活化的趣味實(shí)驗(yàn)引入概念生活化實(shí)驗(yàn)是指教師在導(dǎo)入新課的過程中針對新課的教學(xué)內(nèi)容，利用日常生活中隨處可見的各種生活材料，經(jīng)過教師的精心設(shè)計(jì)，能夠模擬某種物理現(xiàn)象或揭示某種物理規(guī)律的物理小實(shí)驗(yàn)。借助生活化的趣味物理實(shí)驗(yàn)引入概念，更容易刺激學(xué)生的視覺神經(jīng)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。（二）生活中的物理現(xiàn)象引入概念細(xì)心觀察生活的人都會發(fā)現(xiàn)，在我們的生活中存在著各種各樣的物理現(xiàn)象，而這些物理現(xiàn)象傳達(dá)了豐富的物理知識。將學(xué)生熟悉的物理現(xiàn)象引入物理概念，不僅能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動機(jī)，使抽象的物理概念更加生活化、形象化、具體化，還能夠讓學(xué)生明白物理來源于生活，并且應(yīng)用于生活，為生活服務(wù)。（三）可視化的物理故事引入概念物理故事與物理學(xué)科知識緊密相關(guān)，集趣味性與知識性于一體，有著獨(dú)特的魅力。利用可視化的物理故事引入概念，兼具視覺和聽覺的雙重刺激，能夠吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教師引導(dǎo)學(xué)生思考物理故事背后的物理原理，能夠使物理課堂變得更生動有趣。例如，在“浮力”概念的教學(xué)中，我向?qū)W生講述“曹沖稱象”的故事，并展示“曹沖稱象”的圖片，然后拋出問題：這故事中蘊(yùn)含了什么樣的物理原理？這樣引入“浮力”概念，富有趣味性和知識性，流暢而不牽強(qiáng)，激發(fā)了學(xué)生的探究欲望。二、運(yùn)用可視化教學(xué)建構(gòu)物理概念，促進(jìn)學(xué)生對概念的理解思維地圖、物理實(shí)驗(yàn)等可視化工具的運(yùn)用讓學(xué)生在觀察的基礎(chǔ)上進(jìn)行思考，合理地說明事物變化的原因，建立事物之間的聯(lián)系，或者是事物的發(fā)展規(guī)律，能夠幫助學(xué)生厘清物理概念的本質(zhì)屬性，更好地理解物理概念，建構(gòu)物理知識體系，利用物理思維解決問題。（一）運(yùn)用思維地圖生成概念思維地圖是繼概念圖和思維導(dǎo)圖后出現(xiàn)的又一種可視化學(xué)習(xí)輔助工具。運(yùn)用思維地圖建構(gòu)物理概念既可以幫助學(xué)生更好地理解掌握物理概念，又可以培養(yǎng)學(xué)生的思維和習(xí)慣。1.圓圈圖指向概念鑒別性生成圓圈圖用來描述相關(guān)定義，圓圈中心寫下被理解或定義的事物，圓圈外面寫下與事物相關(guān)的信息。在物理概念教學(xué)過程中，可以通過圓圈圖把物理概念的核心要素和外圍要素分離開來，讓學(xué)生提取概念的本質(zhì)特征，準(zhǔn)確地鑒別出相似的、容易混淆的物理概念。2.氣泡圖指向概念完整性生成氣泡圖用來描述特征、屬性，在中心圓圈內(nèi)寫下被描述的事物，外面圓圈內(nèi)寫下被描述主題的形容詞。物理概念往往是由定義、公式、物理意義、單位及換算等眾多要素構(gòu)成的一個(gè)完整結(jié)構(gòu)，遺漏其中某一要素便無法完整生成。在物理概念教學(xué)過程中，可以通過氣泡圖把物理概念眾多要素顯示出來，有助于直觀地掌握概念的完整性。例如，在“功”的概念教學(xué)中，功的要素較多而且抽象性較強(qiáng)，需要充分調(diào)動學(xué)生的記憶力和思維，片段性教學(xué)使學(xué)生很難把握功的整體性。筆者利用氣泡圖把功的要素——定義、單位、公式、做功兩要素完整地呈現(xiàn)出來（如圖1所示），使“功”的概念的整體性一目了然。學(xué)生通過氣泡圖能快速掌握概念的完整性，學(xué)習(xí)效果事半功倍。3.括號圖指向概念結(jié)構(gòu)性生成括號圖用來呈現(xiàn)整體與部分之間的關(guān)系，括號左邊寫事物的名字或圖像，括號右邊寫事物的主要組成部分。在物理概念教學(xué)過程中，通過括號圖呈現(xiàn)概念的基本結(jié)構(gòu)與層次，把概念之間的知識聯(lián)系貫穿起來，實(shí)現(xiàn)概念結(jié)構(gòu)的整體化，形成聯(lián)系緊密、邏輯性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)整體化的概念體系。常見的思維地圖除了上述外，還有雙氣泡圖、樹型圖、流程圖、復(fù)流程圖和橋型圖等類型。（二）運(yùn)用物理實(shí)驗(yàn)生成概念物理實(shí)驗(yàn)是學(xué)生生成物理概念的重要途徑，也是學(xué)生檢驗(yàn)物理概念的重要手段。運(yùn)用可視化方式實(shí)施物理概念教學(xué)，借助直觀的物理現(xiàn)象，增強(qiáng)學(xué)生的認(rèn)知，可以促進(jìn)概念生成，加深學(xué)生對概念的理解，培養(yǎng)學(xué)生的概括思維。1.課堂演示實(shí)驗(yàn)生成概念優(yōu)秀的物理演示實(shí)驗(yàn)把相對晦澀難懂的抽象物理概念直觀清楚地展現(xiàn)出來，讓學(xué)生親身感受物理知識的生成過程，能夠很好地調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性，引發(fā)思考，使他們靈活掌握理解概念，培養(yǎng)觀察能力和辨別能力。2.動畫演示實(shí)驗(yàn)生成概念動畫演示實(shí)驗(yàn)是對物理實(shí)驗(yàn)的重要補(bǔ)充。Flash動畫可以演示光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)等各種實(shí)驗(yàn)，效果逼真，深受學(xué)生喜愛。Flash動畫解決了部分物理實(shí)驗(yàn)操作難、再現(xiàn)難的問題，也解決了一些演示實(shí)驗(yàn)由于受實(shí)驗(yàn)設(shè)備、課時(shí)影響無法順利進(jìn)行，導(dǎo)致學(xué)生無法根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象生成概念的問題。例如，在“電壓”的概念教學(xué)中，“電壓”很抽象，看不見摸不著，學(xué)生很難生成概念。筆者把學(xué)生熟悉的“水壓”和抽象難以理解的“電壓”通過Flash動畫演示進(jìn)行類比，“電壓”得到了視覺上的呈現(xiàn)，直觀形象，學(xué)生把視覺上的沖擊轉(zhuǎn)化為認(rèn)知上的理解，輕松生成概念。三、運(yùn)用可視化教學(xué)應(yīng)用物理概念，促進(jìn)學(xué)生對概念的遷移學(xué)生生成物理概念后就應(yīng)該嘗試遷移應(yīng)用，運(yùn)用物理概念解釋生活現(xiàn)象，運(yùn)用物理概念解決物理問題，使概念不再是枯燥無味的書本知識，而是學(xué)以致用的有用知識，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性。（一）物理概念融入生活情境物理發(fā)現(xiàn)來源于生活，生活也是物理知識應(yīng)用的主要平臺。學(xué)生把物理概念與生活情境融合，建構(gòu)書本知識與實(shí)際問題的紐帶，利用物理概念解釋生活現(xiàn)象，讓物理概念還原于生活，應(yīng)用于生活，為生活服務(wù)，可以有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力，引導(dǎo)學(xué)生探究物理知識的本質(zhì)。（二）物理概念融入解題過程物理解題的一般過程為審題、建構(gòu)、求解、驗(yàn)證、反饋。建構(gòu)過程就是確定解題方向的過程，這是解題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。這個(gè)過程要求解題者再現(xiàn)與問題相關(guān)的概念、規(guī)律、表象等有機(jī)結(jié)合的知識。明確解題方向之后，根據(jù)解題依據(jù)（如公式、命題、原理等）確定解題思路、構(gòu)思解題步驟、實(shí)施數(shù)學(xué)運(yùn)算，這就是“求解”過程。在物理解題的建構(gòu)和求解過程中，采用可視化圖示呈現(xiàn)解題思路，靈活運(yùn)用概念，將問題層層遞進(jìn)，環(huán)環(huán)相扣，最終將求解的問題化為若干個(gè)子問題，從而順利解決問題。例如：一個(gè)質(zhì)量60kg的人，從山腳勻速爬到200m高的山頂，大約需要20min，這個(gè)人做功的功率大約是多少？分析：“審題”即是確定本題考查的內(nèi)容包括二力平衡、重力、功、功率，所涉及的知識較多，且各知識之間彼此相互聯(lián)系。“建構(gòu)”即是明確從未知量功入手，功等于力乘以距離，找出力和距離，先求功，再逆向分析求功率?！扒蠼狻奔词沁\(yùn)用功率、功、二力平衡、重力公式確定解題思路、構(gòu)思解題步驟、實(shí)施數(shù)學(xué)運(yùn)算。將“建構(gòu)”“求解”的過程畫出可視化圖示（如圖2所示），問題即可迎刃而解。四、運(yùn)用可視化教學(xué)聯(lián)系物理概念，促進(jìn)學(xué)生對概念的重組建立物理概念間的聯(lián)系，把已學(xué)概念體系中相關(guān)的概念或同一概念相關(guān)的知識進(jìn)行重組，建構(gòu)相關(guān)概念或同一概念相關(guān)知識間體系，有利于理清概念體系間的聯(lián)系和區(qū)別。思維導(dǎo)圖符合大腦的思維習(xí)慣，利用思維導(dǎo)圖對物理概念進(jìn)行設(shè)計(jì)重組，更加直觀、清晰地展示相關(guān)概念體系，掌握物理概念知識間的共性和區(qū)別，形成知識結(jié)構(gòu)之間的邏輯關(guān)系，養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣。例如，在“電流和電路”的概念聯(lián)系中，主要包括電荷、電流、電路三部分內(nèi)容，三者存在著不可分割的實(shí)質(zhì)性聯(lián)系，也有各自的學(xué)習(xí)內(nèi)容。筆者通過思維導(dǎo)圖建構(gòu)“電流和電路”的概念體系，重組概念，先建構(gòu)相關(guān)概念，然后再建