高中物理实验可视化教学的设计与实践

高中物理实验可视化教学的设计与实践

李华

山西省孝义中学校 032300

摘要：新课改下，怎样提升学生自主学习能力，成了老师要解决的问题。力学，也是高中物理的核心，而可视化教学对提升课堂有效性有所帮助，受到了学生和老师的喜爱。分析了可视化教学概念，开展可视化教学原则，并给出了相关的有效教学策略。

关键词：高中物理；实验教学；可视化教学

前言：可视化教学，是很好的一种教学方法，老师利用新颖的方式将物理规律和概念用看得见的方式呈现在学生面前。调动学生积极性，使其从根本上认识物理概念；从老师层面看，可以让学生自主参与课堂。

一、可视化教学概念

（一）概念

通过物理仿真实验开展的教学方法，通过人的仿真性与实证性表现的可视化，借助电脑和多媒体，通过仿真性检验来制造软件，把某些物理实验、实验过程、情形呈现在视觉范围内，借用学生头脑中感受到的信息，让他们将物理实验所观察到的现象和物理实验的知识进行主动构建，从而有更深的理解。

二、高中物理力学可视化教学的原则

（一）科学性原则

科学原则是指活动必须以科学理论为指导，按照科学决策程序，用科学思维方法指导决策的行为规范。它还是一门严格的理论科学，形象化教学方法的使用必须保证科学，提供指导的录像资源，媒体演示必须要谨慎。与此同时，针对具体知识点的视觉教学法哪种优势更为明显，同时还应根据教学原则、科学原则进行选择。

（二）全面性原则

根据高中学生发展特征，教师要与实际相结合，使学生具有完整的基础知识，建立自己的课程体系，形成自己的机械结构。使用实验、教学用具时，必须向学生展示完整的操作流程，使学生清楚它的性质和目的；用思维导图，概念图做归纳总结时，不但要使学生掌握归纳的方法，另外在训练中要强调如何归纳、归纳是否全面。

（三）以学生为主体的原则

李岚清同志指出：唯有全面发展的人才是对社会最有益的人才。机械课中实施形象化教学方法，老师应该重视学生的主体性，适当地组织教学，使学生具有较高的参与性。指导学生在教学过程中思考和学习提出疑问，还有持续思维的动机；第二，教学活动要注重沟通，创造有利于学生合作创新的环境。

三、可视化教学应用策略

（一）在力学重难点学习中的应用

（1）制作有针对性的微课或实施翻转课堂。

微课程时间短，易于利用资源，没有太多的内容，非常适合那些突出难度的教学。比如在解释子弹穿过木块时，老师使用 flash动画， PPT结合录像，在一块木头上缓慢地穿过子弹，标记子弹及物体的移位条件，通过分析变化中的动量等。这种结合现代教育技术的方法，缓慢播放视频使流程清晰，标记条件可以使学生清楚地了解情况，从而指导学生进一步学习推导。

（2）对问题进行动画分解和建模。

使用分解动画，从点到面，从点到面，照顾有缺陷的学生，精化工艺和关注层次，可以产生很好的提升效果。例如“匀速圆周运动”中的同轴转动和带传动问题，自行车轮胎和齿轮传动装置的转动，老师可以使用几何画板来演示动态旋转，以齿轮传动建模，屏幕可以把旋转分成多个部分，协助学生分析^[1]。

（3）情景再现

这一章是关于科学家观点比较清楚的章节，老师可以通过教科书等方式来还原情节。例如老师在《牛顿第一运动定律》课上，选择了一些科学家，比如伽利略，牛顿和亚里士多德，通过表达“力与运动”，去与老师探讨，在纠正学生在回答错误的同时，指出问题的重点。用一种情景再现，使学生对特定的环境有深刻的记忆，但是，这种策略只有当物理规律发现过程中有一个故事背景时，才会有更好的视觉效果。这一链接强调使用视觉工具、有助于整理学生的逻辑，可以将许多方法结合在应用中，允许学生自己去经历和建构知识，把握重点难点，进而运用知识。

（二）在力学归纳总结课堂中的应用策略

（1）绘制思维导图，构建可视化知识体系

在学习过了每一堂课后，脑子里只有一些片断的片断，不成系统地，学生若能把之前和之后的知识联系起来，从而形成一套自己的知识网络系统。在视觉教学中，思维导图是一种好的笔记工具，像 Mindmanage这样的思维导图绘制工具是很好的选择。我们都知道，物理思维的形成是一个长期过程，要不断地积累，再加上高中力学的物理学知识，分散式地思考就特别重要。用这种方法与物理概念相结合可以加深学生对知识的理解，发展学生的思考能力。但是用思维导图的时候，老师必须观察学生对它的把握，要使学生形成自己的“导图”，由问题开始，解决问题，不要因为不会用这个方法而去模仿书籍。比如“摩擦”这一知识回顾，老师可以首先以摩擦为中心关键词，接着根据摩擦的定义、尺寸、条件、适用等方面进行叙述。上课时，老师还可以选择让学生手绘示意图，建立自己的力学结构^[2]。

（2）构建网络资源库，让学生课后能自主观看。

上课的时间很有限，同学们应该抓紧课后复习，老师可以在空闲时间将每一章节的课件、录像等教学材料进行分类包装，上载到家长群或班级群，同学们可以在家或假期来复习，在老师面前发现问题并主动与老师沟通。

结束语：

可视化教学能够最大限度提高学生探索性和积极性，提升学生综合能力的有效方式。老师在教学中要取长补短，多使用不同教学方法，对各个学生、各知识点，使用适合的方法进行教学才能提升教学效果。

参考文献：

[1] 黄晖. 多元联系表征视角下高中物理可视化教学的实践[J]. 家长, 2020, No.357(35):110-111.

[2] 唐安科, 汪霖, 林伟华. 学生自主设计物理实验可视化程序实践与探索[J]. 大学物理, 2020, v.39(04):70-75.

本文系山西省教育科学“十三五”规划课题“利用可视化教学提升高中物理课堂教学效率的研究”成果(课题编号GH-19606 批文号:晋教科规办函[2019]10号)