知识可视化在高中物理教学中的应用

发表时间：2020-12-11T15:10:43.503Z 来源：《教学与研究》2020年9月25期 作者： 陈佶贤

[导读] 物理学知识较为抽象，如何在学生面前更形象、更具体地展示抽象知识，是新课程改革的主要内容之一。 陈佶贤

柳州市铁二中学，广西柳州545007

摘要：物理学知识较为抽象，如何在学生面前更形象、更具体地展示抽象知识，是新课程改革的主要内容之一。在高中物理教学中，运用可视化教学可以使学生以一种形象的方式更有效地理解抽象的物理知识，从而让学生更牢固地掌握高中物理知识，提高学生的问题解决效率，从而提高高中物理教学的有效性。实际上，可视化教学就是将相对枯燥、抽象的内容直观化，更有效地向学生讲解知识，使学生更容易理解知识，更好地进行教学活动。 关键词：高中物理；教学；知识可视化

本文介绍了加速度的概念及其与速度和力的关系，并以概念图、思维导图和其他可视化工具为例，阐述了可视化技术在高中物理课堂教学中的应用。

一、利用概念图唤醒学生的探究意识

概念图是指由节点表示的概念，直线是概念之间关系的图形化表示。本文以加速度的定义为例，探讨概念图在高中物理课堂教学中的应用。根据加速度的定义：加速度是对速度变化快慢的描述，它的大小为速度的变化量和发生这个变化量所需要时间的比值，用字母a表示。它计算式为：

从这个计算式我们可以看出它的单位为ｍ／ｓ２。加速度是一个矢量，也就是说它具有方向，它的方向和物体的速度变化的方向一致，从另一个角度来说，加速度的方向和它所受合力方向一致。对于物体所受的合力，由牛顿运动学第二定律有a＝F／m，F是指物体所受的合外力，m是指物体的质量。那么我们可以根据这个定义用概念图把加速度表示出来，如图１所示。利用这样的概念图不仅可以帮助学生较好的理解加速度的概念，还可以帮助学生理清加速度与力和速度的关系。

二、利用思维导图点拨学生的创新能力

思维导图，也被称为心智图，是一种发散性思维的图形工具。它的创始人托尼·巴赞这么定义思维导图，它不仅是人类思维的自然功能，也是放射性思维的表现形式。阐述了思维导图对放射性思维方式的特定思维方式、层次结构以及与主题现象之间的关系的相关表达，建立图像与关键词之间的联系，运用思维和记忆的规律，对人的左右脑发育有很大的帮助。图２就是一个典型的关于加速度的思维导图。

物理运动学中，加速度是一个重要的概念，是运动学和力学的联系枢纽，对于学生来说，把加速度的概念学习好，具有非常重要的意义。这一节课，对课堂知识进行总结时，可以选择要求学生以加速度的概念为中心来绘制其思维导图，可以帮助学生建立起基本知识的框架，注重了这些概念之间的联系，学生们的知识点才不会分散，学生用这个思维导图可以对加速的概念加深理解，使学生对每个知识点都不遗漏。设计教案时可以如下设计：第一，利用课件中的视频、图片或者数据，向同学们展示加速度的概念，使学生能感觉到速度大小的变化快慢；第二，使用模拟加速度的大小的视频定义加速度的计算式；第三，展示加速度的方向；最后，我们通过一个巩固练习或一个例题来加深学生对加速度这个概念的理解，这个思维导图的绘制过程由多媒体来展示。三、利用流程图促进学生的方法领悟

流程图是由符号和文本框按操作顺序来表征和表示操作内容的表示方法。流程图可以帮助学习者通过清晰的梳理思绪的方法去找到解决问题的过程和方法。下面以一个例题的解答过程阐述流程图的绘制和作用。例１一个质量为２ｋｇ的物体，首先把其放在地面上，对它施加一个大小为２５Ｎ的竖直向上的力，在５秒后该物体向上的运动的速度为１０ｍ／ｓ，假定该物体在运动过程中受到的空气阻力是恒定的，问在这５秒内，该物体在运动过程中受到的空气阻力是多少？在讲解这道题时，首先我们应该引导学生回忆哪些知识点，可以将刚才画的思维导图拿出来，让学生认真的理解加速度是物理课程中运动学和力学的枢纽，但在实际的教学过程中我们发现，学生无法理解加速度的举足轻重的作用。对于例题中问题的解答，我们可以让学生先画一个题目推导的流程图来解决，我们引导他们把已知的求解的问题用符号和文本按顺序表达出来，从已知什么可以得到什么，这样把已知和未知串成一个流程，使其能够从已知条件出发，正确梳理已知条件，根据流程关系找到求解和已知的关系。用加速度这个共同体连接物体的受力和运动，让学生经过讨论和思考，绘制出简单的流程图，图３是经过师生共同讨论后得到的本题目的流程图。

学生在经过画出解题的流程图之后，就应该知道运用牛二定律如何解题，以后再遇上述类似的问题，学生的脑海里就会出现这样一个解题的流程图，就会使用某个概念把另外两个概念联系起来了。对于这道题，通过绘制流程图后得到物体的加速度为

进而得出物体的所受合外力为F＝ma＝２×２＝４Ｎ，从而求出阻力。 四、利用示意图提高学生的解题效率

示意图一般指简单描述对象的形状、大小以及对象和对象的关系等，也可以是描述一个机械设备的结构，甚至一般结构工作的基本原理等。上课时老师在黑板上的绘制的简图属于示意图，它的特点是非常的简单明了，忽略了很多小的细节，它只突出了一些重点。对于上述的题目可以用示意图表示，如图４所示。

由上述示意图可得：物体的所受合外力为F＝F１－F２－G＝ma， 由数学推导有F２＝F１－F－G＝２８－ma－mg ＝２５－２×２－２×９.８＝１.４Ｎ， 即物理所受的阻力为1.4N

由此可见：流程图和示意图结合起来对解答综合性的题型非常有用，非常直观，学生看了一目了然。结束语：

如何更为有效的实现高中物理教学中知识的可视化程度，是当前高中物理教学中非常重要的一个环节，可视化的教学方式有助于学生更为直观的理解相对抽象的物理知识，同时也有助于教师对教学内容的把握和开展。所以要不断加强高中物理教学中知识可视化的程度，努力打造更为有效的教学模式，将知识可视化不断的应用发展下去。参考文献：

[1]薛忍荣.知识可视化在高中物理教学中的应用探讨[J].数理化解题研究,2019,000(030):67-68.

[2]陈锋,普丽华,葛桂贤.知识可视化在中学物理习题教学中应用的必要性和可行性分析[J].中学理科园地,2018,014(002):13-14. [3]邢邢.思维可视化在高中物理力学教学中的应用研究[D].2020.

[4]毛吓梅.浅谈新思维具象法在高中物理课堂教学中的尝试[J].中学理科园地,2019,015(004):21-22. [5]詹玉嫚.知识可视化在高中地理课堂小结中的应用研究[D].2018.