“三新”背景下思维可视化在高中物理教学中的实践研究

摘要：随着教育教学改革的不断深入，新课程、新教材、新高考的推行对高中物理教学提出了新的要求，即培养学生自主学习能力，使学生构建完整的知识体系，促进学生思维发展。在这一背景下，思维可视化作为一种创新的教学手段，逐渐在高中物理教学中展现出其独特的优势。本文旨在探讨思维可视化在高中物理教学中的应用，以提升学生的认知能力和学习效率。

关键词：高中物理；可视化；教学实践

前言：

思维可视化是一种基于知识可视化的更高级的概念，是指将思维的路径，结构，方法，策略等不可见的东西，用图形或者图形的结合，直观地表现出来，使得它们的进程和成果都能被看到，是一种强调内部思维的表现，使得不可见的思维进程能够被看到的一种方法。在高中物理教学中，教师可通过多媒体、物理实验、思维导图、模型图等思维可视化方式直观地展示思考的过程和结构，使原本抽象的思维变得更加具象和易于理解，从而保证课堂教学效率和质量。

一、借助多媒体降低教学内容难度

多媒体教学根植于现代教育技术与学习科学的深度融合，旨在通过集成文本、图像、音频、视频及交互元素等多种媒介形式，构建丰富、直观且高效的学习环境，其核心在于利用多媒体技术的多元化表征能力，适应不同学生的认知偏好与信息处理方式，从而激发学习兴趣，提升教学互动性与有效性。而且多媒体教学通过模拟真实情境、提供即时反馈、支持个性化学习路径等手段，促进深度学习与批判性思维的发展。高中物理是一门理论性很强的学科，对思维的要求很高，从思维形象化的角度出发，运用多媒体技术，不仅能够减轻学生的学习压力，而且能够激发他们的学习积极性和自信心。例如，在对“圆周运动”的教学中，为了减少“圆周运动”的学习困难，可以用计算机来辅助教学，在教学过程中，用计算机来演示“圆周运动”的图像，在图像中指出“线速度”、“匀速圆”、“角速度”和“弧度”的含义，这样，就可以在视觉上帮助学生理解和掌握“圆周运动”的基本概念。

二、围绕重难点开展物理教学实验

实验教学在物理教学中占有重要地位，它不仅有助于学生对知识和原理的理解，而且有利于培养学生的动手能力。从思维可视化的角度出发，在中学物理教学中，教师要围绕物理教学中的重点和难点，组织好物理实验课的教学，让学生亲自动手，从发现问题到分析问题，再到解决问题，从发现问题到分析问题，再到解决问题，使学生在物理学习中获得成就感。以“弹力”为例，教师可准备好实验器材，组织学生分组做实验，把问题用图片的形式表现出来，这样既能直观地验证物理规律，又能加深学生对所学知识的理解。

三、利用思维导图进行复习教学

思维导图是思维可视化的一种重要工具，通过绘制思维导图，学生可以系统地梳理和回顾所学内容，形成清晰的知识结构。在高三物理复习阶段，教师可以指导学生利用思维导图进行复习，将各个章节、各个模块的知识点串联起来，形成完整的知识体系。比如，在“牛顿第二定律”的教学中，教师可以通过绘制思维导图来帮助学生理解和记忆该定律的内容。思维导图以“牛顿第二定律”为中心，向四周延伸出“力”“质量”“加速度”等关键词，并注明它们之间的关系和公式。通过思维导图，学生可以清晰地看到牛顿第二定律的各个要素及其之间的联系，从而加深对该定律的理解和记忆。

四、运用学科模型图进行习题教学

习题教学是高中物理教学的重要环节，通过习题训练，学生可以巩固所学知识，提高解题能力。然而，在实际教学中，学生往往存在一听就懂、一看就会，但真正自己独立做题时却感到不好下手的情况，这主要是因为学生将思维过程隐藏在头脑中，很难察觉到自己思考过程中的漏洞和错误。针对这一问题，教师可以运用学科模型图进行思维可视化教学，将学生的解题过程、解题思路用模型图的形式呈现出来，帮助学生直观地看到自己的思考过程，从而发现其中的问题并加以改进。

模型图又包括流程图和概念图，教师要根据教学内容构建适合的模型图。比如，在“测定金属的电阻率”的实验中，教师可以通过绘制流程图来指导学生进行实验，流程图包括实验目的、实验原理、实验器材、实验步骤、数据处理和实验结论等环节，通过流程图，学生可以清晰地看到实验的整个过程和各个环节之间的关系，从而更加有序地进行实验。概念图以某一核心概念为中心，向四周延伸出与该概念相关的其他概念和知识点，概念图主要应用于物理复习阶段，教师可以通过绘制概念图来帮助学生系统地回顾所学内容。例如，在电磁学部分的复习中，教师可以以“电场”为核心概念，向四周延伸出“电场强度”“电势”“电场力”“电场线”等概念和知识点，并通过线条和箭头表示它们之间的关系，通过概念图，学生可以系统地回顾所学内容，形成清晰的知识结构。

总结：

综上所述，思维可视化在高中物理教学中具有显著的应用价值，通过借助多媒体降低教学内容难度、围绕重难点开展物理教学实验、利用思维导图进行复习教学以及运用学科模型图进行习题教学等方式，思维可视化可以有效地提高学生的学习兴趣和积极性、促进学生的理解和记忆以及提高学生的解题能力和思维品质。另外，教师需要不断探索和创新思维可视化的应用方式和方法，以适应不同学生的学习需求和认知水平。

参考文献：

[1] 廖远忠. 新课程改革下高中物理可视化教学的应用路径[J]. 教学管理与教育研究，2020，5（23）：97-98.

[2] 李娟. 高中物理可视化教学策略研究[J]. 文理导航，2019（32）：49-49.