基于深度学习的物理图像教学策略的研究

当前，高中物理课堂教学中普遍存在抽象概念理解困难、学生参与度不足等问题，影响着课程教学效果和教学质量，导致学生也很难在这样的环境中获得切实成长发展。对此，就亟须教师及时优化教学观念，创新教学方式方法。尤其是在新时代背景下，高中物理课程标准对学生的科学探究能力和模型认知能力提出了更高要求。作为教师也应该积极探索深度学习技术支持下的图像教学新范式，有效提升物理概念的可视化程度，增强课堂活动的互动性与参与性，促进学生对抽象物理概念的理解，培养学生的图像思维能力和科学建模素养。

一、在高中物理中组织图像教学的重要作用

（一）促进物理概念的形象理解

物理学科的最大特点在于其抽象性，许多概念和规律难以用语言准确描述，对此，教师立足教学内容科学运用图像教学，不仅能够通过视觉表征有效降低学生的认知负荷，同时能将抽象概念具象化，使学生“看见”物理规律，大大强化学生对相关概念的理解。同时，图像中的动态图像，还可以通过计算机模拟呈现简谐振动、波动传播等动态过程，让学生直观观察到物理量随时间的变化规律。这种时空结合的表征方式，弥补了传统静态图像的不足，可以使物理过程的学习更加完整和系统。

（二）培养学生的科学思维能力

图像教学不仅是一种知识呈现手段，更是培养学生科学思维的重要途径。在物理问题解决过程中，图像表征能力是学生必须掌握的核心技能。通过绘制和分析物理图像，学生能够发展模型建构能力，学会将实际问题转化为物理模型。除此之外，图像教学还特别有助于培养学生的空间想象能力。譬如在电磁学、几何光学等内容中，教师运用图像教学法，以二维图像表征三维现象，让学生不断进行空间思维转换，这种训练对发展学生的空间认知能力具有独特价值。

二、深度学习背景下物理图像教学的具体策略

（一）基于智能图像创新概念教学

物理概念教学是培养学生科学素养的关键环节，其效果直接影响学生对物理学科本质的理解。而传统教学媒介常常是传统挂图、板画等，无法展示物理过程的动态演变。为了切实优化这一方面的教学，教师就可以创新运用智能图像，改变传统概念教学中主要依赖文字描述和简单图示的局面，生动呈现概念的形成过程。在教学实践中，教师可以运用智能图像突破时空限制，将不可见的物理现象可视化。以智能图像系统构建交互式物理模型，为学生提供符合认知发展规律的学习框架，助力学生对相关物理概念的理解进一步加深。

例如，在教学“法拉第电磁感应定律”这一课程时，单纯依靠讲解方式很难让学生对相关概念形成直观理解，对此，教师就可以创新应用智能图像，让学生在操作真实电磁感应装置时，以 AR 系统的方式用动态粒子流显示感应电流的微观载流子运动。通过直观的动画，让学生对相关知识形成深刻印象。同时在这一过程中，教师还可以用能量流动动画呈现机械能与电能的实时转化过程。特别是在学生探究电磁阻尼现象时，教师可以借助智能设备系统识别当时的磁铁运动状态，实时生成阻碍运动的虚拟力矢量，使学生直观理解能量守恒定律在电磁感应中的具体表现。通过智能图像的引入，让抽象的电磁感应过程转化为直观、交互的动态图像表征，使学生在沉浸式体验中深入理解法拉第电磁感应定律的物理本质。

（二）融合虚实图像优化实验教学

物理实验教学的核心目标是引导学生通过观察、操作和分析，建立科学的认知方式，培养实证思维和问题解决能力。然而，传统实验教学往往受限于器材和教学方式，难以充分实现培养学生实证思维和问题解决能力的目标。而融合虚实图像，则为实验教学提供了新的优化路径。融合虚实图像能够将虚拟信息与真实实验场景有机结合，既保留动手操作的实践体验，又拓展实验的可视化维度，使抽象概念具象化、复杂过程动态化。这种技术赋能的教学模式，不仅能够弥补传统实验的局限性，还能激发学生的探究兴趣，促进深度学习。

例如，在教学“常见传感器的工作原理及应用”这一课程时，教师可以预先在各类传感器上设置识别标记，让学生在实验过程中使用移动终端扫描实物传感器时，可以在设备屏幕上实时叠加显示传感器内部结构的三维解剖图和动态工作原理动画。以霍尔元件实验为例，当学生用手机扫描实物元件时，屏幕同步显示载流子在磁场中的偏转过程，以及由此产生的霍尔电压形成机制。教师可引导学生对比观察实物传感器外观与虚拟内部结构，理解电信号转换的核心原理。而在应用实验环节，教师还可以设计智能系统帮助学生识别搭建的检测电路，自动标注信号传输路径和关键测试点，辅助学生建立完整的传感到转换再到处理的认知链条。

三、结语

总而言之，在深度学习背景下，图像技术的运用为高中物理课程教学带来了前所未有的机遇。尤其是在信息化的深度推进中，将图像与智能技术深度融合，图像教学必将展现出更广阔的发展前景。而作为现时代高中物理教师，需要做的就是主动适应这一趋势，不断提升教学能力，拓展应用多样化的图像教学方法，创新图像教学方式，促进学生深度学习的实现，为社会发展培养具有科学素养的高质量人才。

参考文献：

[1] 夏华芬 . 找规律 巧解题——聚焦高中物理图像题教学 [J]. 云南教育 （ 中学教师 ）， 2024， （05）： 21-23.[2] 林晓琦 . 真实情境问题下的高中物理图示和图像教学 [J]. 福建基础教育研究 ， 2021， （11）： 99-102.