可视化信息技术在高中物理概念教学中的应用探析

一、引言

高中物理概念是物理学科知识体系的基础，是学生理解物理规律、解决物理问题的前提，但多数物理概念具有抽象性、逻辑性强的特点，如力的合成与分解、电场与磁场等，学生在学习过程中易因难以建立直观认知而产生理解障碍。随着教育信息化的不断推进，可视化信息技术逐渐走进课堂，其通过图形、图像、动画、视频等形式，将抽象的物理概念转化为可感知、可观察的直观内容，为突破高中物理概念教学难点提供了新路径。当前，教育领域对信息技术与学科教学融合的关注度持续提升，探索可视化信息技术在高中物理概念教学中的应用，符合新时代教育发展需求，也对改善教学质量、促进学生核心素养发展具有重要现实意义。

二、实施策略

在高中物理概念教学中应用可视化信息技术，需遵循教学规律与学生认知特点，围绕概念的引入、理解、深化、巩固构建完整实施流程，通过有序推进各环节操作，实现抽象概念向直观认知的转化，助力学生高效掌握物理概念。

（一）整合可视化教学资源，明确概念教学目标

开展可视化信息技术辅助高中物理概念教学，首先需做好教学资源的整合工作。教师需依据高中物理课程标准要求，结合具体概念的教学重点与难点，筛选或制作适配的可视化教学资源。例如，针对“机械振动”概念，可收集或利用动画制作软件制作单摆振动、弹簧振子振动的动态演示资源；针对“电磁感应”概念，可整理实验视频、电磁感应现象模拟动画等资源。在整合资源过程中，需确保资源内容准确、科学，符合学生认知水平，避免因资源过于复杂或简单影响教学效果。同时，结合整合的可视化资源，明确具体的概念教学目标，如通过单摆振动动画演示，让学生掌握机械振动的定义、特点及相关物理量；通过电磁感应实验视频与模拟动画，让学生理解电磁感应现象的产生条件。明确的教学目标可为后续教学活动开展提供方向指引，确保可视化信息技术的应用始终围绕概念教学核心展开，避免资源应用与教学目标脱节。

（二）构建可视化教学情境，引入物理核心概念

在整合好教学资源与明确教学目标后，进入概念引入环节，此时需借助可视化信息技术构建教学情境，激发学生学习兴趣，自然引入物理核心概念。教学情境的构建需结合学生生活实际或已有知识经验，通过可视化资源呈现与概念相关的现象或问题，引发学生思考。例如，在教学“平抛运动”概念时，教师可先播放生活中物体平抛的视频，如运动员投出的篮球轨迹、从高处落下的雨滴运动等，再通过动画模拟将平抛运动分解为水平方向与竖直方向的运动过程，让学生直观观察两种分运动的特点。在播放视频与动画过程中，教师可提出针对性问题，如“篮球在空中的运动轨迹是怎样的？”“这种运动在水平和竖直方向上的运动情况是否相同？”，引导学生聚焦观察重点，激发探究欲望。通过这样的可视化教学情境，将抽象的平抛运动概念与学生熟悉的生活现象相结合，降低概念引入的难度，让学生在直观感知中初步接触概念，为后续深入理解概念奠定基础。

（三）组织可视化互动探究，深化概念内涵理解

概念引入后，需通过互动探究活动帮助学生深化对概念内涵的理解，此时可视化信息技术可作为探究工具，为学生提供直观的探究载体。教师可设计基于可视化资源的互动探究任务，让学生通过观察、操作、分析可视化内容，自主探索概念的本质属性与相关规律。例如，在教学“电容器的电容”概念时，教师可利用虚拟实验软件搭建电容器充电、放电的可视化实验平台，让学生通过调整极板间距、极板正对面积、电介质种类等参数，观察电容器所带电荷量、两极板间电压的变化情况，并记录相关数据。学生在操作虚拟实验过程中，可直观看到参数变化与物理量变化之间的关系，进而自主总结出电容的定义式与影响电容大小的因素。在此过程中，教师需做好引导工作，当学生遇到探究困难时，通过提示可视化内容中的关键信息或提出启发性问题，帮助学生理清探究思路。通过可视化互动探究，让学生从被动接受知识转变为主动探索知识，在实践操作与思考分析中深入理解概念内涵，提升自主学习能力与逻辑思维能力。

（四）设计可视化反馈练习，巩固概念知识掌握

在学生理解概念内涵后，需通过反馈练习巩固概念知识的掌握，此时可借助可视化信息技术设计多样化的反馈练习形式，提高练习的针对性与有效性。例如，针对“牛顿第二定律”概念，可设计可视化的选择题、填空题或计算题，在题目中融入动态图形或动画元素，如通过动画呈现不同质量的物体在不同拉力作用下的运动情况，让学生根据动画内容判断加速度的大小或计算相关物理量；也可设计交互式练习，让学生通过调整物体质量、拉力大小等参数，观察加速度的变化，验证牛顿第二定律的正确性。在学生完成练习后，系统可即时呈现答题结果与解析，解析过程中结合可视化资源再次回顾概念要点，帮助学生及时发现自身知识漏洞。教师可通过系统收集的学生练习数据，分析学生对概念的掌握情况，针对普遍存在的问题进行集中讲解，针对个别问题进行个性化辅导，实现精准教学，进一步巩固学生对物理概念的掌握。

三、结语

可视化信息技术为高中物理概念教学提供了创新路径，通过资源整合、情境构建、互动探究、反馈优化四个环节的有序实施，可将抽象的物理概念转化为直观、生动的教学内容，有效突破教学难点，激发学生学习兴趣，促进学生对概念的深度理解与灵活运用。在未来教学实践中，需不断探索可视化信息技术与高中物理概念教学的深度融合方式，结合学生认知发展需求优化教学策略，充分发挥可视化信息技术的优势，不仅助力学生扎实掌握物理概念知识，更培养学生的科学思维、探究能力与创新意识，为学生后续物理学习及综合素质发展奠定坚实基础，推动高中物理教学质量实现更高层次的提升。

参考文献

[1] 陈明宇。可视化技术在高中物理教学中的应用研究[J]. 中学物理教学参考，2024(3):41-45.

[2] 李建峰。信息技术与高中物理概念教学融合的实践探索 [J]. 物理教学探讨，2024(2):33-37.

[3] 赵晓辉。可视化资源在高中物理抽象概念教学中的应用策略[J]. 教育信息技术，2024(1):58-62.

本文系 2024 年安徽省亳州市课程与教学类一般课题《新课改下信息技术与物理教具整合实现可视化实例研究》（课题编号：BZKTLX2024117）的阶段性研究成果