□福建省泉州第十七中學(xué) 黃暉

一、可視化教學(xué)的涵義

可視化又指思維可視化，是借助各種手段、信息技術(shù)等將看不見的思考方式、思維路徑完整呈現(xiàn)出來，使其一目了然、清晰可見。在物理教學(xué)中，實現(xiàn)可視化教學(xué)包括各種思維導(dǎo)圖、流程圖和概念圖等圖形繪制工具，還包括各種實驗、動畫演示等探究工具，借助可視化工具開展的教學(xué)統(tǒng)稱為“可視化教學(xué)”。

二、多元聯(lián)系表征視角下可視化教學(xué)的優(yōu)勢

基于物理知識抽象、復(fù)雜的學(xué)科特征，很難通過感官直接認知和理解，更談不上吸收和消化，學(xué)生不懂怎樣才能“意會”，教師也抓不住“言傳”的要領(lǐng)，言傳、意會之間缺乏一條無障礙通道，而可視化教學(xué)恰好就是突破這個障礙的有效路徑。教師需要通過物理知識點的直觀表征方式——情境、圖形、實驗等，構(gòu)建起物理對象的公式、基本特征、本質(zhì)屬性及知識之間的多種關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，將外部信息以最直觀、最形象的方式印在學(xué)生腦海之中，在新舊知識、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之間構(gòu)建一條無障礙“通道”，以促進學(xué)生物理學(xué)習(xí)能力、物理探究能力、物理創(chuàng)新能力的提升。當(dāng)然，單一表征下的可視化教學(xué)也很難充分體現(xiàn)物理的本質(zhì)，由此，多元聯(lián)系表征視角下進行物理可視化教學(xué)研究的意義，可以彌補單一表征可視化教學(xué)的短板，拓寬學(xué)生的物理視閾和理性境界，使他們真正掌握物理的規(guī)律及本質(zhì)，以多元聯(lián)系表征形式的整合，實現(xiàn)多樣化表征形式的轉(zhuǎn)換以及各個表征系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)譯。

三、多元聯(lián)系表征視角下高中物理可視化教學(xué)的實踐路徑

（一）以形象、直觀的情境幫助學(xué)生認知和理解

實踐教學(xué)表明，知識的表達講授過于形式化，反而失去了揭示物理學(xué)科本質(zhì)的效果，學(xué)生對物理課程中抽象、復(fù)雜的知識，應(yīng)學(xué)會透過外部信息了解到內(nèi)部信息表征的廣泛性和豐富性。世界著名教育家斯蒂恩說過：若抽象的知識點或問題轉(zhuǎn)換為直觀的圖形，那么學(xué)生便形成更深刻的認知和思維，自主進入思考和探究的學(xué)習(xí)狀態(tài)中。由此，多元聯(lián)系表征下可視化教學(xué)中，應(yīng)以圖形進行物理對象和知識點的表征，使抽象、復(fù)雜的問題變得更加形象、簡單，學(xué)生才能掌握更多多元聯(lián)系表征形式下的物理內(nèi)容。比如，在學(xué)習(xí)《牛頓第三定律》的相關(guān)知識時，為有效引領(lǐng)學(xué)生建構(gòu)牛頓第三定律知識結(jié)構(gòu)的體系，教師可應(yīng)用思維可視化導(dǎo)圖的模式，牽引學(xué)生充分融入多元聯(lián)系表征的學(xué)習(xí)狀態(tài)，并全面聯(lián)系已知的舊內(nèi)容，將相關(guān)內(nèi)容全部集中在可視化導(dǎo)圖之中，以強化學(xué)生提煉、歸納和整理的能力。

（二）通過演示實驗和多媒體技術(shù)強化多元聯(lián)系表征的作用

多元聯(lián)系表征下物理教學(xué)的開展，可通過演示實驗和多媒體技術(shù)以達到提高物理教學(xué)效率、強化多元聯(lián)系表征的作用。真實情境將抽象的物理知識與真實生活有機聯(lián)系起來，強化了學(xué)生知識結(jié)構(gòu)體系的構(gòu)建及多元聯(lián)系表征能力的提升；問題式的情境能培養(yǎng)學(xué)生的自主探究能力、拓寬他們思維的廣度、深度，推進學(xué)生多元聯(lián)系表征能力的更高發(fā)展。通過演示實驗、多媒體技術(shù)，學(xué)生將復(fù)雜的新知識點聯(lián)系到真實生活中產(chǎn)生認知，利于錯誤概念的糾正，建構(gòu)起正確的、系統(tǒng)的物理知識模型，形成全面的表鏈接體系。可以將課本中實驗進行現(xiàn)場演示，也可依據(jù)習(xí)題中或課外書實驗自制簡單裝置進行演示，無法演示的可通過視頻動畫的多媒體形式進行展示，都能獲得較好的效果。

（三）通過切身實驗強化多元聯(lián)系表征的應(yīng)用性

物理這門課程的學(xué)習(xí)和掌握與實驗活動是密不可分的，教師應(yīng)特別專注學(xué)生通過動手實踐，達到深化知識掌握和強化多元聯(lián)系表征的應(yīng)用性。只是簡單意義的形式化進行知識的講授，不僅不能突破教學(xué)難點，反而會產(chǎn)生物理知識死記硬背的學(xué)習(xí)觀念。由此，通過學(xué)生自身動手實驗以體現(xiàn)可視化實驗的教育價值，對物理現(xiàn)象的細微反應(yīng)和變化進行認真描繪，在現(xiàn)象捕捉中逐漸抓住本質(zhì)，強化多元聯(lián)系表征應(yīng)用的可能性。

例如，在學(xué)習(xí)《彈力》一節(jié)內(nèi)容時，要掌握相關(guān)知識點首先要求學(xué)生自己動手實踐操作實驗，自主體驗彈力的概念及公式：把課本置于水平桌面上，課本和桌面所受彈力的方向；將課本置于傾斜桌面上，課本和桌面所受彈力的方向。這兩個實驗的內(nèi)容作為學(xué)生可視化導(dǎo)圖和探究的核心主題，兩個主題學(xué)生自主選擇，確定主題之后，教師引導(dǎo)學(xué)生進行本次實驗多元聯(lián)系表征幾個關(guān)鍵點：物體確認、受力記錄、收集結(jié)果、形成結(jié)論，學(xué)生在教師指引下經(jīng)歷了別具個性的可視化思維的沖擊，在視覺感官的支持下推動了思維的深化。加之導(dǎo)圖知識點的直觀呈現(xiàn)，教師隨時掌握可視化操作落實的效果及學(xué)生建構(gòu)多元聯(lián)系表征認知的效果，實現(xiàn)了抽象向具象的有效過渡，促進了課堂教學(xué)效果的提升。

（四）歸納總結(jié)物理現(xiàn)象促進學(xué)生掌握物理規(guī)律

高中物理學(xué)習(xí)的過程，學(xué)生知識的獲得和積累是一個循序漸進的過程，將物理現(xiàn)象的變化、知識的轉(zhuǎn)化以可視化導(dǎo)圖形式呈現(xiàn)給學(xué)生，要求學(xué)生以多元聯(lián)系表征的角度進行歸納、分析和總結(jié)，有利于學(xué)生在動態(tài)的物理現(xiàn)象和變化中探尋出物理學(xué)科的規(guī)律。

例如，在探究電阻與長度之間的關(guān)系時，教師引導(dǎo)學(xué)生選擇哪種實驗方案：用一根還是多根銅絲完成實驗？直接測量還是伏安法測電阻值？長度如何測量？要求學(xué)生繪制出實驗的表格，將獲取的實驗數(shù)據(jù)及現(xiàn)象記錄于實驗表格中，學(xué)生在選擇實驗方式、記錄實驗數(shù)據(jù)和現(xiàn)象、繪制圖像過程中，教師須隨時關(guān)注他們的操作和思維變化，及時進行評議和指導(dǎo)，組織學(xué)生進行討論交流。在實驗方案選擇上，教師更加認同用一根銅絲做實驗的方案，在測電阻方法選擇上，教師肯定了伏安法更為高效，并拿出萬用表進行電阻的測量，學(xué)生記錄的數(shù)據(jù)、歸納的現(xiàn)象變化、繪制的物理圖像和得出的結(jié)論等，都以投影形式展現(xiàn)在學(xué)生眼前。這樣多元聯(lián)系表征下進行物理實驗現(xiàn)象的歸納、分析和總結(jié)，一些疑難知識點都以可視化的路徑得到了解決，學(xué)生不但深刻認知了每個物理知識的內(nèi)涵，也更加明晰地掌握了物理學(xué)習(xí)的正確思路，在日積月累中發(fā)現(xiàn)和總結(jié)出物理學(xué)科的規(guī)律和本質(zhì)。

（五）培養(yǎng)學(xué)生多元聯(lián)系表征習(xí)慣，提升學(xué)生多元聯(lián)系表征能力

多元聯(lián)系表征包括多種形式，其中有圖形表征、多媒體技術(shù)表征等，無論是圖形表征抑或是多媒體技術(shù)表征，都能正確反映各數(shù)量關(guān)系及物理變化的狀況，多元聯(lián)系表征的多種方式，能使抽象的物理知識變得形象化、直觀化，具有統(tǒng)一性、概括性的特征，能直觀反映物理客體的現(xiàn)象及本質(zhì)，教師應(yīng)注重對學(xué)生多元聯(lián)系表征形式的掌握，養(yǎng)成建立多元聯(lián)系表征思維的習(xí)慣。

四、結(jié)語

多元聯(lián)系表征視角下的高中物理可視化教學(xué)具有無法超越的優(yōu)勢，它能很快地將學(xué)生的思維聚焦于課堂內(nèi)容的學(xué)習(xí)中，促進自身物理學(xué)習(xí)潛能的充分挖掘。教師要充分掌握多元聯(lián)系表征與高中物理可視化教學(xué)整合的重要性，采取豐富的多元聯(lián)系表征手段推進學(xué)生物理學(xué)習(xí)素養(yǎng)的提升。