陳麗華　張金良

摘要：近年來，概念圖、思維導(dǎo)圖、流程圖等可視化教學(xué)工具在教學(xué)中的運(yùn)用越來越多。高中物理知識(shí)抽象復(fù)雜，學(xué)生理解起來比較困難，因此將概念圖引入高中物理教學(xué)非常必要。文章以高中物理“曲線運(yùn)動(dòng)”一章為例，從課前、課中、課后這三個(gè)階段，對(duì)基于概念圖的可視化教學(xué)進(jìn)行了探討，并給出了具體的教學(xué)案例。

關(guān)鍵詞：概念圖;高中物理;可視化教學(xué);曲線運(yùn)動(dòng)

中圖分類號(hào)：G420? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號(hào)：1674-9324（2020）13-0285-03

一、引言

可視化教學(xué)是指在計(jì)算機(jī)或者多媒體技術(shù)的支持下，教師運(yùn)用圖形學(xué)原理，利用圖像、動(dòng)畫等可以呈現(xiàn)在視覺范圍之內(nèi)的方式，將教學(xué)過程中的模型、規(guī)律、概念、公式等展現(xiàn)出來，讓學(xué)生借助于頭腦中形成的思維圖像或視覺信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)所學(xué)知識(shí)主動(dòng)構(gòu)建的過程。現(xiàn)代教育技術(shù)的快速發(fā)展使得可視化教學(xué)的實(shí)施越來越便利，也涌現(xiàn)出了許多各式各樣的可視化教學(xué)工具。大量研究表明，概念圖、思維導(dǎo)圖等可視化教學(xué)工具的使用能提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，改善教學(xué)效果。概念圖是能形象表達(dá)命題網(wǎng)絡(luò)中一系列概念含義及其關(guān)系的圖解，它把人腦中的隱性知識(shí)用節(jié)點(diǎn)連接起來構(gòu)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)使知識(shí)顯性化、可視化，從而便于人們思考、交流和表達(dá)。

二、利用概念圖促進(jìn)高中物理可視化教學(xué)的必要性和優(yōu)勢(shì)分析

物理教學(xué)要采用什么樣的教學(xué)方法和手段才能行之有效，這基于對(duì)物理學(xué)科的認(rèn)識(shí)。物理學(xué)科的特點(diǎn)一方面在于物理學(xué)科以觀察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，且高中物理概念、規(guī)律抽象難懂，教師利用圖表、視頻、音頻等可視性資源進(jìn)行可視化教學(xué)是非常有必要的;另一方面在于高中物理概念、規(guī)律眾多，知識(shí)體系龐大，各個(gè)知識(shí)點(diǎn)之間又相互聯(lián)系，需要學(xué)生經(jīng)常進(jìn)行歸納和總結(jié)，理清知識(shí)脈絡(luò)，在頭腦中建立一個(gè)完整和諧的知識(shí)結(jié)構(gòu)，這就需要教師將概念圖運(yùn)用到物理教學(xué)中，幫助學(xué)生建構(gòu)知識(shí)體系。

概念圖與其他可視化教學(xué)工具相比具有其優(yōu)勢(shì)。概念圖在構(gòu)成元素上比較全面，不僅有節(jié)點(diǎn)、連線，而且有連接詞、命題和層次結(jié)構(gòu)，這使得概念圖能夠更加直觀、深入地表征相關(guān)知識(shí);概念圖的本質(zhì)相對(duì)于其他教學(xué)工具也更加豐富，它不僅是知識(shí)的建構(gòu)、梳理和整合，還是知識(shí)的發(fā)散和創(chuàng)新。

概念圖在可視化教學(xué)中有著重要的地位，它不僅支持物理知識(shí)的可視化，還支持思維過程的可視化、交互的可視化。課前概念圖能幫助學(xué)生預(yù)習(xí)新課，幫助教師了解學(xué)生的前概念;課中概念圖作為師生交互的載體能調(diào)動(dòng)學(xué)生的思維，體現(xiàn)學(xué)生的主體性，且運(yùn)用概念圖呈現(xiàn)學(xué)生的思維過程，可以使教師及時(shí)獲得反饋，以便調(diào)整教學(xué);課后概念圖可作為評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的工具，教師可根據(jù)概念圖反饋的情況做出評(píng)價(jià)，學(xué)生再進(jìn)行反思和強(qiáng)化。由此可見，概念圖的運(yùn)用能促進(jìn)教學(xué)全過程的可視化，在高中物理教學(xué)中運(yùn)用是很有必要的。

三、概念圖在高中物理“曲線運(yùn)動(dòng)”一章可視化教學(xué)中的運(yùn)用

高中物理“曲線運(yùn)動(dòng)”這一章以力與運(yùn)動(dòng)及其關(guān)系的學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，是前面直線運(yùn)動(dòng)中的概念和牛頓運(yùn)動(dòng)定律運(yùn)用的延續(xù)和擴(kuò)展，是運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)知識(shí)在曲線運(yùn)動(dòng)中的具體應(yīng)用。這一章的物理概念、規(guī)律和方法較多，且物理知識(shí)與之前所學(xué)內(nèi)容聯(lián)系密切，因此比較適合運(yùn)用概念圖來進(jìn)行可視化教學(xué)。

（一）課前

課前可通過兩種方式引導(dǎo)學(xué)生畫出預(yù)習(xí)部分的概念圖。一種方式是教師在導(dǎo)學(xué)案上給出不完整的概念圖讓每位學(xué)生自己補(bǔ)全。如圖1只給出了兩種生活中的曲線運(yùn)動(dòng)，讓學(xué)生列舉出更多常見的曲線運(yùn)動(dòng)，這有助于他們找出這些運(yùn)動(dòng)的共同點(diǎn)，進(jìn)而得出曲線運(yùn)動(dòng)的定義;另一種方式是教師提出任務(wù)并進(jìn)行分組，讓學(xué)生在課前，小組合作制作直線運(yùn)動(dòng)概念圖，課上進(jìn)行展示。因?yàn)榍€運(yùn)動(dòng)部分的學(xué)習(xí)是以直線運(yùn)動(dòng)為基礎(chǔ)的，用位移和速度描述直線運(yùn)動(dòng)有助于學(xué)生找到描述曲線運(yùn)動(dòng)的方法。為方便了解曲線運(yùn)動(dòng)和直線運(yùn)動(dòng)的區(qū)別，課前可要求學(xué)生對(duì)直線運(yùn)動(dòng)部分進(jìn)行回顧，畫出直線運(yùn)動(dòng)部分的概念圖，這對(duì)他們完善整個(gè)運(yùn)動(dòng)學(xué)部分的知識(shí)體系有很大的幫助。這樣做不僅提高了學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)的能力，調(diào)動(dòng)了學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性，而且培養(yǎng)了他們交流合作的能力和課前預(yù)習(xí)的習(xí)慣。

教師的課前準(zhǔn)備也可以借助概念圖這一可視化教學(xué)工具。教師的備課主要是完成教學(xué)設(shè)計(jì)，教學(xué)設(shè)計(jì)中的教學(xué)目標(biāo)、教材分析、教學(xué)內(nèi)容等都可以借助概念圖來實(shí)現(xiàn)，最后將各個(gè)部分的概念圖進(jìn)行修改和融合，形成一個(gè)完整流暢的教學(xué)設(shè)計(jì)。如圖2所示，這是針對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)這一節(jié)課設(shè)計(jì)的教學(xué)目標(biāo)概念圖。本圖從物理核心素養(yǎng)四個(gè)維度出發(fā)設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)，且這些教學(xué)目標(biāo)不是孤立的，而是相互滲透，彼此融合的。如“將平拋運(yùn)動(dòng)分解”它既是一個(gè)思維方法，也是一種物理觀念?？梢钥闯鰧⒏拍顖D運(yùn)用到教學(xué)目標(biāo)的設(shè)計(jì)中，能將核心素養(yǎng)四維目標(biāo)融合并進(jìn)行綜合表述，避免忽視目標(biāo)的整體性。教師這樣進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)之后，還可以借助教學(xué)設(shè)計(jì)概念圖同其他教師交流并改進(jìn)，這就實(shí)現(xiàn)了師師交互的可視化和教師思維的可視化，進(jìn)而提高了教師的備課質(zhì)量。

（二）課中

1.新課引入環(huán)節(jié)。新課引入環(huán)節(jié)注重激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使他們建立新舊知識(shí)之間的聯(lián)系。概念圖強(qiáng)調(diào)知識(shí)的體系和知識(shí)點(diǎn)間的內(nèi)在聯(lián)系，因此比較適用于以復(fù)習(xí)舊知的方式來引入新課。以引入平拋運(yùn)動(dòng)為例，我們可通過邊呈現(xiàn)概念圖邊復(fù)習(xí)直線運(yùn)動(dòng)和曲線運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，從而建立起曲線運(yùn)動(dòng)和直線運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)和一般的曲線運(yùn)動(dòng)之間的聯(lián)系。如圖3所示，首先回顧直線運(yùn)動(dòng)和曲線運(yùn)動(dòng)的區(qū)別，并引導(dǎo)學(xué)生回憶物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件，教師在幻燈片上逐步地完善概念圖。之后教師提出物體只受重力，它的速度方向與重力方向相互垂直這一特殊情況，并結(jié)合生活中的實(shí)例或者扔粉筆頭這樣的演示最終引出平拋運(yùn)動(dòng)這一概念。

這種方法實(shí)際上就是讓學(xué)生進(jìn)行聯(lián)想，引導(dǎo)學(xué)生回憶與新知識(shí)密切相關(guān)的內(nèi)容，這些內(nèi)容作為先行組織者，為新知識(shí)的學(xué)習(xí)提供前提。借助概念圖來回憶不僅可以提高舊知識(shí)的可利用性，還能了解學(xué)生前概念的情況。當(dāng)學(xué)生了解了將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容時(shí)，他們就能把新學(xué)習(xí)的內(nèi)容與原有的舊知識(shí)形成有意義的聯(lián)結(jié)，進(jìn)而為之后學(xué)生完成對(duì)新知識(shí)的建構(gòu)奠定基礎(chǔ)。