知识可视化在中学物理习题教学中应用的必要性和可行性分析
陈锋 普丽华 葛桂贤
摘 要：本文以学生在解答题目过程中出现问题的情况为出发点，究其根源，从习题教学的可视化入手，通过调查问卷的形式，对知识可视化在中学物理习题教学中应用的必要性和可行性进行分析，同时对教师习题教学以及如何帮助学生理清题目，从知识可视化的角度上给出了建议。
关键词：知识可视化；中学物理；习题教学
1 绪论
物理习题教学是中学物理教学中不可或缺的重要部分，但是现有流行的习题教学模式的弊端显而易见。第一，通过教师对知识点的复述以及对典型例题的讲解，然后总结这一类型题目的规律，形成一个模式，再让学生去做变式练习。这一过程中，教师做了充分的引导，但是学生自主构建知识系，总结解题方法和规律的程度不够，这与新课标要求不相符合，难以培养学生自主分析问题、解决问题的能力[ 1 ]。第二，很多教师追求题海战术，追求一步到位，这一过程忽略了培养学生良好审题和解题的习惯，导致学生从审题就开始出现错误，套用解题模式规律就无从说起了。
2 现状分析
现今也有大量的研究者针对如何改善习题教学效果进行研究。有研究认为，效果不理想的有一部分原因来自于习题本身过于抽象化、固定化和试题化[ 2 ]，导致物理学习脱离生活，不利于学生开放性思维的培养以及导致学生机械的记忆解题步骤，缺乏对物理概念、规律和模型的掌握。针对这些问题，有研究者给出了相应的解决思路，即要精选习题，创设物理情景，对物理过程进行有效的分析，要及时进行拓展训练并且注重评价与反馈[ 3 ]；还有人提出对于一道经典例题，可以采取一题多问和一题多答的形式 [ 4 ]。
我们认为学生之所以认为解物理题难，主要是思维方式上存在问题，而思维过程隐存在学生的脑中，这就导致学生的思维缺陷很难显现出来，教师就很难对症下药，解决学生的困惑。如果将知识可视化运用到习题讲解的过程中，选取思维导图这种可视化模式，可能会有助于构建解题思路，实现思维和知识的可视化[ 5 ]，运用知识可视化梳理题目条件有助于学生理解题目意思，抓住关键条件，减少因为审题而出现的错误。我们通过教学实践还发现，解错题的源头在于审题。学生由于审题不仔细导致解错题而失分的现象，不可忽视。
但是把知识可视化运用到习题教学中的这种模式，教学效果也需要大量的教学实验之后方能体现出来，而且学生是否能接受这种教学模式也是一个问题所在。
本文提到的知识可视化在物理习题教学中的应用，实质上是想让学生借助知识可视化手段清晰地理解老师的解题思路，达到自我总结解题方法的目的。我们通过问卷调查的形式，对学生是否具备接受这一教学方式的条件进行调查分析，希望为准备从事这方面研究的研究者给予一些帮助。
3 调查对象和调查内容
本问卷调查的对象是石河子市第三中学初三年级的5个平行班，共计210名学生。调查问卷的设计共12道题目，其中10道单选题，1道多选题以及1道开放性题目。其中第1、2、3、4题的设计意图是考察学生对知识可视化的认识程度，第5、6、7、8、9题考察学生对习题题目信息的把握情况，第10、11题是调查学生对将知识可视化运用到习题教学中的兴趣程度，第12题是考察学生是否拥有将普通题目转化为知识可视化模式的能力。
4 调查结果分析
针对问卷的第一部分考察学生对知识可视化的认识程度，有56.67%的学生认为思维导图更能激发自己的学习兴趣，18.57%的同学选择了概念图这一表达方式，这说明有75.24%的学生认可知识可视化这一教学模式能为他们带来更多的兴趣，并且74.76%的学生是了解思维导图这种可视化工具的，这说明学生认为知识可视化能为他们带来学习兴趣不完全因为这是一种新鲜的方法； 有54.76%的学生是从教师运用知识可视化手段总结知识点的时候接触的知识可视化，还有11.43%的学生在习题讲解时见到老师使用过，只有5.71%的学生完全没有见过知识可视化的手段，不排除上课不认真听讲以及完全不了解知识可视化是什么的学生，这说明课堂是学生对知识可视化认知的主要来源；对于有没有独立尝试使用知识可视化手段，没有过的只占2.86%，也就是说几乎所有的学生都具备接受可视化教学以及使用可視化的能力，但是值得注意的是，12.38%的学生是将知识可视化运用到了预习新知、65.71%的学生是将可视化手段运用在复习知识的过程中，也就是常说的总结知识点当中。有16.19%的学生在解答习题的时候运用过知识可视化，这也表明了教师有过无意识的培养学生运用知识可视化手段帮助学习的能力，但是没有将这一方法强调出来，甚至运用到处理习题当中。
我们对数据进行了统计处理，结果如下：
总结来说，知识可视化对于学生来说不算新鲜，而且学生会对这种教学模式更感兴趣，教师在教学过程中也无意识的使用或者灌输过知识可视化的方法，学生也完全具备接受和使用这种教学方法的能力，但是值得注意的是，教师没有有意识的将知识可视化运用到习题教学中，对于教师和学生来说都算是一个新尝试，笔者认为可以作为一项研究展开。
只有4.29%的学生从来不会因为审题不完全而做错题目，有15.24%的学生经常会因为审题不仔细，没有抓住关键信息、隐藏信息等导致缺少条件做错题目，63.81%的学生偶尔会出现这种情况，这一结果表明若减少学生审题的失误，学生解答题目的正确率会提高很多；91.90%的学生觉得挖掘出有效信息对正确解题是很有帮助很有必要的；在面对长文字题目时，68.1%的学生选择用笔在题目中画出来，13.33%的学生会将条件逐条写在草稿上，寻找其中的关联，剩下的学生则对审题没有太多的认识。
有意思的是，对比之前是否出现因为审题不仔细导致审题错误的调查结果来看，不难看出其中的关联，我们会发现16.19%的学生选择记忆或者无所谓审题和15.24%的经常审题错误形成了关联，同样，偶尔会出现审题失误的学生都有较好的习惯去勾画出题目的关键信息，罗列在草稿上的同学由于找到了条件的关联，几乎不会出现审题上的失误。相信这对教师的教学会有所帮助。
回到数据中，我们看到52.38%的学生尝试过把题目中的条件去进行关联，寻找其中的联系，也有42.86%的学生没有做过这件事情；而对于纯文字的题目和经过知识可视化展现出来的有结构题目，54.29%却更倾向于更为常见的纯文字的题目，这其实也不难理解，因为知识可视化在习题中的应用并没有推广，也就是说，学生还没有真正的接触过，也没有尝到这种方式的教学带来的甜处，这也需要我们研究人员大胆的进行尝试。
总结来说，学生能正确解答习题，不完全依赖于知识点的掌握情况，审题技巧也尤为关键，这一技巧包含了审题习惯、挖掘关键信息和关联各项条件，知识可视化手段将三者融合在了一起，这需要教师深入探讨知识可视化手段的运用，然后在教学中突出，教授给学生，达到习题教学的效果。
在问卷的末尾也对学生对知识可视化手段的兴趣程度做了调查统计。有77.14%的学生对这一手段有兴趣；学生在构建知识框架时使用知识可视化手段的呼声最高，挖掘题目已知条件是相对来说最不受欢迎的，这也再一次表明了学生更习惯于接受已经长时间使用的方式方法，缺少了对新鲜事物的敏感性，甚至是缺少创新思维。
在问卷的最后一道开放性设计题目，笔者选择了一段较为简单的对透镜的解释文段，要求答卷者把这段文字用知识可视化的手段展示出来，认真完成了题目的同学共137名，占65.24%，不理解题目意思的有38名，占18.10%，完全没写的共35名，占16.67%.本道题目的目的在于考察學生是否拥有将普通题目转化为知识可视化模式的能力，结果表明大部分学生具备这一能力，但是就答卷的情况来看，在认真填写的137名同学中，做的好的同学并不多。
5 结论与展望
知识可视化在习题教学中的应用从一个新的角度对习题教学进行了建议，培养学生审题的习惯，教授学生处理题目条件的能力，引导学生进行条件的串联整合等都能体现其中，同时培养了学生自身建构解题思路、规避思维漏洞的能力，不断追求解答题目的规范性和严谨性。
希望这篇文章能对提升习题教学效果做出贡献，也希望有研究者能进一步对知识可视化在物理习题教学中的应用做出研究。
参考文献：
[1]杨志明，何蓁. 中学物理习题教学设计中存在的问题及其对策[J]. 当代教育论坛（学科教育研究），2008（11）：97-98.
[2]戴宗燕. 提高初中物理习题课教学效果的策略[J]. 新课程（中学），2016（10）：85-87.
[3]牛蕾. 试论提高高中物理习题教学有效性的对策[J]. 中国培训，2017（4）：182.
[4]王文. 中学物理习题教学的课堂有效性及实例[J]. 昭通师范高等专科学校学报，2010，32（S1）：46-50.
[5]庄祝全. 思维导图在高中物理习题教学中的应用探究[J]. 湖南中学物理，2016，31（4）：86-87.
摘 要：本文以学生在解答题目过程中出现问题的情况为出发点，究其根源，从习题教学的可视化入手，通过调查问卷的形式，对知识可视化在中学物理习题教学中应用的必要性和可行性进行分析，同时对教师习题教学以及如何帮助学生理清题目，从知识可视化的角度上给出了建议。
关键词：知识可视化；中学物理；习题教学
1 绪论
物理习题教学是中学物理教学中不可或缺的重要部分，但是现有流行的习题教学模式的弊端显而易见。第一，通过教师对知识点的复述以及对典型例题的讲解，然后总结这一类型题目的规律，形成一个模式，再让学生去做变式练习。这一过程中，教师做了充分的引导，但是学生自主构建知识系，总结解题方法和规律的程度不够，这与新课标要求不相符合，难以培养学生自主分析问题、解决问题的能力[ 1 ]。第二，很多教师追求题海战术，追求一步到位，这一过程忽略了培养学生良好审题和解题的习惯，导致学生从审题就开始出现错误，套用解题模式规律就无从说起了。
2 现状分析
现今也有大量的研究者针对如何改善习题教学效果进行研究。有研究认为，效果不理想的有一部分原因来自于习题本身过于抽象化、固定化和试题化[ 2 ]，导致物理学习脱离生活，不利于学生开放性思维的培养以及导致学生机械的记忆解题步骤，缺乏对物理概念、规律和模型的掌握。针对这些问题，有研究者给出了相应的解决思路，即要精选习题，创设物理情景，对物理过程进行有效的分析，要及时进行拓展训练并且注重评价与反馈[ 3 ]；还有人提出对于一道经典例题，可以采取一题多问和一题多答的形式 [ 4 ]。
我们认为学生之所以认为解物理题难，主要是思维方式上存在问题，而思维过程隐存在学生的脑中，这就导致学生的思维缺陷很难显现出来，教师就很难对症下药，解决学生的困惑。如果将知识可视化运用到习题讲解的过程中，选取思维导图这种可视化模式，可能会有助于构建解题思路，实现思维和知识的可视化[ 5 ]，运用知识可视化梳理题目条件有助于学生理解题目意思，抓住关键条件，减少因为审题而出现的错误。我们通过教学实践还发现，解错题的源头在于审题。学生由于审题不仔细导致解错题而失分的现象，不可忽视。
但是把知识可视化运用到习题教学中的这种模式，教学效果也需要大量的教学实验之后方能体现出来，而且学生是否能接受这种教学模式也是一个问题所在。
本文提到的知识可视化在物理习题教学中的应用，实质上是想让学生借助知识可视化手段清晰地理解老师的解题思路，达到自我总结解题方法的目的。我们通过问卷调查的形式，对学生是否具备接受这一教学方式的条件进行调查分析，希望为准备从事这方面研究的研究者给予一些帮助。
3 调查对象和调查内容
本问卷调查的对象是石河子市第三中学初三年级的5个平行班，共计210名学生。调查问卷的设计共12道题目，其中10道单选题，1道多选题以及1道开放性题目。其中第1、2、3、4题的设计意图是考察学生对知识可视化的认识程度，第5、6、7、8、9题考察学生对习题题目信息的把握情况，第10、11题是调查学生对将知识可视化运用到习题教学中的兴趣程度，第12题是考察学生是否拥有将普通题目转化为知识可视化模式的能力。
4 调查结果分析
针对问卷的第一部分考察学生对知识可视化的认识程度，有56.67%的学生认为思维导图更能激发自己的学习兴趣，18.57%的同学选择了概念图这一表达方式，这说明有75.24%的学生认可知识可视化这一教学模式能为他们带来更多的兴趣，并且74.76%的学生是了解思维导图这种可视化工具的，这说明学生认为知识可视化能为他们带来学习兴趣不完全因为这是一种新鲜的方法； 有54.76%的学生是从教师运用知识可视化手段总结知识点的时候接触的知识可视化，还有11.43%的学生在习题讲解时见到老师使用过，只有5.71%的学生完全没有见过知识可视化的手段，不排除上课不认真听讲以及完全不了解知识可视化是什么的学生，这说明课堂是学生对知识可视化认知的主要来源；对于有没有独立尝试使用知识可视化手段，没有过的只占2.86%，也就是说几乎所有的学生都具备接受可视化教学以及使用可視化的能力，但是值得注意的是，12.38%的学生是将知识可视化运用到了预习新知、65.71%的学生是将可视化手段运用在复习知识的过程中，也就是常说的总结知识点当中。有16.19%的学生在解答习题的时候运用过知识可视化，这也表明了教师有过无意识的培养学生运用知识可视化手段帮助学习的能力，但是没有将这一方法强调出来，甚至运用到处理习题当中。
我们对数据进行了统计处理，结果如下：
总结来说，知识可视化对于学生来说不算新鲜，而且学生会对这种教学模式更感兴趣，教师在教学过程中也无意识的使用或者灌输过知识可视化的方法，学生也完全具备接受和使用这种教学方法的能力，但是值得注意的是，教师没有有意识的将知识可视化运用到习题教学中，对于教师和学生来说都算是一个新尝试，笔者认为可以作为一项研究展开。
只有4.29%的学生从来不会因为审题不完全而做错题目，有15.24%的学生经常会因为审题不仔细，没有抓住关键信息、隐藏信息等导致缺少条件做错题目，63.81%的学生偶尔会出现这种情况，这一结果表明若减少学生审题的失误，学生解答题目的正确率会提高很多；91.90%的学生觉得挖掘出有效信息对正确解题是很有帮助很有必要的；在面对长文字题目时，68.1%的学生选择用笔在题目中画出来，13.33%的学生会将条件逐条写在草稿上，寻找其中的关联，剩下的学生则对审题没有太多的认识。
有意思的是，对比之前是否出现因为审题不仔细导致审题错误的调查结果来看，不难看出其中的关联，我们会发现16.19%的学生选择记忆或者无所谓审题和15.24%的经常审题错误形成了关联，同样，偶尔会出现审题失误的学生都有较好的习惯去勾画出题目的关键信息，罗列在草稿上的同学由于找到了条件的关联，几乎不会出现审题上的失误。相信这对教师的教学会有所帮助。
回到数据中，我们看到52.38%的学生尝试过把题目中的条件去进行关联，寻找其中的联系，也有42.86%的学生没有做过这件事情；而对于纯文字的题目和经过知识可视化展现出来的有结构题目，54.29%却更倾向于更为常见的纯文字的题目，这其实也不难理解，因为知识可视化在习题中的应用并没有推广，也就是说，学生还没有真正的接触过，也没有尝到这种方式的教学带来的甜处，这也需要我们研究人员大胆的进行尝试。
总结来说，学生能正确解答习题，不完全依赖于知识点的掌握情况，审题技巧也尤为关键，这一技巧包含了审题习惯、挖掘关键信息和关联各项条件，知识可视化手段将三者融合在了一起，这需要教师深入探讨知识可视化手段的运用，然后在教学中突出，教授给学生，达到习题教学的效果。
在问卷的末尾也对学生对知识可视化手段的兴趣程度做了调查统计。有77.14%的学生对这一手段有兴趣；学生在构建知识框架时使用知识可视化手段的呼声最高，挖掘题目已知条件是相对来说最不受欢迎的，这也再一次表明了学生更习惯于接受已经长时间使用的方式方法，缺少了对新鲜事物的敏感性，甚至是缺少创新思维。
在问卷的最后一道开放性设计题目，笔者选择了一段较为简单的对透镜的解释文段，要求答卷者把这段文字用知识可视化的手段展示出来，认真完成了题目的同学共137名，占65.24%，不理解题目意思的有38名，占18.10%，完全没写的共35名，占16.67%.本道题目的目的在于考察學生是否拥有将普通题目转化为知识可视化模式的能力，结果表明大部分学生具备这一能力，但是就答卷的情况来看，在认真填写的137名同学中，做的好的同学并不多。
5 结论与展望
知识可视化在习题教学中的应用从一个新的角度对习题教学进行了建议，培养学生审题的习惯，教授学生处理题目条件的能力，引导学生进行条件的串联整合等都能体现其中，同时培养了学生自身建构解题思路、规避思维漏洞的能力，不断追求解答题目的规范性和严谨性。
希望这篇文章能对提升习题教学效果做出贡献，也希望有研究者能进一步对知识可视化在物理习题教学中的应用做出研究。
参考文献：
[1]杨志明，何蓁. 中学物理习题教学设计中存在的问题及其对策[J]. 当代教育论坛（学科教育研究），2008（11）：97-98.
[2]戴宗燕. 提高初中物理习题课教学效果的策略[J]. 新课程（中学），2016（10）：85-87.
[3]牛蕾. 试论提高高中物理习题教学有效性的对策[J]. 中国培训，2017（4）：182.
[4]王文. 中学物理习题教学的课堂有效性及实例[J]. 昭通师范高等专科学校学报，2010，32（S1）：46-50.
[5]庄祝全. 思维导图在高中物理习题教学中的应用探究[J]. 湖南中学物理，2016，31（4）：86-87.
