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高中物理教学中应用物理图景理论探讨

范文

施美玲　候恕

摘要：物理图景兼具形象性和抽象性的特质，其应用在物理教学中具有理论价值和实践意义。以物理图景为核心的教学过程仍处于模糊的探索和应用阶段，缺乏一定的理论指南。本文将具体对物理教学中物理图景的应用进行理论探讨，为具体的实践教学提供一定的理论指导。

关键词：物理图景；教学应用；理论探讨

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2015）7-0028-6

物理图景是人的右脑对物理现象感知到的形象结果与左脑抽象出的在物理规律指导下形成的物理模型的心智图景，一般情况下以示意图、函数图像（曲线图）、知识框图、图式文本等外化成实际图景，外化的实际图景和脑中的心智图景相互作用形成动态结构体系。笔者对物理图景的概念定义较长。可将其简化成一个如图1所示的物理图景的概念模型。

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图1 图景概念模型

物理学在十六世纪后引入了系统的实验观察和严密的数学演绎才使其逐步从哲学思辨中分离出来，因此物理学是兼具形象性和抽象性的学科。物理图景的引入和高中物理教学中物理图景的应用是符合物理学的学科性质，并呼应了当前物理教学中重视学生全脑的开发和创新思维提升的教学趋势。笔者将从分析物理图景应用教学的实践意义入手，重点分析物理图景在具体实际应用教学中的理论探讨，为物理图景的教学应用提供一定的理论指导。

1 实践意义

物理图景是建立在以物理模型为基本元素上的图景概念，它是抽象性思维内容的形象性外化，同时可以是外化形式的形象性内容，诸如示意图、物理图像等以物理情境为背景、物理规律为依托的内部“心智图画”。高层次的物理图景本身包含着数量关系以及物理过程的特点，基本的物理图景为物理图景的应用教学奠定了图景基础。

心理学研究表明，人的记忆特性倾向于图像式记忆。物理图景的教学应用有助于将抽象繁杂的物理知识点以图景结构的方式进行浓缩记忆和整体理解，促进物理认知结构的形成。物理图景兼具形象和抽象的特性，其教学应用过程将提升学生的形象思维水平和抽象思维水平，促进创造性思维水平的提升。并且由于物理图景的美学性质，其教学过程渗透着物理与艺术的关系，将提升学生的学科审美水平。

2 理论探讨

物理图景的灵活应用对中学物理教学起到非常有益的效果，针对不同的教学目的灵活应用物理图景，教学目的可得到更加有效的实现。下文将重点对高中物理教学中物理图景的应用进行理论探讨，以期物理图景能切实可行地应用到教学中，促进教学质量的落实和教学效果的提升。

2.1 应用原则

1）科学性原则

选用错误的物理图景将导致整个物理教学失去意义，因此以物理图景为核心的物理教学，物理图景本身一定是具有科学性。图景的应用教学的过程应遵循相应的教学内容和学生的认知水平，以正确的教学引导方式贯穿教学过程。选用物理图景以及其教学过程与方法，应以科学性原则指导其教学应用过程，促使教学的顺利实现。

2）针对性原则

针对不同的教学目的引入不同性质的物理图景。如在数据分析和定量计算中常采用的物理图景，其实际图景为物理图像；在定性分析物理过程的物理问题解决中应用的实际图景为示意图的物理图景；在章节复习教学中则更常用的实际图景为知识框图、图式文本的物理图景。根据不同的教学目的，应针对性地选用最恰当的物理图景促进教学目的更好的实现。

3）操作性原则

物理图景的有效应用是建立在学生拥有一定的知识基础和思维层次。不同抽象程度的物理图景所要求的知识基础和思维水平有所不同，教学中应根据学生的实际水平应用相应的图景。一定的知识水平是物理图景应用的前提条件，而一定的思维水平是支撑教学过程中学生可接受的能力基础。高一学生尚处于具体运算阶段向形式运算阶段的过渡，思维的加工水平应以抽象层次和包含性较窄的物理图景为学习起点，经过一定数量的图景应用经历和积累，再引入抽象层次较高的物理图景。因此，物理图景应用教学的前提是所选用的图景具有可操作性。

4）评价性原则

应用物理图景的教学过程多数是引导学生积极的思维建构，教师替学生完成外化形式的物理图景，再引导学生根据物理图景分析问题。形式上是教师是完成实际图景的绘制，但在引导过程中，一定是确保学生已建立了清晰的心智图景，学生在加以引导的情况下也能独立完成实际图景的绘制，这是较好的图景应用教学过程。引导学生面对其他物理问题独立应用图景自主解决物理问题，需使对所解决的图景问题具有评价性，根据学生学习情况的反馈，得出进一步改进教学的方法。

5）发展性原则

高中物理教学中引入物理图景一方面是为了促进对当下需要理解的概念、规律的理解和物理问题的解决，另一方面是以物理图景的应用范例为蓝本为学生提供一个物理图景有效应用的学习经历。因此，物理图景的应用教学中应以典型性的物理图景为主，典型物理图景的积累是学生将来具体应用迁移的有效途径。学生对当下物理图景的掌握学习情况，是将来学生图景应用的前景和趋势。物理图景的教学应用不仅应着眼于当下的教学目的，更是应关注学生知识的未来发展。

2.2 应用条件

1）物理表象的积累

物理表象是指曾经观察过的物理现象、物理实验过程等再次在头脑中感知到的物理形象。一个想象力丰富的人，对于同一个问题能从不同角度，多方面展开想象，能够同时唤起许多表象。由于物理学科本身的形象特质所引起的，表象的积累和想象力的培养是物理图景在教学应用中的教师必须培养学生的基本能力之一。物理图景的教学应用过程中，教师需要调动学生头脑中的物理表象并在物理规律的指导下进行想象力的培养，有一定数量的表象积累是教学应用的前提。

2）基本物理概念的准确建立

物理图景教学进行的前提是学生具有一定程度的知识基础。学生头脑中的概念图景一定是科学合理的，如果概念的构建存在问题，那么以概念为基础的物理图景教学也难以进行。学生物理概念建立的准确度是应用物理图景进行教学的基本条件。教师应该用适当的程序认真地对待新知概念的教学以促进学生错误概念的更正并准确建立概念。只有正确的概念建立才能为日后更好的图景教学奠定知识基础。

3）基础物理模型的积累

物理图景教学的基础元素是物理模型，因此，有必要在日常教学中训练学生物理模型的积累和物理建模能力的培养。如对匀变速运动的图景和相关概念规律的熟练掌握，在分析相遇和追及的问题时，教学中就可以应用以往积累的基本知识和图景，对该问题进行图景的构建，以利于更形象化的分析不同形式的追及和相遇问题并形成一个合理体系。引导学生深刻认识物理模型与物理事物之间的逻辑关系，尝试着将物理模型和物理世界进行双向构建，一方面加深物理建模的水平，一方面加强学生更多的以物理学的眼光研究世界。

4）知识体系的有效记忆与提取

物理图景的构成元素必须有物理表象的基础以及物理概念、规律的引导，学生对以往知识体系的记忆和提取是教师进行物理图景教学应用的基础。记忆使心理活动的各个方面成为一个得以互相联系的整体，促使现在的心理活动得以建立在以往知识经验和感知过的事物。物理图景是建立在物理模型上的动态结构体系，不同于物理现象的再次浮现临摹，没有物理知识、规律等基础的情况下，教学中无法顺利调动学生参与物理图景的建立或基础物理图景的重组、再现，将无法达到正常的教学目的。

2.3 应用策略

1）应用物理图景创设情景——帮助学生理解物理概念和规律

物理概念和规律建立的一般过程是从感性认识上升到理性认识的过程，建立的起点常常是形象性的物理材料，建立的结论是抽象层次较高的图像或定义、公式。集合形象性的物理图景与抽象性的文字性描述所形成知识体系，使物理教学顺畅的达成教学目标。即物理教学中根据不同的教学内容安排相应的物理图景，将对概念的深入理解、规律的顺利建立起核心作用。

以“加速度”的片段教学为例：

2）应用物理图景进行数据分析——学生分析物理实验

中学物理学生实验，定量实验的结论分析与总结的关键步骤常常是数据分析。进行数据分析的教学阶段，引入物理图景以引导学生更深入实验本质的角度去考察所测量数据的走向，从物理图景的描绘观察与分析得出相应的实验结论。物理图景在物理实验教学中的应用具有不可替代的作用，适当地引入物理图景可以帮助顺利分析实验，同时增强学生应用物理图景分析实验的经验及技巧。

以“测定电源电动势和内阻”的误差分析教学为例：

3）应用物理图景构建物理过程——帮助学生解决物理问题

物理问题是源于生活和实验基础上理想的运动情境。问题情境是具体的，分析物理情境却是具体的情境与抽象规律间的循环往复的相互作用过程。头脑中的物理过程与物理规律往往有一个动态对应的过程，问题教学中若引入适当的物理图景，将头脑中的物理过程以图景的方式外化在纸面，将释放学生头脑的工作记忆的容量，同时加深了学生对该问题的理解，可以促进物理问题的深刻理解和有效解决。

以2004年全国一卷压轴题为例：

4）应用物理图景构建知识体系——促进学生有效的复习

有效而合理的复习不仅是一个个概念和规律的内容本身，还有知识间内在的逻辑联系。学生在初学阶段对于知识的分析与整合能力较弱。物理复习教学中，应当引入物理图景以辅助教学，引导学生将零散的知识构建成一个完备的知识体系。因此，物理图景的教学应用在复习教学中起到一个知识支架的作用，往往是复习教学不可或缺的工具。

以《平抛运动》一节的复习教学为例：

3 小结

本文在分析物理图景的理论定义及其实践意义的基础上，重点对物理图景在高中物理教学中的应用进行理论探讨，使得物理教育工作者对物理图景的讨论不限于理论层面，而是拥有具体可行的实施应用原则、应用条件、应用策略。

参考文献：

[1]廖伯琴.物理教育学[M].北京：高等教育出版社，2012.

（栏目编辑李富强）

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