浅谈在物理课堂教学中如何强化视觉思维的功能

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  视觉思维是由美国心理学家阿恩海姆等首先提出来的,
  他认为视觉思维在人类认识活动中是最有效的,具备思维的
  理性功能,跟一切思维活动有更紧密的联系,即“一切知觉都
  包含着思维,一切推理中都包含着直觉,一切观测中都包含
  着创造”,其实视觉是人最主要的感觉通道,约有83%的左
  右的信息是通过眼睛这个视觉感受器输送给大脑的,人的大
  脑3/4在为视觉服务,所以说“眼睛是心灵的窗户”,事实上人
  是通过视觉形象,用“脑”在观察世界,可见视觉是思维的一
  种基本媒介,有着一般思维活动的认识功能,因此在课堂教
  学中利用各种视觉媒体充分挖掘视觉思维的功能,是提高课
  堂效率的重要手段,本文从板书、示意图、实验、多媒体等课
  堂中主要的视觉媒介谈谈如何充分发挥视觉功能,提高课堂
  效率。
  1 板书的作用
  板书是课堂教学中运用最普遍的一种传统教学媒体,实
  用性很强,是教师的专业必备技能,随着多媒体教学手段的
  广泛运用,部分教师忽视了板书的作用,其实在课堂上学生
  接受知识信息的渠道基本有两个,一是视觉,二是听觉,在学
  生接受信息的两个渠道中,通过视觉获得信息的记忆时间,
  比从听觉获得信息的时间要长几倍,而板书是使学生通过视
  觉而获得知识信息的重要途径,因此教学板书对学生学习效
  率和质量的影响是直接的,对学生身心发展等各方面都有明
  显的促进作用,一方面影响学生的“学会”,另一方面影响到
  学生的“会学”,对学生各种智力因素和非智力因素的发展都
  有促进作用,好的板书有助于培养学生的能力,开拓学生思
  维,激发学习兴趣等,所以教师要精心设计每节课的板书,力
  争从板书内容、布局上下功夫,力求内容精炼、字迹工整,布
  局新颖、有创意,因此在板书设计时要遵循以下几个原则:
  1.1 主体性原则
  板书内容关键要凸显主体,因此板书内容要简明,突出
  重点,切忌内容泛泛,“面面俱到”,要以点带面,板书的内容
  往往是对教学内容的加工和提炼,教师要理清教学内容的思
  路,将教学内容结构化,这有利于学生抓住教学的重点,对于
  一些特别重要的内容要放在显要位置,并用着重号或不同颜
  色的粉笔标注,以引起学生的有意注意,强化对这些内容的
  重视。
  1.2 示范性原则
  社会学习论认为,榜样的行为对学生的影响很大,教师
  把知识传授给学生有两个途径,一条是言语教诲,另一条是
  向学生展示自己的行为实践,但身教更重于言传,可见教师
  板书工整、规范,字迹清楚,这有助于培养学生良好书写习
  惯;同时在习题课教学中板书时还要注意语言的精炼,方程
  式书写要规范表达,这些都会为学生做好榜样和示范作用。
  1.3 艺术性原则
  板书设计可以展示一个教师的才华、课堂教学水平,更
  重要是教师可利用板书的艺术性来熏陶、感染学生,激发学
  习兴趣,发挥学生的想象力和创造力,板书设计要随不同教
  学内容发生变化,力争做到每堂课的板书都各有新意、有创
  新,如果板书长期一个“格式”,板书“呆板”学生就会缺乏趣
  味性,束缚学生手脚,抑制学生思维,从而影响对学生创造能
  力和想象力的培养。
  2 图像的功能
  高中物理比较抽象,不易理解和学习,而图像是教材中
  文字部分的延伸,是为说明、理解、深化文字内容服务的,因
  此在物理学习过程中,如果能充分利用图像,借助图形拓展
  思维空间,调动视觉参与思维,从而就能大大提高学习效率。
  2.1 利用图像将抽象转化为形象
  物理语言简洁、严密、精辟,可正因为如此,物理有时显
  得抽象而深奥,画图能使一些抽象的物理规律形象化,复杂
  的问题简单化,费解的东西具体化,从而强化我们的思维,加
  深对概念、规律的理解,如在学习电场时,等量异(或同)种电
  荷周围电场的分布比较复杂,也比较抽象,学生不易接受,此
  时若用电场线来反映电场的分布规律,如图1为等量异种电
  荷周围电场分布情况,学生借助这种直观的方法就能比较容
  易掌握等量异种电荷电场分布的特点。
  2.2 利用图像将动态转化为静态
  画图对于解答物理问题非常必要,它是一种重要的解决
  问题的手段,画图的过程其实也是分析的过程,它可以将动
  态问题转化为静态问题,能帮助我们从容构建静态的物理图
  像,使题意条理清楚,问题形象具体,从而便于思维活动,在
  解决实际问题时,常常要画出草图或示意图,以此作为分析
  的出发点,如研究追及问题时,画出物体间的位置关系,就容
  易列出两物体间的位移关系式;研究带电粒子在磁场中运动
  时,画出粒子的运动轨迹,就容易找出粒子的运动半径与磁
  场的界限关系;再比如在分析用挡板挡住光滑斜面上的小
  球,分析挡板由水平位置转到竖直位置的过程中,小球对挡
  板与斜面的作用力如何变化时,如果用列方程来求解很繁
  琐,可根据小球受三力作用平衡的条件,三力必构成一个封
  闭的矢量三角形,作出动态分析图如图2,由图示可就可得出
  两力的变化情况。
  2.3 利用图像将立体转化为平面
  由于思维的特点,我们习惯在平面内解决物理问题,对
  于解决一些立体问题往往会出现思维上的障碍,影响了对物
  理图景构想的深化和延伸,阻碍了图形想象的形成,通过图
  像将一些立体问题转化为空间投影视图、剖面图等平面图   形,从而能够轻松、准确地反映出物理图形,降低思维坡度,
  这有利于快速地将问题解决,如导体棒在磁场中沿光滑导轨
  下滑时,如图3甲所示情况是立体的,要将它的受力情况表
  示清楚,就必须在平面上画出它受力的剖面图如图3,才
  能根据运动情况列出方程求解。
  3 实验的功效
  物理是一门以观察和实验为基础的自然科学,物理实验
  既是物理教学内容的一个重要的组成部分,又是物理研究的
  一种重要方法,同时也是激发学生学习兴趣、培养学生能力
  的前提,所有的物理知识都是在实验的基础上建立起来的,
  因此在课堂上对学生进行实验的养成教育,既贯彻了当前素
  质教育的要求,又有利于提高课堂效率。
  3.1 注重实验引入的适时性
  在课堂中引入实验要把握好时机,比如利用实验引入新
  课,若实验设计得非常成功,提出的问题又非常有针对性,引
  发学生的思维冲突,激发起学生的求知欲望,就会使所有的
  同学参与到问题的讨论中来,即使游离于课堂之外的学生,
  也会被课堂上热烈讨论的气氛所感染,自觉地投人学习,例
  如在介绍自感现象时,开始的时候两个灯泡都串联一个电阻
  连接成如图4所示的电路图,开关闭合时两灯同时变亮,开
  关断开时两灯立即熄灭,后来将连接灯泡A后面的电阻换成
  一个木箱(木箱里接有自感系数较大的线圈),开关在闭合时
  B灯立即变亮,而A灯慢慢变亮,开关断开时两盏灯过一段
  时间才熄灭,那么这木箱怎么这样神奇,里面装有什么好东
  西呢?教师这时从木箱中取出一个线圈,学生有点失望,这线
  圈哪来这样的功能?带着这样的疑问,学生就会积极、主动地
  投入到新知识的学习中去。
  再如利用实验的结果与学生原有认知的发生冲突时,
  也能达到这种很好的效果,究其原因是因为当学生原有的知
  识与当前的知识信息发生矛盾时,学生便会产生一种心理距
  离,而学生想利用已有的经验和知识试图解析、分析时,由于
  遇到了困难,学生争先解决问题的心理期待,会使学生能积
  极、能动地展开思维,主动构建新的知识。
  3.2 发挥实验的开拓性
  实验既是物理教学内容的一个重要的组成部分,又是物
  理研究的一种重要方法,在实验过程中,对一些探索性的实
  验而言,通过实验产生的视觉冲击使学生的大脑处于一种兴
  奋的状态,就能从观察到的许多物理现象中产生一个个问
  号,从而使学生的思维处于一种悬而未决但又必须解决的求
  知状态,这些问题会激发学生强烈的学习愿望,能使学生注
  意力高度集中,积极主动地投入学习,促使他们找到理想解
  释;这些问题还可以激发学生勇于探索、创造和追求真理的
  科学精神,没有强烈的问题意识,就不可能激发学生认识的
  冲动性和思维的活跃性,更不可能激发学生的求异思维和创
  新思维,如在完成力的平行四边形定则
  的实验后,提出让学生用图5中的办法
  可以完成本实验吗?需要记录。点得位
  置吗?让学生讨论完成,效果特别好。
  3.3 强化实验的操作性
  实验是学生将来从事科学实践的
  起点,因此在物理实验课的教学中,必须重视培养学生的实
  验技能和操作能力,指导学生弄懂实验原理,学会正确使用
  实验器材,掌握计数、读数和处理实验结果的技巧,通过分
  析、推理得出正确结论,使他们养成良好的实验习惯和实事
  求是科学态度,比如在电学实验中,教师要反复强调电流表、
  电压表的连接特点及“ ”、“-”接线柱的接法,让学生学会用
  欧姆定律正确估算量程,避免量程过大使测量值的误差大,
  又避免量程过小而烧坏仪表,学生掌握了基本实验技能,就
  能独立动手操作,打好实验的基础,有了这种基础,学生就能
  自主的探究其他电学实验,同时,教师可以根据教材的要求,
  引导学生把对教学内容的学习和对小实验、小制作的学习结
  合起来,从而使教学内容的学习和小实验、小制作的学习达
  到某种程度的互补,这样加深了学生对所学内容的理解和记
  忆,更重要的是能培养学生的动手操作能力。
  4 多媒体的效能
  多媒体包含PPT,视频和动画演示等多种现代化教学媒
  体,它不受时间、空间、微观、宏观的限制,将教学内容中涉及
  到得事物、现象、过程再现于课堂,让学生通过事物的形、声、
  色的变化去获取知识,它还能提供代替的经验,使抽象概念
  具体化,具体事物半抽象化,从而使教学、学习变得更容易,
  多媒体教学是思维的增长点,也是人体的一种延伸:光学是
  眼的延伸,音响是耳的延伸,电脑是人脑的延伸,可见多媒体
  的应用可以大大延伸人体的学习功能,为教学提供直观的感
  性认识,为形象思维的运用提供广阔的空间,教学过程变得
  生动有趣,教学内容形象易记,从而有效地提高教学质量。
  4.1 利用多媒体建立形象的画面
  一切物理现象和过程总是在一定的时空中发生,随着时
  间的推移和空间的转移,时空形象不断变化,而传统的教学
  资源所能呈献给学生的大多数是静态的没有时空感的形象,
  这不利于学生科学地、准确地感知物理现象和过程,多媒体
  可以利用画面快捷地实现对物体位置关系和量度关系的构
  想,还可以按照规定将时空关系清晰化和具体化,如在学习
  “自由落体运动”一节时,学生对“轻重物体一同下落”难以
  认同,因为生活经验干扰较大,利用视频演示“钱毛管实验”,   视频资源里的特写镜头和慢镜头,能让学生一下看清稍纵即
  逝的落体过程,疑虑登时打消,心理很快就会产生认同感。
  4.2 利用多媒体展现动态的图景
  物理图景是在感知的基础上对物理问题研究过程中的
  一个模拟和缩影,没有它就很难进行形象思维,多媒体通过
  动画演示功能,可以为教学提供丰富、生动的物理图景,把各
  种复杂的物理过程暴露无遗,让学生通过观察、联想和想象
  去解决问题,并形象的建立起相应的物理图景,如在研究波
  的传播这节内容时,学生对介质中质点的振动和波的传播之
  间的关系总是理不清楚,通过flash动画演示波的传播过程,
  将课本静态图像转化动态过程,从而克服学生对这一问题上
  的思维障碍,形成对波传播认识上的突破,再比如研究人造
  卫星的运动时,对卫星的发射、转轨、正常运转、包含回收等
  规律的研究时,由于这些规律不能在实验室完成,学生对此
  半信半疑,为了加深学生对这方面知识的理解,利用动画模
  拟卫星的发射和调整过程,让学生清楚地了解卫星在各阶段
  的运动特点,这可以缩短教学时间,形成认识上的突破。
  4.3 利用多媒体形成准确的图形
  物理学是一门定量的精密的科学,物理的定义、物理规
  律的表述、物理理论的建立都离不开数学,数学语言是表述
  物理问题最好的方式,其中图形就是常用的一种,在物理学
  习中存在着各种各样的图形,这些图形能把复杂的物理过程
  有针对性地表示成物理图像,具有直观、形象、简明的特点,
  结合物理问题的实际情况和所给条件,利用多媒体生成几何
  图形、函数图象来分析、表达物理规律,可以起到化难为易、
  化繁为简的目的,比如在研究等量同种电荷中垂线上电场的
  分布规律时,场强与位置间可表达为(y取向上为正,E取向
  右为正):
  这种表达式学生利用现有的数学知识无法判断出电场的变
  化趋势,此时利用几何画板的函数构图功能将图象画出来如
  图6所示,学生根据图象,就容易判断出两点电荷连线中垂
  线上O点两侧场强方向相反,两边场强大小关于O点对称,
  从O点向两侧场强先增大后减小,无穷远处都为零,这样学
  生对这种电场的分布一目了然。
  可见要提高课堂效率,教师在课堂上必须学会用不同
  的技巧来吸引学生的注意力,除了漂亮的板书、准确的图像、
  精彩的实验和引人入胜的多媒体课件等主要视觉媒体外,还
  有教师的表情,铿锵的语调和有力的手势,都会对学生的感
  官上产生刺激,调动学生积极参与课堂活动,促进学生的智
  能开发,发掘学生的智力潜质,从而提高学生的智力素质,使
  教学产生最大的功效。
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