思維可視化對提高學生物理思維能力的研究

秦曉琴 劉衛

摘 ?要：思維可視化是一種直觀的可將知識與思維進行表征的工具，在諸多領域廣泛應用。本文從高中生學習物理存在的問題出發，結合學生的認知能力以及高中物理學科特點，從思維可視化提高學生物理思維能力的角度進行探討。

關鍵詞：思維可視化;可視化工具;物理思維

中學物理的基本要求是讓學生掌握基礎的概念與規律，應用規律去解釋生活現象，去解決實際問題，然而在實際學習中，學生卻存在這很多問題，普遍反應上課可以聽懂，但是課后做題目卻無從下手，感覺知識點自己都掌握了，但是總會犯一些細節性的錯誤。導致學生沒有成就感，形成畏難的情緒。所以在高中物理教學中，培養學生的學習方法，提高思維能力，提高學習能力是非常重要的。

一、高中學生學習物理存在的問題的原因

知識相對碎片化，缺少知識框架，欠缺建立知識之間的聯系的觀念。對于概念的內涵外延理解不清楚，相似的知識之間存在著混淆。學習物理缺乏大局觀，知識內化能力差，舉一反三能力不強，學習總結能力不強，建構物理模型的能力比較弱。綜述可以看出，主要原因是學生的思維能力差，所以培養學生的思維能力是解決上述問題的關鍵。

二、問題解決的工具——思維可視化工具

思維可視化概念是由劉濯源主任首先提出，所謂的思維可視化是指運用一系列可視化的技術以及生成圖示的軟件技術，將原本來不可視的思考方法和思考路徑形象地呈現出來，使其清晰可見的過程?？梢暬季S工具，有兩種表述方式：一是指圖形化的思考工具;二是指利用計算機構建思維導圖的創作工具。圖形化的工具有很多，目前比較成熟的包括思維導圖、概念圖、魚骨圖、流程圖、模型圖等輔助思考和表達的繪圖形式。

三、思維可視化工具促進學生物理思維能力

要解決學生在物理學習中存在的問題，就要培養學生的物理思維能力，思維可視化的圖示背后體現了不同思維方式，有發散性思維、結構化思維、邏輯思維、演繹思維以及數理空間思維。通過使用這些圖示化的工具輔助學習、思考和表達，從而達到訓練和培養思維的效果。應用可視化思維工具，以形象化的方式表征學生對文本的理解，能夠幫助學生拓寬思考的空間，培養思維能力。

（一）思維可視化工具建構物理概念與規律

物理概念跟物理規律是高中物理的核心，在高中物理課本中概念與規律都是用一句話表述出來，通過在課堂中老師對于概念和規律的建構以及同學們對于概念規律理解內化后，可以通過可視化的圖形將規律或者概念的建構過程呈現出來，而不是一味地死記硬背，這樣可以培養同學們的邏輯思維能力，演繹思維以及結構化思維。

例如高中物理基本概念加速度，學生經常容易犯錯的點是對于加速度數學表達式的理解，這個式子只是比值定義式，加速度的大小與速度變化量跟時間都是無關的，這里類比了之前速度的定義，便可以比較容易糾正學生們的思維誤區，得出加速度與速度變化量是無關的，只跟物體本身有關，同時也鞏固了之前學過的知識。同時提高了學生分析、歸納、總結等思維能力。通過思維導圖的建立，學生可以將加速度的建構過程，以及加速度的理解進行理解加工后再現，培養了學生的反思能力。

（二）思維可視化工具建構物理知識體系

在學完必修一第一章時，發現學生的知識點非常零碎，通過建立思維導圖，讓學生直觀地感受到知識之間的聯系，同時可以將第一章的知識串在一起，也可以很清楚地理解各個知識點之間的關系。在物理學習過程中，學生學習的知識都非常零碎，不能將各個知識點聯系起來，對于知識的提取也是零碎的，通過思維導圖可以將所學的知識串起來，形成一個完整的知識體系，這樣在解決問題知識提取的過程中便可以很好地通過關鍵詞提取信息。思維導圖的建立過程是學生進一步理解的過程，同時也顯示了學生對于知識內化的結果，不僅可以減輕記憶壓力，而且可以養成習慣，提高學習效率。

四、思維可視化工具使用過程中存在的問題

思維可視化便于提高學生的物理思維能力，但是在使用過程中要注意以下幾點問題：

（一）教師要及時糾正學生根據可視化工具呈現出的思維，學生根據自己的知識內化程度將思維呈現過程也是暴露問題的過程。所以教師借助學生呈現的結果，可以做到對癥下藥，引導學生對知識進行再次加工。

（二）思維呈現的方式多樣化。學生在借助可視化工具呈現思維的方式有很多種，所用的顏色選取也具有多樣性，教師要尊重學生的個性，只需要將知識性的問題進行引導，讓學生可以理解后再進行思維可視化。

（三）教會學生選擇可視化的工具，去更好地呈現思維方式，在教學過程中，學生對于可視化工具了解比較欠缺，這就需要教師向學生介紹可視化的工具，同時分析利弊，便于學生做出選擇。

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作者簡介：秦曉琴（1990-），女，漢族，甘肅人，研究生，研究方向：學科教學物理