物理图像的教育价值与应用现状

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  理论研究和实践经验表明,感觉器官所接受的物理信号与外部世界并不是一一对应的,图片比文字更容易进入学生的记忆。
  1 物理图像的教育功能
  我们在表达世界的方式主要是语言和图像,而且图像越来越多地占据我们的生活,那么,物理图像有着怎样的教育功能呢?
  1。1 物理图像有助于发展学生的空间观
  对于学生的物理学习而言,视觉思维很重要,无法将自己看到的,或者是问题情境符号化、图像化,学生难以真正地理解物理,因此在教育实践中,我们应该大大地鼓励学生用曲线图、概念图或思维导图等等图形生动的呈现,帮助自己感知和处理学习内容,发展学生的空间观。笔者在高中物理教学实践中发现,无论是理解概念,又或者是解决物理问题,物理图像的使用对培养学生的视觉思维,提高学生解决空间上的复杂问题具有不可替代的教学作用,尤其是力学中的受力、运动过程的示意图和曲线图。
  1。2 物理图像有助于提高学生的创造性思维能力
  与文字表达和公式表征相比,物理图像是有着更为直观、形象等视觉特点,要想灵活地用图像,除了需要学生在分析解决物理问题是有较强的逻辑思维外,更需要学生的形象思维和空间想象力的共同参与。图像看似随意,但又十分严谨,一幅幅物理图像还能够滋生并培养出审美情趣。学生的欣赏能力、鉴别能力、创造意识以及严谨的科学态度在识图、鉴图、作图的过程中得意发展。
  例如,看似简单、随意的“力的示意图”,如果我们教师注意地画,可以给学生渗透长短、方向和标注等主要元素,引导学生在分析物体受力过程时,作出的示意图科学地安排物体、受力的空间位置,更深刻地认识受到的各个力有什么特点。[HJ1。1mm]
  1。3 物理图像有助于学生深入理解物理概念
  物理图像属于图形直观,能够与学生日常生活中的实物、情景相结合,促进学生对抽象物理概念的理解。首先,物理图像促使抽象的概念能够形象化,便于学生理解;其次,借助于图像表达概念,清晰直观,更易深入到概念的本质与外延。
  1。4 物理图像有助于物理规律的有效构建
  我们都知道物理规律的构建都往往包含着复杂的过程分析与现象对比,有些是通过实验来完成探究的,也有些是科学家的理想实验和理论推导,如果我们在实验后将实验的关键现象用图片的形式呈现,或者将理论推导[TP12GW82。TIF,Y#]用图片的形式直观地呈现,能够帮助学生有效地构建物理规律。
  例如,在和学生一起学习牛顿第一定律时,对于伽利略理想实验,我们可以先做个演示实验,然后对于无摩擦的情况下的运动规律可以借助于图像进行“技术处理”,如图1所示,学生可以直观地看到规律的构建过程。
  2 学生应用物理图像的情形调查
  既然物理图像有上面这么多的教育价值,那么,当前我们的学生应用物理图像的情形如何呢?笔者对本校的高二理科班学生一共294位同学进行了调研,调研结果如下:[HJ1mm]
  2。1 示意图使用不理想,图形无法准确表述物理情景
  在调查中笔者发现,总是能够画示意图思考物理问题的学生占比不多,只有15%,在画示意图的准确度上,能够准确表达题意的只有26。2%,对于复杂物理问题,首先能够想到画图的也只有15%与总是画图思考问题的学生人数相一致,其他情况如表1所示,从表1中我们不难发现,示意图已经成为了一种解决物理问题的常见方法,但是大部分学生是能够接受,但是并不普遍,用起来也不是很准确。
  [HT6][JZ]表1
  [BG(!][BHDFG2,WK14ZQ,K5,K3,K7W]
  [JZ]题目[]选项[]人数[]百分比(%)[HJ*3]
  [BHDG16*2][SQ*2]1。在物理学习中,是否常画示意图思考问题?
  2。画的示意图是否能准确表达题意?
  3。对复杂的物理问题是否能首先想到画图思考?
  [][SQ*2]总是经常偶尔从不能差不多不能不知道总是经常偶尔从不
  [][SQ*2]4315081127518211184311011122
  [][SQ*2]15。052。428。34。226。263。63。86。315。038。538。87。7[HJ2mm]
  [BG)F][HJ1mm]
  2。2 学生对示意图的态度不佳
  学生对示意图的态度如何呢?调查了示意图和函数图象这两个物理学习中常用的图像,调查结果如表2所示。
  [HT6][JZ]表2 学生对示意图的态度
  [BG(!][BHDFG2,WK15ZQ,K7,K7W]
  [JZ]题目[]选项[]百分比(%)[HJ*3]
  [BHDG11][SQ*2]4。你认为示意图对物理问题的解决有帮助吗?
  5。你认为函数图象对物理问题的解决有帮助吗?
  [][SQ*2]帮助很大比较有帮助帮助不大没有帮助帮助很大比较有帮助帮助不大没有帮助
  [][SQ*2]29。067。12。11。719。673。45。61。4[HJ2mm]
  [BG)F] [HJ1mm]
  从表2的调查结果来看,示意图或者是函数图象,学生都认为其在物理问题的解决中比较有帮助。不过不同的学生在认识上还是有分歧的,例如,有29。0%和19。6%的学生分别认为示意图和函数图象对物理问题的解决有很大帮助(当然这里面有重复选择的学生),他们认为除了特别简单的题目,几乎都需要看图或画图。但是,我们也发现大部分学生的认识停留在“比较有帮助”的层面,同时还有3。8%和7%的学生认为示意图和函数图象对解决物理问题帮助不大或没有帮助,这部分学生绝大多数是高一物理成绩还行,但是到了高二就转变为学困生那部分学生,这部分学生思维能力不强,更喜欢直接可获得的形象表达方式,对于示意图和函数图象这种经过抽象后的形式存在一定抵触意识。
  笔者认为,物理图像对于解决物理问题而言,不仅是一种有效的方法,更是一种重要的物理思维方式。本文就高中物理学科的物理图像的教育价值进行分析,同时调查教学应用现状,望能为下一步分析用图策略打下伏笔。
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