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可视化装备技术在高中物理中的运用

发表时间：2020/12/22 来源：《课程教材教法》2020年12期作者：李智付酮程

[导读] 新课改的深化落实实施，促进了高中物理教学的进一步改革，可视化装备技术的科学有效运用，使物理教学重新焕发生命力，有效凸显出“以人为本”的现代化、科学化的教学理念，激发师生创新性研究学习的充足兴趣，促使学生科学素养与演绎分析能力的强化提升。

河南省信阳高级中学李智付酮程 464000

摘要：新课改的深化落实实施，促进了高中物理教学的进一步改革，可视化装备技术的科学有效运用，使物理教学重新焕发生命力，有效凸显出“以人为本”的现代化、科学化的教学理念，激发师生创新性研究学习的充足兴趣，促使学生科学素养与演绎分析能力的强化提升。基于此，本文对可视化装备技术在高中物理中的应用进行分析探讨。
关键词：可视化装备技术；高中物理；运用
        前言：高中物理阶段，有关物理模型与知识规律以及相互作用过程等，能够借助于图解动画的形象直观形式，对所具有的逻辑关系做出形象直观的具体展示。随着教学事业的改革发展以及教育信息化水平的快速提升，试验装备信息化、数据挖掘可视化等可视化装备技术也在高中物理教学中得到广泛应用，使思维演变能够变得更为直观清晰，便于学生的深刻记忆理解与认识了解，同样可以对复杂冬天问题所具有的临界点和瞬间做出有效暂停，使学生对课堂教学更加感兴趣，促使学生提出、解决与验证问题的综合能力强化提高，以此促使学生物理综合素养的有效提升。
        1、物理实验可视化
        物理实验属于物理教学的关键，不论教师演示或是学生实验，课堂教学时间明显不足，且教学效果无法得到充分保证，如教师演示实验期间，大多数学生均处于被动学习状态，难以对实验演示的具体操作、过程等做出充分了解掌握，演示实验无法发挥教学效果。而学生分组实验期间，学生难以对仪器设备进行熟练正确操作，实验难以高效完成。所以，教学设计期间，教师需对对可视化装备技术的合理运用，实验教学期间，教师可对摄像头、手机与相机等加以合理运用，对实验做出细节可视化，提高实验教学效果。比如，关于利用洛伦兹力演示仪观察带电粒子在磁场中的运用，实验阶段，教师可使用摄像机等设备，通过实时取景的方式，对实验做出实时展示，并同计算机、投影仪进行连接，使用大屏幕播放展示实验细节。使用遮光布可对玻璃罩反光做出有效解决，摄像机同样可以拍摄更为清晰的效果。又如，关于弹簧力瞬时性，可借助于摄像机，对小球通过弹簧作用，将细线进行直接剪断瞬间，小球所发生的运动以及弹簧实际形状做出清晰拍摄，并在计算机中已通过慢速播放，对肉眼无法观察的现象做出可视化展示，通过慢速播放的直观展示，使学生可以对弹簧种的力无法瞬时突变做出更加深入地学习理解。通过直观具体的观察，使学习效果得到充分保证。目前，可视化设备具有慢动作拍摄功能，能够用于物理实验中发挥关键作用，如关于演示微小实验，可通过摄像机采取实时取景，同样可通过焦距变化，对微小实验细节采取倍数放大，使细节可以可视化。基于电子技术快速发展，可视化设备也不断更新，对可视化装备技术的有效运用，也成为高中物理教学关注的教学重点[1]。
        2、物理情景可视化
        物理规律的学习和运用，同物理情境息息相关，基于物理情境与物理模型，对物理问题解决具有重要影响和作用。高中物理教学期间，物理情境多以生活和实验为主，此类情景同样可利用视频和图片以及实验操作等做出直观展示。实验教学可以唤醒学生对物理学习的充足兴趣，帮助其建立物理情景与物理模型，促使学生解决问题能力与综合素养的全面提升。所以，教师务必对实验课加以重点关注，引导学生积极开展各类实验，观察实验和亲自实践存在区别，亲自试验方可帮助学生形成深刻记忆理解。高中物理教学阶段，关于部分物理情境，由于存在客观因素所产生的影响，难以做出具体呈现，教师可运用可视化装备技术，以此为学生做出形象直观展示。比如，回旋加速器中带电离子运动情况以及交变电压周期变化情况，依托于形象直观的flash动画，可以做出直观具体的观察，卫星发射回收同样可借助可视化装备技术，为学生构建相应的物理情景。此外，几何画板属于属性结合的重要工具，可以实现对物理情景的直观真实，并反映出相应的数量关系，如小船过河问题，可通过几何画板制作相应的动画，对小船过河所涉及的三种情景做出直观具体展示，帮助学生做出深入学习理解。同时，教师应重视对物理教学有关的动画、视频等加以收集整理，运用可视化装备技术，切实提高物理教学有效性[2]。

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        3、物理知识可视化
        高中物理教学期间，部分学生认为知识点与公式较多，难以记忆掌握。究其原因，主要是学生记忆公式过于机械化，对知识的学习存在孤立化，记忆效果难以得到保证。物理属于具备知识系统与方法论的重要学科，知识之间存在紧密联系，密切相关。如力和运动知识模块，具体思路运用的是力和能量方面知识，方法则是运用牛顿定律与动能定理部分知识。针对动能定理推导，具体是基于牛顿第二定律与运动学公式为主要基础进行科学系统推导而获得，鉴于此，有关动力学问题，可转换为牛顿第二定律问题。如此，教学阶段，教师务必重视引导学生对知识所具有的紧密联系做出充分了解认识，对知识构建可视化体系。而关于教学设计，教师也应当对知识可视化加以重点关注，同教学采取有效整合，基于思维导图软件，实现知识的网络化以及可视化，促使学生构建起系统化的知识网络体系与记忆结构。教师对系统化知识进行教学讲解的同时，同样需教授组织知识的具体方法，学生具备组织知识的方法和经验后，则可引导学生独立自主对表格或知识结构进行绘制等组织知识的学习任务，并在课堂中进行分享交流，如学生运用知识结构图示绘画知识网络结构，对知识形成可视化结构，以此促使学生知识做出深刻记忆理解，促使学生学习效率的有效提高[3]。
        4、学习反馈可视化
        学生学习阶段，学习反馈对学习效率、质量具有非常重要的教学意义。学生进行板演或是版画等，属于传统教学效果反馈方式。关于实物投影的方式，可对学习成果采取具体直观的清楚展示，通过对交互式电子白板的合理有效应用，实现白板、计算机和学生个体形成双向互动，师生可使用通过白板的具体操作，实现写字或是调用各种软件，并利用电磁感应，实现向计算机的有效反馈，在利用多媒体在电子白板做出具体直观展示，学生可对解题所涉及的过程以及思路等，在电子白板上做出直观展示，使学生反馈变得可视化，有利于教师对教师进度以及难度的科学合理调整，同样有利于其他学生取长补短，并进行学习反思，促使学生得到进步提升。随着信息技术在教学中的广泛重点应用，也为学习反馈提供可靠保障，如点阵数码笔则是实际应用中的学习辅助工具之一，通过利用点阵图案，在纸上进行隐藏印刷，并将高速摄像头以及压力传感器设置于在笔端位置，根据笔尖所产生的时间运动轨迹以及压力传感，实时传递到处理器，从而对信息传输到新型书写工具。多人共同使用的情况下，书写结果能够实时同步到计算机，教师可对学生个体的书写内容做出及时了解掌握，提高教学效率的同时，便于教师对全体学生学习情况的全面仔细了解。此外，同样可以利用智能手机与计算，通过录屏软件，对手机屏幕的内容在计算机与多媒体中形成镜像，有利于教师对学生学习情况充分了解掌握。如此，通过可视化装备技术，实现学习反馈的可视化，便于教师对教学效果的科学系统分析诊断，对教学策略做出及时合理调整，切实提高教学有效性[4]。
        结论：综上所述，高中物理教学阶段实验装备信息化、数学挖掘可视化等可视化装备技术的科学有效运用，可建立动态可是的教学情境，使物理概念同生活实践形成紧密联系，基于软件界面所具有的交互功能，引导学生运用所学知识与工具，进行深入探究学习，使“物理观念”真正在学生脑海中得到提炼和升华，以此促进学生全面发展。
参考文献：
[1]付酮程.可视化交互式技术在高中物理教学中的实践[J].中学物理,2019,037(003):59-61.
[2]刘毅,渠雷雷.可视化技术在高中物理教学中的应用初探——以"几种常见的磁场"为例[J].高中数理化,2018(8):27-27.
[3]朱亚军.论高中物理可视化教学的技术原则和应用[J].中学物理教学参考,2015,044(012):39-41.
[4]杭国荣,居海军.高中物理可视化教学策略研究[J].中学物理:高中版,2016(5期):54-55.
[基金项目]本文系河南省教育科学“十三五”规划重点课题“可视化交互式教育技术在高中物理教学中的应用研究”(编号〔2018〕-JKGHZBSYZX-027)课题阶段研究成果