开发图形教育功能 提高学生思维品质

物理学习离不开图形，物理图形不但可以形象、直观地表述物理信息，活化物理图景，还以它特有的艺术魅力，激发思维灵感，提高思维的流畅性，为形象思维和抽象思维建立强有力的联系与支持.在物理教学中，教师应当充分认识物理图形对学生思维能力发展的促进作用，努力开发物理图形的教育功能，通过培养学生的识图、作图和用图能力，提高学生的思维品质和学习能力.

1 “读图时代”思维方式的转变

随着科技的发展和信息交流速度的加快，我们已经进入了一个“读图时代”，网络、电视、广告、杂志等各种媒体，都是以丰富形象的图形语言传递各种信息，读图已经成为一种阅读时尚，在逐渐改变着人们阅读和思维方式.处于形象思维阶段的中学生对单调枯燥的纯文本信息缺乏深入理解的耐心，而对形象直观的图形语言却表现出极大的敏感和关注.生动丰富的图形可以直接调动学生的感性经验和视觉注意，通过视觉触动创造思维的灵感，激发学生参与学习的兴趣.我们应当认识“读图时代”对现代中学生认知心理发展的影响，在物理教学中充分利用图形所特有的艺术魅力吸引学生的注意力，通过图形这个特殊的“窗口”，传递教学信息，活化物理图景，增强学生从感性认识到抽象思维的自觉性.

2 利用图形表达物理概念，理解物理规律

2.1 利用图形表达物理概念和物理模型

物理概念和规律是物理现象的抽象和概括，许多物理概念需要用理想化的图形来表示，如力的示意图、光路图、磁感线的分布图、电路图等，都是利用图形的方法，形象直观地描述物理概念和规律.其中力的示意图、光线、磁感线也是借助几何图形引入的理想化模型.力的示意图表达了力的方向，利用它可以简洁、快速地进行受力分析；光线代表了光沿直线传播这一最基本的特征，可以用它形象准确地表达光传播过程中线与面的几何关系；引入磁感线，可以把深奥的磁场的大小和方向，形象直观地画在纸上.虽然这些图线实际并不存在，但它们却表达了物理概念和规律的最核心要素，是对物理现象的一种科学抽象和概括，是科学思想和方法的统一.教学中要让学生明确力的示意图、光线、磁感线这些模型的物理意义，学会用它们描述物理图景的方法和技能，在运用中体验这些理想化模型的思想和意义，提高运用理想化模型分析解决问题的能力.

2.2 利用图形构建物理情景，理解物理规律

在有些概念学习的过程中，学生缺乏直接的表象认识，缺乏从形象思维到抽象思维的过渡，教师可利用图形为学生铺设一个简单易懂的思维平台，用图形构建物理情景，理解物理规律.如功是力学中一个特定的科学概念，跟学生头脑中的已有知识没有直接联系，如果结合图1把力F作用下物体运动一段距离s的过程画出来，学生对功的理解就变成了一个具体过程，通过“形”与“意”的结合，实现了从形象思维中概括物理概念的过程，学生很容易明确功是力在一个过程中的作用效果，功的计算公式W=Fs也就水到渠成了.

2.3 利用图像表达物理规律，分析物理问题

物理图像是利用数学中的函数图形表达物理规律的一种方法，它利用数和形的巧妙结合直观地表达物理量之间的定性和定量关系.在图像教学中，既要教会学生用数学的眼光去发现物理量之间的函数关系，又要帮助学生用物理的思想理解函数图象所表达的物理意义.图像教学即是数形结合的典范，也是数理结合的典范.

图2是某种物质熔化过程中温度随时间变化的曲线，我们要帮助学生通过实验探究和描绘图像，理解图中AB、BC、CD所代表的熔化过程的不同阶段所表达的物理意义，分析实验过程中所隐含的其他物理规律，如代表固态升温过程的AB段和代表液态升温过程的CD段的倾斜程度不同，结合实验过程分析可知，在用稳定的热源给一个物体均匀加热的情况下，相同时间吸收的热量相同，但CD段温度上升的要比AB段的慢，说明这种物质液态的吸热本领要比固态的大.

3 利用画图作图培养学生良好的学习习惯

图形在物理教学中的运用远不止用于描绘物理情景，表达物理特征，它的直观性、结构性、数学性、扩展性和操作性的特点，使图形这种特殊的思维方式在物理教学中还有更多更广的应用价值.

3.1 通过画力的示意图，培养学生受力分析的良好习惯

根据物体的运动状态，分析其受力，正确画出物体的受力示意图，是分析运动和力问题的基础，也是学好力学的基本功.受力分析要画受力示意图，使物体的受力情况形象直观地跃然纸上，画示意图的过程也是受力分析的过程，正确合理地画好受力示意图是良好的受力分析习惯的体现.教学中要通过示范和练习，让学生养成不论难题还是容易题，都要按照“确定研究对象，按照重力、弹力、摩擦力和其他力的顺序分析受力，同步画出受力示意图”的三个步骤对物体进行受力分析，亲身体验画受力示意图和分析受力同时进行的意义和作用.

3.2 通过画图分析，培养学生数形结合分析物理问题的习惯

苏霍姆林斯基指出：“画线段图不仅是表象和概念加以具体化的手段，也是一种使学生进行自我智力教育的手段.”说明画图不仅是一个形象表达，更是一个启迪思维开发智力的有效手段.在教学中要注重培养学生画图审题的良好习惯，面对一个复杂的物理问题要学会用示意图把物理过程、状态、条件形象地表达出来，结合示意图寻找物理过程和状态中所隐含的物理规律或数学关系.

例1 一束激光以入射角i=45°照射在容器中的水平液面上，其反射光在固定的竖直墙壁上形成光斑B，如图3所示.如果容器中的液面上升了2 cm，则光斑B将

A.向上移动2 cm B.向下移动2 cm

C.向上移动4 cm D.向上移动3 cm

分析 几何光学的魅力在于几何知识在分析解决光学问题中的巧妙应用，只有根据题意画出光路图，才能更好地分析光线、法线与分界面之间的几何关系.

如图4所示，根据题意画出水面上升前后的反射光线OB和O′B′，设水面上升前的法线与反射光线O′B′的交点为N，由几何关系知OBB′N为平行四边形，分析三角形O′ON知，ON=2×2 cm=4 cm，所以B′B=NO=4 cm.

3.3 在作图过程中培养学生认真、细致的良好习惯

作图能力是物理学习中的基础能力之一，作图不仅是一个思维过程，更是一个技能训练的过程，要让学生在作图过程中体验严谨、细致的态度对作图的影响.作图题是中考物理的一种题型，虽然难度不大，但学生的得分情况并不乐观，主要原因就是粗心大意，作图不规范，实虚线不分，图不达意等.没有良好的习惯，难以形成能力.在教学中要重视力的示意图、光路图、电路图、磁感线分布图等画法的严格训练，要通过示范、监督、指导，从易到难，循序渐进地培养学生良好的作图习惯.只有这样，才能让学生逐渐脱离老师和书本，形成独立运用物理图形分析解决实际问题的能力.

4 利用思维导图梳理知识结构，展现思维过程

思维导图是把文字和图形进行有机地结合，用来显示思维轨迹和知识结构的一种新型的表达方式.它综合了文字和图形这两种表达方式的优点，通过画知识网络、画思维流程帮助学生有效地建立良好的知识结构，并借助思维导图进一步联想，不断丰富知识结构，实现知识的综合和迁移.

例题2 在图5所示的电路中，电源电压不变，R为光敏电阻，当光的照射强度增强时，其电阻会减小.现闭合开关，减小照射光的强度，电压表的示数将变______，小灯泡的亮度将变______.

分析 运用欧姆定律对动态电路进行分析和判断是考查学生分析和推理能力的主要方式.在明确电路结构的基础上，运用下列思维导图，使分析和推理过程简洁和清晰.