一、可视化教学在高中微观物理教学中应用的优势
可视化教学是一种从复杂物理知识转化为直观物理教学内容的教学方法。在新课程背景下,对高中物理教学进行创新已成为一种新的教育发展态势，在全新教学理念的指引下,高中物理教师尝试运用新的教学方法实施教学,在开展物理教学活动的过程中实施创新,旨在将可视化教育理念的优势充分发挥出来，循序渐进地提升高中物理教学的整体水平。在高中微观物理课堂上实施可视化教学,其教学优势主要体现在以下几方面:一是通过可视化教学可以提升教学的直观性、生动性,这样既可以直观、形象地将那些复杂的微观物理知识展现在学生面前,便于学生对物理知识内容的探究与分析,同时还能加深其对物理知识的认知与理解,从而达到优化教学效果的目的,使物理教学水平得到进一步提升;二是在微观物理课堂上实施可视化教学,可以对课内外的教学资源进行整合,结合学生的实际需求为其提供可视化的指导,这样学生即可对学习和探究物理知识产生兴趣,从而主动探索物理知识,通过实践活动获得积极的体验。
二、高中微观物理可视化教学模式探究
（一）依托GeoGebra软件，直观展示教学内容
高中物理微观知识比较抽象、复杂，学生的学习难度比较大，通过直接讲解或是文字叙述，学生往往无法形成深层次的感知，不能够透彻地理解知识本质。面对这一现状，在可视化教育理论的指导下，高中物理教师在优化微观知识教学时，就可以借助教学视频进行可视化辅助教学，将抽象、难以理解的微观知识点直观、形象地展示出来，以便于学生构建微观与直观的知识体系，从而有效完成微观物理知识的学习。
例如，在“电势”这一微观知识的教学中，由于概念抽象，学生不好理解，为了帮助学生对相关知识形成直观的感知，教师可以采用可视化的教学模式对“电势”进行模拟演示。教师可以在网络上搜集与“电势”相关的动画视频，借助视频的方式，将本章节要学习的内容全部呈现在学生面前，以便于学生直观感知抽象的微观知识，从而形成形象化的感知，深入理解“电势”的概念。接着教师可以给学生展示“闭合电路电势升降动画”的视频，通过改变闭合电路的各项条件，诸如电动势、内电阻、外电阻、电路结构等，让学生感受“电势”的变化。在视频辅助下，学生能够激发出探究微观物理知识的欲望，并在探索过程中逐渐完成物理知识的高效学习。
（二）基于GeoGebra软件，开展物理微观实验
物理研究往往建立在实验基础之上，无论是伽利略的动力学研究，还是托里拆利的大气压强，抑或法拉第的电磁感应现象，都是建立在物理实验基础之上。可以说，物理实验不仅是物理学习的重要组成部分，也是培养学生物理综合素养、科学探究精神的关键。对此，教师就可以借助GeoGebra软件，引导学生开展微观仿真实验，并通过仿真实验获得知识，深入理解物理规律，发挥高中物理实验的教学价值。
例如，在“平抛物体的运动”这一知识的教学中，教师就可以运用GeoGebra软件开展“平抛物体的运动”的仿真实验。首先，教师可以展示一个物体在光滑的平面上以速度v匀速运动，记录其运动轨迹；其次，教师可以将一个物体做自由落体运动，记录其运动轨迹；最后，教师可以将平面运动的物体和自由落体运动的物体轨迹进行合成，展现出以速度v平抛物体的运动轨迹。在可视化实验过程中，学生可以依据自己的理解或方案改变实验的条件，观察不同实验方法和思路的差异，分析平抛物体的运动规律，构建平抛物体的运动模型，使得学生在虚拟仿真实验的辅助下，对物体的运动知识点形成深层次的感知，进而提升学生的学习效果。同时，在可视化仿真物理实验中，教师应该引导学生对物理实验现象、物理实验数据等提出质疑，并尝试自主解决疑问，在实验中逐渐形成科学探究素养和严谨的科学态度。
（三）构建可视化情景，强化微观概念
学习现代教育学家在研究中发现，人的学习活动总是和某种情景联系在一起。教师唯有将学生置于特定的学习情景中，才能唤醒学生的思维，唤醒学生已有的知识结构，并使学生在原有的知识结构基础上，完成新知识的学习。物理微观知识中存在大量难以理解的物理概念和知识点，教师如果单纯地按照教材上的文字进行描述，学生往往难以理解。面对这一现状，基于可视化教学理论，教师就可以运用GeoGebra软件，围绕抽象的微观知识点，给学生创设可视化的教学情景，充分借助教学情景帮助学生完成抽象物理概念的有效学习。
例如，在“超重和失重”这两个物理概念的教学中，教材中只是通过例题的方式对其进行了简单描述，导致学生在学习中面临着较大的困难。而教师通过GeoGebra软件展示生活中的“超重和失重”现象，能够给学生营造一个可视化的学习情景：利用一个两米高的支架，将两个定滑轮进行固定，自制一个劲度系数比较小的套筒式弹簧秤，并将弹簧秤的上端和细绳连接起来，在弹簧秤的下端挂一个比较重的物，用不同的力道拉细绳，观察弹簧秤示数的变化。在整个实验过程中，教师可结合拉力的实际情况，使重物在滑轮上分别做向上、向下两种运动。学生在实验中可以发现，向上做加速运动的时候，物体会处于超重的状态，而弹簧秤上的示数就会出现变大的现象；当其向下做加速运动的时候，物体就会处于失重的状态，弹簧秤上的示数就会出现变小的现象。在可视化的物理情景中，学生就可以快速掌握这两个物理概念，理解“超重和失重”的本质特征，从而提高学习效果。
三、结语
在高中物理学习中，由于知识点多且难以理解，因而对学生思维的发展有一定的挑战性。在课堂教学中，教师如果能利用可视化动态图发展学生的科学推理、科学论证等科学思维能力，那么对学生的科学素养的提高就有一定的积极影响。
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