可视化技术在高中物理学习中的应用实践

王诗龙 孙昭

摘 要：针对中学物理知识概念抽象、实验手段有限以及学生接受不同表现形式知识的能力存在个体差异等情况，将可视化技术应用于学习过程，通过对抽象知识具体化、形象化，丰富传播形式，便于不同类型的学生以自己擅长的途径理解知识。首先采用思维导图对光学知识进行了归纳整理，从整体上掌握知识脉络，并为后续有侧重点的复习打下基础。其次，介绍了利用Python开源编程语言实现的典型光学干涉和衍射图像仿真模型，可以直观观察到这些现象，并可以方便调整影响参数，将抽象的原理公式与影响结果的图像联系起来。利用计算机技术将知识可视化，可以便于教师教学和学生学习，使抽象的课本文字形象化，有利于知识更有效地传播，并可通过学生亲自参与调动其学习的兴趣和主动性。

关键词：知识可视化;光学;思维导图;Python

中图分类号：G632

一、可视化对中学物理学习的意义

中学物理是重点基础学科，但因其概念抽象，对学生的理解力、想象力、实验能力等提出了较高要求，使得物理知识的讲授和学习都存在一定困难。从学习心理学的角度，由于每个学生的生长环境、经历等个体差异，不同学生对知识的接受方式、接受速度、擅长能力等都有差别，大部分对于形象化的内容接受力较快，而抽象理解能力较为欠缺。同时，现行教材和辅导书绝大部分是以文字编排形式进行知识描述，虽也有增加了趣味性、实践性，但信息密度高，多数学生有本能的抵触心理。……