初中物理知识可视化分类

（一）概念、规律类知识

概念、规律类知识属于抽象、逻辑性较强的知识范畴，具有高度概括的特点。而物理学科的概念是通过精炼简洁的语言对某些现象或特点进行的高度概括、精准描述，同时准确反映出事物或现象的本质。

现行教材和大多数辅导书基本都是以文字编排的形式描述物理概念和规律，虽然采用配图的方式可以帮助学生理解概念和规律，但学生还是难以把握知识点间的关联性，逻辑性也难以建立。为了让学生更容易理解物理概念、规律知识以及把握知识点之间的脉络，本文将概念、规律类知识进行了知识可视化。

物理概念存在三种特性：具体化特性、抽象化特性以及特别性质的概念^[20]。具体化特性的概念是通过对物体或事件直观特性进行描述，这些概念的出现是在经过无数实验操作、对无数种不同的变量逐一进行排除筛选、对每种情况进行假设推论、经过多次失败后最终得到的，并以严谨的语言进行描述。诸如对物理学中的加速度（a）、速度（v）、力（F、N）等物理量出现时的理念描述。抽象化特性的概念是通过直接对物体内在特性进行描述的概念。这种概念往往用在对物理学中抽象理念的物质描述上，例如磁场、空间方向、各种能源能量和黑洞等宇宙性质的虚拟抽象性物质。由其自身往往不具备表象的形态因此可借助这种概念对其进行性质表达。特别性质概念是通过某种可观察到的具象行为，对其背后发生的原因进行阐述时所用。比如，爱因斯坦的时间相对论和霍金对于宇宙和平行时空发生行为的表述。

无论是实验原理、各种定律还是自然中发生的有关物理规律变化总结，其发生和变化都是建立在一定概念基础上的，因此对物理概念的学习是深化学习物理学科的首要内容，同时也是打好基础不可忽视的一步。

物理规律可分为定律类规律、定理类规律、原理类规律^[21]。定律类规律是建立在大规模多数据的实际操作与尝试分析最终总结得到的。例如在初中物理中常涉及的惯性定律等，在高中物理常涉及的是牛顿定律、万有引力定律、能量守恒定律、宇宙中的开普勒定律。

定理类规律是建立在一定的延伸推理得到的。就是在准确的事实基础上深入对其进行推倒。如高中物理中涉及的动能定理、动量定理等。原理类规律是前两者的延伸产物。这种规律的由来可以看作是以上二者的结合，并基于这种结合的进一步演变产生的。

这个演变是由科学的猜测为依据，对最终结果进行合理的估量推测，并最终得到证实的一种规律。如哥白尼的日心说、光波在不同情况下的体现、微粒构成和分子移动等等。

（二）适合建立模型的知识

模型对于新知识的学习掌握是一项辅助作用巨大的学习工具。对于物理学科中，不同于其他由分子构成的物质，但是却是客观存在的，那么学生接触起来就有困难的知识以及复杂的过程模型可以采用建立模型的方法进行可视化教学。而适合建立模型类知识可以分为以下几种形式：

1.建立在理想状态下的模型和通过探求的探索模型

在理想状态下产生的模型是对抽象概念的精炼阐述过程中需要对某些不可认为处理的因素进行假象处理，最终得到的概念模型。其主要代表包括对电磁场的模型建立和组成电场的相关元素的模型建立。探索模型是需要经过对第一接触到的信息进行深入探究，最终对概念的相关模型进行建立。而这种探求过程包括观察和实验模拟等多种形式，如宇宙黑洞等。(www.xing528.com)

2.实物模型、过程模型与状态模型

实物模型的建立是通过将真实存在的物质基于多联系构成转变为理解观察上更为容易的简易化状态。举例说明如原子模型和点电荷模型等。过程模型的面对对象通常是处于动态的物质。由于其不断运动的特性，要求模型在建立过程中更看重产生运动的原因，以此为重心对其背后的复杂原因进行表象体现。这类模型中比较有代表性的有直线运动、平抛运动、小船过河等。

状态模型的建立是通过对相关参数的参考总结，以客观状态对相关概念进行模型建立的过程，其建立的模型所使用的参数公式与数学公式相通。常见的如圆周运动的相关模型等。

（三）实验类知识

物理实验知识是对物理性相关知识进行学习的支撑，物理实验对于物理概念而言也是得出相关论述结果必不可少的一部分。同时物理实验可以激发学生对物理学习的兴趣和培养学生的创新能力。

物理实验从指导者和学习者两个不同的角度可分为如下引入型实验、情境型实验、探究类实验、验证型实验四种形式。

引入型实验指的是在开始新的章节或内容学习时，为帮助学习者快速地从上一节内容过渡到新的章节，同时帮助学生更好的理解讲述的新知识内容、调动学习者的学习积极性而设置的实验。这类实验的特征是简洁明了、有一定的趣味性。

情境型实验的是将书本上晦涩难懂的文字描述的定义或者物理现象，建立真实直观的物理模型进行展示。教师通过使用有关模型可以帮助学生对抽象化的文字知识进行视觉上的理解^[22]。这种方式的实验对于提高课堂教学效率是极有价值的。

探究类实验是学习者通过实际操作对整个物理学习的过程进行外部感知，同时结合老师教学指导共同作用，增强了学习者的自身学习探知欲。与其他类型实验相比，其优势在于学习者的参与度非常高，因此时常出现在高中物理的教学指导中。

验证类实验是以学习者的直观感受和自行总结内容为主，在教师帮助的基础上，通过感受测量到的结果与想法进行比较，发现问题的实验。在实验过程中往往是教师进行操作，所以与教材上相关理论不相符的地方往往是细小的差异，所以要求学生细心观察并记录思考，否则很容易在教师的讲解下一笔带过，最终失去了实验的意义。