摘要
物理图形表征能力对学生解决中学物理实际问题具有十分重要的意义，因此本文仅对高中物理图形表征进行研究，文中所指的图形表征特指在高中物理中学生常见到以及需要掌握的物理图形。本文搜集相关资料并界定了物理学习中图形表征的应用相关概念，即学生在物理学习的过程中，学生通过题目中呈现的物理规律示意图以及结构示意图，学生提取物理相关概念、规律，或者学生通过题目中呈现物体运动过程或情境，并应用图形分析解决问题，将以上解决问题所需要的的能力分为三类：识别图像能力、构图画图能力、用图解决的能力。 本文运用调查法、案例分析法等研究方法，选取上海高中的共80名高一学生进行图形表征能力测试。调查结果表明：高中生在图形表征上的整体的应用能力呈中上的水平，相比较而言，物理规律的图形问题更容易解决，学生解决物理情境题存在问题；许多学生存在相近相似的错误，在四类不同的表征类型中也存在特定的不同程度的不足。在前期调查的基础上，根据学生存在的问题以及四类图形的特征，设计了《超重与失重》、《共点力的平衡》、《电场力》和《牛顿第二定律》的图形表征的教学片段案例。希望教师在今后的教学中能够注意增强学生的识别图像的理解能力，提高学生规范画图水平以及用图解决问题的意识，进而提升学生的图形表征的综合应用能力。 本文主要由以下几部分构成：第一部分主要介绍图形表征的研究背景及研究意义及方法，并介绍了图形表征的国内外研究现状并界定相关概念。第二部分主要介绍关于图形表征的相关理论基础，主要内容包括表征与问题及图形表征之间的关联；第三部分将图形表征分为四类，即物理规律图、物理情境示意图、物理结构图和函数图，且针对每一类图形的识图、构图和用图解决能力进行举例说明与介绍。第四部分则采用图形表征问题测试，调查了高一学生在四个类型的图形表征的应用能力现状和并对不同图形三种能力学生存在的问题进行数据处理与分析。第五部分是根据调查结果，制定有效地针对性的教学策略，同样按照四种图形分类来介绍。第六部分根据教学策略，设计了针对四种图形表征的四个具体教学片段。第七部分是根据理论基础以及教学设计进行教学后测研究，了解教学设计的应用情况。最后一部分是对本研究进行总结研究情况，分析局限性以及不足。
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