思維導(dǎo)圖在組建物理知識架構(gòu)中的應(yīng)用

柳瀟雄，王 芳

（1.中國石油大學(xué) 石油工程學(xué)院；2.中國石油大學(xué) 理學(xué)院，北京 102249）

思維導(dǎo)圖在組建物理知識架構(gòu)中的應(yīng)用

柳瀟雄1，王 芳2

（1.中國石油大學(xué) 石油工程學(xué)院；2.中國石油大學(xué) 理學(xué)院，北京 102249）

針對當(dāng)前我國大學(xué)物理教育體系中，極度缺乏對知識內(nèi)在聯(lián)系的分析和對知識架構(gòu)的梳理，嚴(yán)重阻礙了學(xué)習(xí)成效的凸顯和效率的提升的情況，本文將思維導(dǎo)圖工具引入大學(xué)物理教學(xué)中，并比較傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式，具有直觀形象簡單易懂的優(yōu)勢，特別是非常有利于學(xué)生溫故而知新的知識學(xué)習(xí).可以說思維導(dǎo)圖工具非常適合物理的教學(xué)模式，盡管當(dāng)前應(yīng)用還存在著一定的局限，但展望未來的形勢，思維導(dǎo)圖工具應(yīng)具有很好的前景.

知識架構(gòu)；技能；思維導(dǎo)圖；效率

物理教學(xué)所追求的現(xiàn)實(shí)目標(biāo)中很重要的一個(gè)方面，就是讓學(xué)生形成特征性物理學(xué)思維，以及將這種思維遷移運(yùn)用到不同問題求解情境中的技能.而思維的形成、技能的習(xí)得，并非憑空自生的“空中樓閣”.它們需要建立在概念的形成與知識的內(nèi)化這兩大基礎(chǔ)之上.國外教育研究者發(fā)現(xiàn)，“思維很重要的一個(gè)部分是概念的形成，對頭腦中的觀念進(jìn)行組織和歸類”[1].對知識的良好組織和歸類，可以“激活學(xué)生們與此相關(guān)的記憶，幫助他們將新的概念加入到他們的圖示中”[1]，從而取得更佳的教學(xué)效果.因此知識架構(gòu)的建立不僅可以幫助我們牢記知識，更重要的是對思維的訓(xùn)練是十分重要的一個(gè)手段.

審視當(dāng)前我國初、高等教育現(xiàn)狀，不難發(fā)現(xiàn)一個(gè)令人憂心的現(xiàn)實(shí)：學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣，都傾向于講完教材之后就立刻投入到“題海”似的解題尋練中，借此來掌握思維和技能.高質(zhì)量的知識架構(gòu)的欠缺，使得在思維和技能掌握的各個(gè)主要環(huán)節(jié)個(gè)體疲軟乏力，阻礙重重，也必然使得這樣的教學(xué)體系、學(xué)習(xí)習(xí)慣效率低下、成效有限，部分學(xué)生經(jīng)受阻力與挫折后，甚至對學(xué)科消極失望，產(chǎn)生了厭學(xué)情緒.面對這樣的現(xiàn)實(shí)，以及愈加激烈的人才爭奪，大學(xué)物理教學(xué)模式有必要增加一項(xiàng)內(nèi)容，就是找出一條形成高質(zhì)量的知識架構(gòu)的新途徑，讓學(xué)生不僅停留于對個(gè)別知識點(diǎn)本身的盲目吸收，而要在學(xué)生的頭腦中對各種物理學(xué)概念、觀點(diǎn)、信息形成互相聯(lián)系、條理清晰、高度組織的知識架構(gòu)，促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)思維的形成和技能的習(xí)得.本文介紹的思維導(dǎo)圖的使用，就不失為一劑解決當(dāng)前教育弊端的良方.

1 思維導(dǎo)圖概述

思維導(dǎo)圖是一種以圖像式思維為基礎(chǔ)的來表征信息、搭建架構(gòu)、強(qiáng)化思維的工具.思維導(dǎo)圖最早有英國人托尼布贊于20世紀(jì)70年代在西方首先提出，經(jīng)過40余年的完善與發(fā)展，如今在歐美國家已逐漸成為一套較為成熟的教學(xué)、科研輔助工具，并鑒于其實(shí)用良好的輔助效用，思維導(dǎo)圖呈現(xiàn)出多領(lǐng)域多層次的廣闊發(fā)展前景.越來越多的人將其應(yīng)用在文檔規(guī)劃、廣告創(chuàng)意、工程圖表等非傳統(tǒng)場合.

思維導(dǎo)圖是基于這樣一個(gè)理論基礎(chǔ)：人類大腦在存取、加工、處理、輸出信息方面具有高效的模式.如果順應(yīng)了這一高效的模式，個(gè)體有意識的學(xué)習(xí)效率和質(zhì)量也會(huì)大為提高.國外研究學(xué)者得出結(jié)論，“我們的大腦可以根據(jù)適當(dāng)?shù)穆?lián)系與觸發(fā)進(jìn)行發(fā)散性的想象和聯(lián)想，這樣頭腦中就浮現(xiàn)出與各種聯(lián)想相關(guān)的極具個(gè)性化的三維畫面.”即“（大腦的高效的工作模式）是運(yùn)用圖像和網(wǎng)絡(luò)般的聯(lián)想”.[2]而這一實(shí)證規(guī)律，貫穿于思維導(dǎo)圖繪制的始終.

圖1 一張典型的思維導(dǎo)圖

思維導(dǎo)圖具有以下幾個(gè)方面的共性特征：首先，全圖都具有一個(gè)中心.這個(gè)中心通常是全圖的主題，而相關(guān)的思想、概念、觀點(diǎn)環(huán)繞在這種中心外面，幫助個(gè)體在圖面充裕的信息量中迅速而準(zhǔn)確地把握中心主題；例如圖1里的中心主題“articulate storyline”；其次，將中心主題與各二級分支向著四周發(fā)散性地連接起來，再以各二級分支為主干，向四周發(fā)散性生出三級信息點(diǎn)，以此類推.發(fā)散性的四周連接更為符合人腦的思考實(shí)際，有助于觸發(fā)聯(lián)想網(wǎng)絡(luò)；例如圖1中心主題四周發(fā)散出四大二級分支；第三，思維導(dǎo)圖的各級分支連線自然彎曲，杜絕使用直線.自然的曲線如同層層疊疊的樹杈一般，更加貼近大腦的自然運(yùn)作方式，毫無生硬機(jī)械之感，給人更為舒適的體驗(yàn)；例如圖1中自然彎曲的分支線與彎角線.第四，在繪制的全過程使用多彩顏色.全篇白底黑字容易使大腦疲勞，多彩的顏色可以讓大腦皮層興奮，為思維導(dǎo)圖增添層次感，促進(jìn)更為活躍的思維；例如圖1中就用青草綠、石榴紅、香橙黃、天空藍(lán)四種彩色來繪制全圖；第五，高標(biāo)準(zhǔn)的思維導(dǎo)圖，還要求在表現(xiàn)各級主題時(shí)，盡可能多的使用圖像.圖像與彩色類似，可以讓大腦皮層興奮.并且與文字相比，具有生動(dòng)、直觀地表現(xiàn)信息量大的優(yōu)勢.

具有以上這些特征，思維導(dǎo)圖不僅是一幅知識的全景圖，還是極佳的內(nèi)化路線圖.無論是總攬全局，還是條分縷析，都可以從各個(gè)層次幫助個(gè)體實(shí)現(xiàn)更為高效、高質(zhì)量的學(xué)習(xí).例如圖1中插入了彩圖、圖標(biāo)、剪貼畫來使信息更生動(dòng)、直觀地呈現(xiàn).

2 思維導(dǎo)圖在大學(xué)物理教學(xué)中的應(yīng)用及優(yōu)勢

一直以來大學(xué)物理教學(xué)都是理工科學(xué)生基礎(chǔ)課教學(xué)的一個(gè)難點(diǎn)，這不僅因?yàn)榇髮W(xué)物理教學(xué)的內(nèi)容多，課時(shí)少，更主要的是學(xué)生缺乏學(xué)好物理必備的想象能力，以及知識的前后連接和整體的構(gòu)架，所以，利用思維導(dǎo)圖來組建物理知識架構(gòu)是十分必要的.一方面，學(xué)生在組建知識架構(gòu)過程中就是一個(gè)自學(xué)復(fù)習(xí)的過程，可以有效地將課本上的知識轉(zhuǎn)變?yōu)樽约侯^腦中的知識；另一方面，思維導(dǎo)圖建立起來的知識架構(gòu)生動(dòng)，形象，動(dòng)態(tài)，也可以很好地鍛煉和提高學(xué)生學(xué)習(xí)中缺乏的想象能力.

思維導(dǎo)圖的制作形式有紙制和電腦繪制兩種形式，相比較紙制存在一定的弊端，如材料準(zhǔn)備較為復(fù)雜，手工繪圖費(fèi)時(shí)費(fèi)力，對個(gè)體的繪畫功底有一定要求，紙質(zhì)成圖存放、提取、攜帶不便等問題.而電腦繪制的思維導(dǎo)圖不僅很好地傳承了思維導(dǎo)圖的各項(xiàng)傳統(tǒng)優(yōu)勢，還克服了傳統(tǒng)紙制方式存在的弊端，不需特意準(zhǔn)備彩筆、工具筆等復(fù)雜材料，大大提高繪圖效率，標(biāo)準(zhǔn)化的生成模式對個(gè)體的繪畫功底零要求，形成的電子成圖也便于存儲(chǔ)、傳輸，是用信息化手段對傳統(tǒng)導(dǎo)圖的革新.更重要的，對于電腦繪制的電子思維導(dǎo)圖，可以任意動(dòng)態(tài)性的展開和收起多層級主題及其注釋.例如圖2為一張表現(xiàn)物理波動(dòng)光學(xué)內(nèi)容的思維導(dǎo)圖.如果想詳細(xì)了解其中光的干涉方面的知識，可以很方面在屏幕上點(diǎn)擊節(jié)點(diǎn)加號加以展開，如圖3所示.在“光的干涉”這一子主題中，我們不難發(fā)現(xiàn)“楊氏雙縫干涉-裝置與現(xiàn)象”這一分支內(nèi)容，如欲深入了解，可以很方便的點(diǎn)開其旁邊的注釋圖標(biāo)“”即可.點(diǎn)開注釋后，相應(yīng)詳細(xì)內(nèi)容會(huì)全屏幕鋪開，供讀者閱讀，如圖4所示.

具體地，電腦繪制的方式，需要在電腦上安裝專門的思維導(dǎo)圖繪制軟件.而思維導(dǎo)圖經(jīng)過40余年的發(fā)展成熟，現(xiàn)在于市面上已經(jīng)可以獲取到多種繪制軟件，比較知名的如“Mindjet mindmanager”“Xmind”“OmniGraffle”“Smart-Draw”等.綜合考慮各軟件的成熟度與市場接受率、界面親和性、操作上手難度，以Mindjet公司出品的“Mindjet mindmanager”軟件為佳.

圖2 波動(dòng)光學(xué)思維導(dǎo)圖總覽圖

圖3 展開“光的干涉”子主題后的波動(dòng)光學(xué)思維導(dǎo)圖

圖4 點(diǎn)開“楊氏雙縫干涉-裝置與現(xiàn)象”分支的注釋后的波動(dòng)光學(xué)思維導(dǎo)圖

3 總結(jié)

思維導(dǎo)圖作為一套表征信息、搭建架構(gòu)、強(qiáng)化思維的輔助性工具，應(yīng)用于大學(xué)物理的學(xué)習(xí)中，有著無可比擬的巨大優(yōu)勢.

首先，物理學(xué)的基礎(chǔ)是概念的形成.思維導(dǎo)圖可以幫助學(xué)生將獲取的信息在頭腦中進(jìn)行準(zhǔn)確的歸類和良好的組織，有利于物理概念的形成.

其次，大學(xué)物理的學(xué)習(xí)包含力、熱、電磁、光、量子的五大部分的內(nèi)容，課時(shí)緊任務(wù)重，每堂課學(xué)生都要接觸大量的新信息.而思維導(dǎo)圖可以大大促進(jìn)這些信息的重組與整合，加速內(nèi)化性知識塊體的形成，從而加快陳述性知識向程序性知識的轉(zhuǎn)化，推進(jìn)思維的形成.

最后，特定的思維形成后，思維導(dǎo)圖還有助于打造內(nèi)部組織良好、信息結(jié)構(gòu)嚴(yán)密的完整的知識架構(gòu)，這對于學(xué)生將特定的思維應(yīng)用于不同的問題情境，生成自身的物理技能，至關(guān)重要.所以，思維導(dǎo)圖應(yīng)用于物理知識的架構(gòu)組建不僅可以形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹R邏輯性，而且也可以提高學(xué)生的想象力.

進(jìn)一步，人類大腦工作的內(nèi)在規(guī)律性來講，思維導(dǎo)圖具備的層次結(jié)構(gòu)明晰、發(fā)散性信息組織、自然彎曲的分支脈絡(luò)、全彩繪圖、圖像化表達(dá)等共性特征，不僅從各個(gè)層次幫助學(xué)生進(jìn)行更為高效的學(xué)習(xí)，而且深入貼近人腦工作的客觀現(xiàn)實(shí)，讓大腦皮層更加興奮，促使學(xué)生注意力更為集中、思維更加活躍.

〔1〕Robert·J·Sternberg，Wendy·M·Williams.教育心理學(xué)[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，2003.275.

〔2〕Tony Buzan.大腦使用說明書[M].北京：外語教學(xué)與研究出版社，2005.14.

〔3〕Farrand,P.;Hussain,F.;Hennessy,E..The efficacy of the mind map study technique.Medical Education.2002,36 (5):426–431 [2005-05-05].doi:10.1046/j.1365-2923.2002.01205.x.

O44

A

1673-260X（2014）02-0006-02

中國石油大學(xué)（北京）2011重大教改項(xiàng)目（2012zdjgxm001）