中學物理教學應用思維導圖的文獻綜述

陳曉敏

思維導圖（Mind Map）是20世紀60年代初，英國學者托尼? 布贊（Tony Buzan）基于對腦神經生理科學的研究，類比自然萬物放射性性狀，在分析了人們的筆記習慣，以及在訓練“學習障礙者”的實踐中，逐漸形成的關于放射性思維及其圖形表達的研究結果。[1]利用思維導圖進行信息處理，輔助人們思考復雜的問題和表征信息[2]，進而能夠提高使用者的思維靈活性[3]和發散思維能力[4]。在當今21世紀，思維導圖（Mind Map）作為風靡全球的思維工具，在教育教學領域得到了越來越廣泛的應用，在化學、物理、地理等學科的整合具有顯著優勢[5]。思維導圖的可視化和激發思維放射的功能拓展師生視域廣度及寬度，促使學生多角度思考，形成發散思維，破除思維定勢，培養學生的創新思維[6]。

隨著教育的發展和進步，教學質量越來越收到社會的關注，記憶、學習與思考使教學過程中學生應該具備的能力，物理使初中階段學生就出到的一門新科目，在物理教學中，思維能力使十分重要的，因此學生在學習知識的過程中，需要有很強的分析能力[7]。然而教師在物理教學中注重讓學生對課本上的知識進行“死記硬背”的方法去接受知識，而非理解知識。因此在教學過程中將思維導圖融入到初中課堂教學中，可以吸引剛接觸此門學科的學生的興趣，同時潛移默化地教授了學生分析、記憶的一種有效手段，在初中物理學科學生中打好基礎，為高中物理學科的學習奠定科學的思維分析及記憶能力。

一、研究背景

（一）明晰概念

思維導圖（Mind Map）是20世紀60年代初，英國學者托尼? 布贊（Tony Buzan）提出。托尼? 布贊（Tony Buzan）認為思維導圖使對發散性思維的表達，因此也是人類思維的自然功能。他認為思維導圖使一種非常有用的圖形技術，使打開大腦潛能力的萬能鑰匙，可以應用于生活的各個方面，其改進后的學習能力和清晰的思維方式會改善人的行為表現[8]。思維導圖使對思維過程的導向和記錄，其促進思維的發現，并能記錄這個發散過程[9]。

目前，對于“概念圖”與“思維導圖”這兩者，不同的人持有不同的意見，但無法對“概念圖”與“思維導圖”進行明顯地區分，兩者之間既有融合又有區別。

（1）兩個概念來源的區別

概念圖（Concept Map）使康乃爾大學的諾瓦克（J.D.Nocak）博士根據奧蘇貝爾（Dacid P.Ausubel）的有意義學習理論提出的一種教學技術[10]。思維導圖（Mind Map）是20世紀60年代初，英國學者托尼? 布贊（Tony Buzan）提出，其目的使為了改進手寫筆記的成效，提高筆記的利用效率，在后來廣泛應用于教育學習、商業決策等領域。

（2）對知識的表示能力的不同

概念圖使構造一個清晰的知識網絡，便于學習者對整個知識架構的掌握，能夠快速地對一個概念體系進行一個整體把握。而思維導圖呈現的使思維過程，有利于發散思維的培養提高。

（3）創作方法的不同

思維導圖使從一個概念開始，一個思維導圖只有一個中心節點；而概念圖是呈現出所有的概念，然后在對概念之間用箭頭進行指向及連接。[11]

（4）應用領域的不同

思維導圖的軟件往往使在企業中有著更為廣泛的應用，其目的借助可視化手段促進靈感的產生和發散性思維的形成[12]，在21世紀的今天，對教育的逐步重視，思維導圖也與概念圖一樣，同時應用與教育教學過程中，幫助學生記憶，養成發散思維習慣。

在與“概念圖”進行對比后，對思維導圖有以下結論：

（5）狹義思維導圖

狹義思維導圖往往忙于順序編號，因為是按照人們的閱讀習慣（從上盜下的方向或順時針方向），思維的順序關系已經暗藏其中。[13]即按照發散性的思維方式去以圖的形式表現，一般呈現出樹狀形態。

（6）廣義思維導圖

按作者本人的思維以箭頭的導向去表達作者本人的創作、記憶思路，同時加上創作者思維順序的編號，使得他人可以順著編號對創作者的思路進行回顧。[14]這種方式與概念圖的形式相仿，但是在其中加入了創作者的思維順序圖，因此具有一定的指引作用。

思維導圖由一個中心向周圍發出有層次的分支樹狀結構圖形，運用了線條、符號、詞 匯、圖像、顏色、聯想和想象，形成的具有高度組織性的圖形[15]。由于其具有色彩、繪制簡單、靈活，沒有很多嚴格的限制原則，因此學生易于掌握與應用，構圖效率高，更利于發揮學生的思維創造性。

（二）歷史追溯

雖然思維導圖的作者——托尼·博贊在1972年就寫出了思維導圖的相關圖書，但是我國最早討論的思維導圖出現在《學習的革命》一書中。1999年“BBC托尼·博贊的智力叢書”出版，并且因為諾瓦克教授的概念圖的引進，使國人在一定程度上混淆了思維導圖的概念。我國真正的開始思維導圖的研究工作應是從2000年開始的，代表文章是王功玲在《黑龍江科技信息》上發表的《淺析思維導圖教學法》，這篇論文第一次系統的介紹了思維導圖的理論基礎和制作程序，并且在課堂教學和教案編寫過程中使用思維導圖中提到的辦法[16]。2001年徐亮第一次通過認知語言學中的圖式理論，對思維導圖的創作原則進行了理論上的梳理，指出“思維的放射性結構打破了語言信息邏輯的線性化模式，更為直觀自然地放映了關鍵概念間的合適聯系，通過刺激平衡的手段來達到功能平衡的效果，從而成為語言習得者內部信息加工程序的鮮明、重要的外化形式?！盵17]2004年，趙國慶和陸志堅從產生淵源、應用領域、整合的可能性等角度對思維導圖與概念圖進行了對比分析[18]，進一步明確了思維導圖的概念，標志著中國思維導圖研究的真正開始。

隨著信息化時代的到來，為了提高繪圖的效率，出現了很多的基于思維導圖原理的計算機軟件，如imindmap、Mindmanager、Mindmapper、FreeMind等等。國內相關的論文中主要介紹的是Mindmanager是在國內的研究論文中出現最多的一款軟件[19]，并且將其應用與專題網站的導圖系統設計[20]，出現了基于思維導圖原理設計的可視化詞典[21]，建立了信息技術協同感知模型[22]。思維導圖在教學方面的研究主要集中于各種學科的教學設計、教學與思維導圖結合方法的探索和知識管理領域等各個方面，并且關于學科教學設計其研究思路幾乎變成了一個固有的模式，包括：先介紹思維導圖的相關知識，包括定義，淵源，特點，制作方法，然后放到具體的學科教學中，并給出相關導圖事例，然后得出可以提高教師教學以及學生學習效率的結論，基本上的研究大都是證明思維導圖是一種很有效的教學策略[23]。如今英國已經把思維導圖作為國民中小學的必修課程，新加坡、韓國、日本、德國、美國等國家的教育教學機構也已經開始對該課題進行研究和探索。[24]在過去十年的研究里，研究者主要關注了如下三個方面的問題，第一，思維導圖應用的學科教學的有效性問題；第二，思維導圖的輔助教學設計問題。思維導圖可以有效地組織和導航網絡內容和文檔，其可以作為一種有效的教學設計支持工具，幫助設計者實現預期目標[25]。研究問題時，思維導圖不僅有利于表現思路，還有利于清晰地表示各個小問題的序列。魏小山和袁健[26]在高中信息技術課程的教學設計實踐應用研究中也認為，思維導圖作為教學設計工具使一種有效的教育技術手段，有助于激發學生參與教學活動，有利于學習者之間實現對所學知識的共同構建；第三，思維導圖作為教學策略的問題。思維導圖作為一種教學策略不僅能夠激發學生學習熱情和興趣，與此同時還能夠使他們利用圖形和色彩表達自己的想法。[27]

（三）問題背景

物理這一門理科性的科目，學生在學習知識的過程中，都會感到難以理解， 十分難以掌握知識，學生在學習的過程中，總結歸納的能力很重要，很多老師在教學中傾向于將知識歸納好后教授給學生，使學生逐漸喪失了獨立思考的能力，這樣灌輸培養出來的學生其創造力的消失是必然的。因此思維導圖在物理教學過程中的應用就非常必要，教師通過思維導圖與課堂教學的融合，吸引學生對物理學習的興趣，提高學生學習的效率。

物理實踐性教學現狀。在中學物理的教學中，物理教師經常有這樣的體會：在初二物理上半學期的教學中，學生的成績都很好，而在初二下學期時，有很多同學的物理成績在下降，并且很多學生在初二下學期的學習興趣也在下降，直接影響初三物理的學習。其中的原因是多方面的，但最重要的一點使因為初二物理上下學期教材內容體現的思維方式不同。上學期基本是一些現象性的知識，很多學生采取識記的形式來學習，下學期卻跳躍到要用發散思維的學習方式學習。學生由于沒有快速地轉變思維方式而備受困擾[28]。

目前，初中物理教育偏重于物理現象的講解記憶，導致學生更多是用學習文科的方法來學習物理，動手能力不足，思維能力較差，這對以后的高中物理學習是非不利，主觀上使由于思想上不夠重視思維能力的訓練，初中物理教學仍然偏重于過去那種死板的課堂教學形式，滿堂教，滿堂灌，缺少新鮮活潑的思維能力訓練。客觀上，受學科要求，考試模式影響，現有的資源沒有被充分利用，初中階段的學生偏重感性認識，初中物理在知識安排上注重物理現象的分析記憶，中考物理科的考試內容大多數為記憶內容，所有這些現象，都是重“記憶”而輕“思維”。[29]第三為教學“偏離跑道”現象，就物理學科來說嗎，它使一門以實驗為基礎的學科，物理學研究的對象具有極大的普遍性，它的基本理論滲透到自然科學中的許多領域，應用于生產技術的各個部門，它使一切自然科學和工程技術的基礎，“偏離跑道”現象也就是偏離學科認知規律，這是目前初中物理教學過程中普遍存在的一個大問題。[30]

二、思維導圖在物理教學中的應用

（一）利用思維導圖開展物理實踐性教學

開展物理實踐性教學，重要的手段就是利用思維導圖，應該做到以下幾個方面

（1）了解思維導圖的特點

利用思維導圖進行分析記錄，思路會更加清晰，同時思維導圖的維澤要求簡單，易于操作，它不需要復雜的專業知識，可以快速地掌握。同時它可以幫助我們系統、全面地掌握知識，在進行復習的時候，減少知識的缺漏與斷層，再者，它不需要增添新的設備，只要思想稍作轉變就夠了。[31]

（2）轉變教學模式

思維導圖要在初中物理實踐教學中應用起來，教師就需要轉變教學模式，摒除傳統的“喂養式”教學，讓學生作為教學中的主題，安排教學活動時應該將教學內容與學生的需求結合起來。思維導圖可以幫助學生理清每堂課的學習脈絡和思維，告訴學生課堂教學的主要目標[32]，使學生能夠跟著老師的發散性思維去接受知識、理解知識、消化知識。同時教師在教學中善于用思維導圖的教學模式，能夠引導學生找到課堂重點，課后能用自身的能力再通過導圖，通過自己的能力進行復習、回顧，自己進行再一步的思考，讓學生在自主的探索過程中獲取更多的物理知識，養成發散性思維的素養。[33]

（3）提高師資建設

雖然目前課堂的主體逐步成為以學生為主，但師資的力量在教育建設中還是非常關鍵的，因此教師應當把握好思維導圖教學的關鍵點，在教學過程中要逐步引導學生用思維導圖的方式去拓展自身思維，去靈活地掌握知識，同時也要讓學生明白物理學習中，思維方式是十分關鍵的點。[34]

（4）轉變教學方式，強化實踐性教學

實踐性教學強調“實踐性”，并且需要“強化”，即反復實踐，在實踐中破舊立新，轉變舊的教學方式為新的教學方式，只有強化，才能收到預期的效果。一是邊學習邊從操作。教師在講授每一項物理基礎知識時，可以讓學生動手做幾個簡單的實驗，活躍了氣氛，然后再從實驗現象過度到理論知識的教授。二使利用思維導圖，在利用思維導圖的過程中增加學生的理性分析能力，從而提高學生的科學素質。隨著科學技術的不斷發展，高科技設備不斷引入教學設施，多媒體教學已成為實踐性教學的最先進，最直觀的教學手段，這就需要教師要結合課堂教學制作一些教學課件，作為補助。[35]

（二）思維導圖的應用實例

思維導圖在應用的過程中，會顯示出擴散的結構，下面以初中福利的求解公式為例，列出傳統板書和思維導圖的板書如圖1所示。由圖1可以看出，兩者呈現的方式是有差別的，在結構上，傳統的呈現的方式是結構層次使垂直的、扁平的、直線的；思維導圖的結構層次使發散的、立體的、開放的；其次在功能上，傳統的呈現方式順序強，能體現知識的縱向聯系；而思維導圖的發散性強，既能體現知識的縱向聯系，也能體現知識的橫向聯系，其結構明了，符合人們的思維習慣，易于理解，便于記憶。[36]

三、思維導圖在物理教學中的前景展望及不足

（一）前景展望

思維導圖既是一個學習和思考的工具，也是一種思維方式，一種放射狀、開放式的發散思維方式。學習者可以通過運用思維導圖突破習慣性的橫向、縱向思考模式。教學者可以把思維導圖運用到物理教學中，培養學生的發散性思維，通過不斷的訓練，進行優化教與學。[37]

運用思維導圖將視域融合可視化，發揮其整體把握信息和激發思維的功能，將有助于探明視域融合基礎、溝通對話者知識背景、豐滿融合過程、引導融合方向、呈現融合效果、生發新知領域，為教育性視域融合的有效實施提供策略性參考。[38]

思維導圖方式將逐步地應用在物理教學過程中，提高學生的思維能力以及學生的創新能力，同時打破物理在大多數人思維里無聊、繁瑣的固有思想，促進物理學科更好地發展，促進物理學科有更多的創新，改善物理學科少創新的現狀，降低學生對物理的模式化了解。同時結合信息化技術，思維導圖更能從多個方面滲透給學生，使學生潛移默化地接受利用思維導圖學習的習慣。

（二）不足

思維導圖還存在許多不足，如理論創新性不強，國內應用范圍狹窄，缺乏比較研究，特別是學科間思維導圖的應用比較，[39]通過學科間的比較，才能突出思維導圖在物理范圍中還有何益處可以汲取。

四、結語

思維導圖作為教育教學中的一個“工具”，它有著概念圖等傳統的圖標類不同的作用，不僅會在物理學科中得到廣泛的應用，在其他學科也會廣泛地利用思維導圖，在將來的教育教學中，思維導圖式教學必將成為一種最廣泛的教學方式。

自上個世紀至今，思維導圖這個概念的從進入人類視野，

再到對其概念的辨析，在到在教育教學過程中的應用，軟件的開發發展等一系列階段，越來越多的人關注著它，相信在不就，思維導圖視域將不斷地被擴充，也會被更多不同的領域所應用。

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