概念網(wǎng)絡圖在高中物理教學中的應用舉例

黃紅燕

【摘 要】通過對概念網(wǎng)絡圖相應理論進行分析，以舉例方式就其在高中物理教學當中的應用及效果予以探討，為相關教學研究提供理論支撐。

【關鍵詞】高中物理 概念網(wǎng)絡圖 機械能守恒定律 應用

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2016）08B-0152-02

物理概念作為物理學框架的基礎構成元素，在物理知識學習過程中，通過將之予以掌握，乃是學好物理的重要前提。諾瓦克教授于20世紀60年代首次提出概念圖，概念圖作為一種對知識予以組織及表征的重要工具，伴隨其應用效果的有效性，已經(jīng)得到人們的高度重視和廣泛應用。對于概念圖而言，其在教學中所具有的促進作用主要表現(xiàn)在三方面，即評價策略、學習策略及教學策略。

一、概念網(wǎng)絡圖理論概述

1984年，著名教育學家諾瓦克將概念圖給予了充分表述，即概念圖就是用來對知識進行組織及表征的相應工具，是一種將科學命題作為其主要形式，就各個概念之間所存在的聯(lián)系及意義予以顯示的一種工具，概念圖可通過運用具體事例，對所表述的知識內(nèi)容加以明確說明，進而運用有機形式和途徑將全部基本概念予以連接的一種網(wǎng)絡圖。概念圖應用在定義方面就是運用數(shù)學圖論理論把有關定義有機地聯(lián)結起來，其實質(zhì)就是通過節(jié)點把概念之間關系進行表達的網(wǎng)絡圖。針對各個給定圖而言，其中各個圓圈（方框）當中的概念，均與網(wǎng)絡當中的各個節(jié)點相對應，而在各個圓圈之間，則運用連接詞將其緊密連接起來，而此種線則對網(wǎng)絡中的連線予以對應。依據(jù)網(wǎng)絡圖，不僅能夠對圖中各個概念的度進行分析，還可對諸如集聚系數(shù)等與之相關的拓撲參量進行分析。對于度的大小而言，其所表示的乃是與某概念存在相應關系的概念的多少；對于集聚系數(shù)相應含義而言，則表示為若其值與 1 越接近，則表明其與它的相近“鄰居”抱成一團的緊密程度則會越深，二者之間所具有的關系也越發(fā)緊密；反之，其值與零越接近，則表明其和它的“鄰居”之間的關系越發(fā)疏遠。而與之形成對應的網(wǎng)絡圖當中，可將各個概念的集聚系數(shù)及度進行計算，從中將那些比較大的集聚系數(shù)及度予以找出。若存在的度越大，則表明其和與之存在關系的相應概念則越多；對于集聚系數(shù)而言，則其值越大則顯示其與周圍概念之間在關系上就會越發(fā)緊密。因此，對“圖”當中的概念的重要性及概念之間在關系方面的遠近程度等分析，對我們更好地開展教學具有很大幫助。

二、高中物理教學中概念網(wǎng)絡圖的有效應用

物理學科與一些學科相比較，它的理論性比較高，也比較抽象，為了更好地搞好物理教學，物理教師要善于運用各種方法開展形式多樣的教學活動。現(xiàn)以《機械能守恒定律》為例，闡述運用概念網(wǎng)絡圖開展教學活動的方法。

繪制機械能守恒定律概念網(wǎng)絡圖（如圖1所示），然后將那些集聚系數(shù)最大及邊數(shù)最多的概念予以找出。無論是勢能還是動能，從圖中可知，這兩個概念均存在有五條邊，另外，二者還具有相等的集聚系數(shù)，同時考慮之前所學的相應動能定理，因此，在此節(jié)課的講授方面，則從動能著手。然后則向勢能與動能之間相應轉化予以過渡，并運用抽象手法將一個機械能守恒模型予以獲取，在對其利用之前，則運用勢能及動能將機械能守恒完成推導，此時，便可實現(xiàn)本節(jié)課所教授內(nèi)容的過渡。

教學過程：

針對物體從A運動至B相應情況，讓學生將A和B兩點動能分別寫出，然后則將此過程動能方面所存在的變化量寫出來，此時，便可就動能概念進行講解，然后引導學生，就動能之所以發(fā)生改變的具體原因進行思考，以此向合外力做功實施過渡。基于此過程，僅存在重力做功，而相對高度（位移）乘以重力便可得到重力勢能。

對于重力勢能而言，其乃是勢能，而勢能則又歸于機械能，此時，講課進程已經(jīng)到了概念網(wǎng)絡圖相應中心交匯處，即整個設計均將此概念網(wǎng)絡圖為相應依據(jù)來開展，在概念網(wǎng)絡當中得以反應的就是此動能為出發(fā)點，以此開始講解，通過講解與之相關的各個概念，經(jīng)環(huán)環(huán)相扣，最終講解的內(nèi)容則又重新轉回到勢能與動能之間相互轉化的軌道上來。

對于機械能而言，其包括兩種，分別為勢能及動能，而在其中將一個限制條件加上，即為彈力或重力做功，且在實施運動當中，所發(fā)生的機械能乃是守恒的，而此便是本節(jié)課所要學習到的新內(nèi)容，即為機械能守恒定律。

教師還可以通過創(chuàng)設情境并提出問題的方式，來達到交融知識的目的，首先讓學生觀看視頻：公園里過山車翻滾的鏡頭及裝樁機重錘下落時的動畫。教師此時提出問題：試分析過山車下落及打樁機重錘下落時能量的是如何轉換的？學生回答道：在重錘自由下落過程中，其重力勢能向動能轉化。經(jīng)光滑斜面不斷下降過程中，過山車的重力勢能則會向動能進行轉化，若上升時，則其動能向重力勢能進行轉化。最后教師回答：當重錘自由下落過程中，其高度越高，則就會存在越大的重力勢能，也就具有越大的落地后動能。

采用概念網(wǎng)絡圖對這節(jié)課進行設計，最終目的在于讓學生就概念與概念之間所存在的關系進行深入了解，并對重要的定律所存在的相應適用條件進行掌握，然后則利用課后練習的方式，對所學內(nèi)容進行收集和反饋，最后利用所反饋出來的相應信息，分析最終的教學效果，利用此種方法和步驟便可較好地加深學生在概念方面的了解，從而更加明了物理知識。

采用概念網(wǎng)絡圖就機械能守恒定律課進行設計，促使學生對概念之間所存在的關系予以清楚了解。運用概念圖方法，不僅能夠讓學生更加清晰及準確地了解物理知識及與之相關的知識，而且可梳理學生的物理知識框架，從而以更為準確、清晰的思路開展新知識的學習，獲取更為豐富和多元的物理知識。

（責編 盧建龍）