概念圖在理論力學知識建構中的應用

魏婧　鄭文

摘要：文章將概念圖引入理論力學的教學改革中，遵循三個設計原則，將概念圖設計作為教師的教輔手段和學生的考評方式，組織學生親身參與，發揮學生的主觀能動性，達到知識的深層理解、能力的全面培養和情感的深刻認知。

關鍵詞：概念圖；教學改革；理論力學

0引言

隨著現代科學技術的發展，力學的應用領域已經滲透到各個方面，與此同時也衍生出了很多新興力學學科。理論力學作為各門力學分支的基礎，現廣泛地開展在各大工程類專業的技術基礎課程中。理論力學不僅為學習一系列后續課程奠定基石，還為解決工程問題提供了技術支撐。但是由于理論力學知識體系復雜，知識概念細小且繁多，導致學生在知識點的理解中容易混淆，對知識框架不清晰，影響了教學質量。經過幾年的教學實踐，將概念圖引入理論力學的教學改革過程中，可以取得較好的教學效果。

1概念圖概述

概念圖是20世紀印年代由美國康奈爾大學（Cornell University）的諾瓦克（Joseph D.Novak）教授提出的。狹義的概念圖是表征和組合知識結構的一種工具，通常以圖表形式呈現。上海師范大學黎加厚教授提出了廣義的概念圖，將人腦中的思想、理念等隱形知識用圖表的形式表達出來，將其具體化、可視化，以達到更好的溝通和交流。

通過概念圖可將學生的已掌握知識點與理論力學中的未知知識點建以聯系，便于學生發現自身認知結構與知識結構之間的差異，明確學習目標，完成學習任務。通過連接詞將理論力學的眾多概念連接為命題，并使用符號或注釋加以標注，形成知識層級結構，既有利于學生的感知理解也有助于學生創造力和邏輯思維能力的培養。

2理論力學概念圖設計原則

2.1整體到局部的原則

理論力學概念圖的設計應遵循由整體到局部的原則，按層級結構梳理知識點，明確它們的地位，用連接符號或標注表述清楚相互的關系，以解決課程知識概念雜亂繁多，學生易混淆的問題。從上而下，深度剖析，以剛體的簡單運動為例，設計了如圖l所示的一個層次鮮明的概念圖，其他章節亦可按同樣的原則應用。

2.2相似對比原則

相似對比原則是指將知識點名稱或物理意義相類似的概念進行對比排列。如“二力平衡條件”和“作用力與反作用力原理”，“力矩”與“力偶矩”，“絕對運動”、“相對運動”、“牽連運動”等都是學生易于混淆且理解不清的概念，以“二力平衡條件”和“作用力與反作用力原理”為例設計概念圖如圖2所示，通過相似對比排列，加深學生的印象，達到良好的教學效果。

2.3思維模式的原則

理論力學概念圖的設計還應按照思維模式的原則，遵循學生的慣性思維，有助于知識結構的理解和掌握。以點的運動學為例，按照平時的思維習慣，將概念圖結構框架設計為：“什么是點的運動”-“如何描述點的運動”-“點的運動規律是什么”-“點的運動軌跡分類有哪些”等步驟設計了如圖3所示的概念圖。

總之，依據各章節知識點綜合考慮上述原則，充分利用概念圖的特點，建立易于理解的知識框架，使學生明確學習目標，理清學習內容，合理安排學習活動，提高學習效率。

3概念圖在理論力學教學中的應用

3.1教輔手段

概念圖作為一種表征知識的工具，能以簡明的圖表形式表達課程復雜的知識體系，能具像地描述知識點的含義及關系，做到知識點的整合。圖表的形式相對于純文字，更易于吸引學生的注意力，提高學習的興趣，且直截了當的知識點關系網也易于學生理解和掌握，在教學中起到著重強調的作用，從而提高教學效果，故概念圖也不失為教師教學過程中一種良好的教輔手段。

3.2考評手段

概念圖除了是教師的一種教學手段外，還可以讓學生以個人或者團隊的形式利用word、wps或相關概念圖制作軟件，如Inspiration、MindManager等也參與概念圖的設計。概念圖的設計是建立在對相關知識點的理解、掌握、分析、比較、總結的基礎之上的，在設計過程中，學生間也需對知識體系做到充分的溝通和交流，支持頭腦風暴，集體討論以達到最優的概念圖。這不僅是一個再學習的過程，也是一個訓練思維能力、溝通交流能力和實際操作能力的過程。最終通過所設計的概念圖成果以達到教學考評和能力培養的目標。

4總結

本文將概念圖引入理論力學的教學過程中，一改以往以教師為中心的講授形式，以知識體系的圖表框架和學生親身參與設計的方式，圍繞學生，調動學習的積極性、自主性，促進學生的知識建構，通過概念圖的設計改變學生對知識體系的認知方式，引導學生之間的對話和交流，在鞏固理論力學知識，全面提升理論力學的教學質量的基礎上，培養學生高級思維能力、溝通交流能力和實際操作能力，達到知識、能力、情感的三重目標。概念圖隨著教學實踐的深入開展和完善，必將應用到其他力學課程的教學工作中去。endprint