淺析思維導圖在高中物理概念教學中的應用

前言：在高中物理教學中，大量物理概念是在對實驗現象抽絲剝繭的分析中總結出來的，是建立在學生具有較強邏輯思維基礎之上的。概念教學比較抽象，學生難以建立形象的概念輪廓。同時物理知識間的內在聯系也抽象深刻，學生對物理概念的聯系沒有深刻的感知。最終導致物理概念教學方法單一，學生的課堂學習味同嚼蠟，索然無味。在物理概念教學中引入思維導圖可以幫助學生理解核心概念，將抽象的知識顯像，建立深層次的知識聯系，形成直觀的知識網絡圖等都具有顯著地幫助。思維導圖以最具認知效果的圖像表征方式，將發散性的思維具體化、可視化的呈現出來，能夠清晰表征各知識點間的層級關系和脈絡聯系。可以激發學生的學習主動性，使學生清晰的對知識進行建構，形成自主的知識網絡體系。

一、思維導圖在物理概念教學中的必要性

傳統的高中物理概念教學常常是通過具體的物理情景引出概念的內容，通過對事物本身或者物理過程進行有意識的分析，從而在學生腦海中形成抽象的物理概念。教學過程只關注概念的內容、條件及使用，對前概念知識（即概念如何形成）和后概念知識（即概念間的深層次聯系）缺乏理解，較少的概念關聯知識也以死記硬背為主，這些都不能引起學生大腦的強反應，缺乏形象化的感知，學生只能形成若干孤立的概念點。

思維導圖作為一種思維工具和思考方式，其突出特點是幫助人們建立一個全面立體的對事物的認知情景。它顯示了所有與核心知識相關聯的內容，同時展示了其層級關系和彼此間的聯系，便于學生理清思維脈絡，梳理思維過程。對內在聯系緊密的高中物理概念教學有非常積極的作用：1.通過思維導圖擺脫了傳統教學法對孤立知識點的教學片面性，使教師可以脫離現有知識層面，站在更高的角度審視關聯知識及其聯系的教學效果，及時調整教學進度與側重點;2.最大限度地活躍了課堂教學環境，提高了學生參與課堂學習，主動與教師互動的的學習積極性，對鍛煉學生思維主動性，提高學生學習興趣有明顯效果。3.思維導圖的制作過程是創造性的實踐活動。創造過程中包含了學生與老師的思維碰撞，知識與知識的交匯貫通，是對學生思考力、想象力和行動力的有益鍛煉。思維導圖的創作過程多角度、多層次地培養了學生的合興素養。

二、思維導圖在教學中的應用策略

（一）引導學生熟悉思維導圖制作過程，確定核心知識和關聯知識

筆者發現，很多學生知道思維導圖，但對于思維導圖的特點和繪制方法并不清楚。因此，教師首先要教授學生繪制思維導圖。基本遵循以下程序：1.確定課堂核心知識、2.確定子知識及其與核心知識的聯系、3.根據各個知識點間的遠近關系來確定思維導圖的層級和線條配置、4.繪制整個思維導圖。

筆者以高中物理的運動學研究為例，核心知識為運動學，引導學生發掘與之關聯的知識點。學生的參與興趣非常高，課堂學習氛圍濃郁，共提出了與運動學相關的知識點十多個。例如：勻速直線運動，勻變速直線運動、勻變速曲線運動、非勻變速運動、非勻變速曲線運動、勻加速直線運動、勻減速直線運動、自由落體運動、豎直上拋運動、平拋運動、勻速圓周運動等等。很明顯這些運動均包含在運動學范疇內，但他們之間存在從屬關系。例如勻變速直線運動包含勻速直線運動、勻加速直線運動和勻減速直線運動，勻變速曲線運動包含平拋運動，非勻變速曲線運動包含勻速圓周運動等。如圖1（運動學原始圖）（使用MindMaster軟件繪制）所示，各知識點如散沙般的無序分布，知識點間的邏輯關系無法體現，需要教師引導學生梳理知識結構，建立知識間的聯系。

（二）幫助學生建立知識結構，繪制思維導圖

雖然多數學生掌握了相當量的知識并能夠熟練應用，卻感覺各知識點雜亂無序，使得學生對物理各概念間的感覺如同散沙般毫無聯系。這里我們首先以城市的道路系統作為形象比喻引導學生，各個知識點就像是標志性建筑，各個建筑之間通過主干道、次干道和巷道相聯系。教師此時需要幫助學生區分主要建筑和次要建筑，它們之間的聯系是主路還是小路，同時梳理出更小巷道及其聯系的微小建筑（小知識點），使學生在腦海中形成清晰的道路交通圖，才能夠繪制出脈絡清晰的思維導圖。

仍以運動學為例，幫助學生梳理各知識點間的層次結構，建立起分層知識節點。如核心知識：運動學;一級知識節點包含：直線運動和曲線運動;二級知識節點包含：勻速直線運動、勻變速直線運動、非勻變速直線運動和勻變速去信啊運動、非勻變速曲線運動;三級知識節點包含：勻加速直線運動和勻減速直線運動;四級知識節點包含：自由落體運動、豎直上拋運動、平拋運動、斜拋運動和勻速圓周運動。按照指示層級構建條縷清晰的思維導圖，才能夠有效地幫助學生掌握知識及其聯系。如圖2（運動學思維導圖）（使用MindMaster軟件繪制）所示。學生由繪制好的思維導圖可以清晰的認識各個運動學基本概念間的從屬關系和邏輯順序。

（三）用思維導圖幫助學生提升物理思維與解題能力

學生掌握思維導圖后，只需要將思維導圖的知識結構、邏輯關系牢記于心，就可以高效掌握物理概念及其聯系并應用于題解。筆者研究發現，掌握了思維導圖的學生在解決物理問題時，往往首先能夠依據題干中的已知條件，憑借思維導圖快速找到關鍵知識和關聯知識，再根據思維導圖尋找已知條件與結果間的邏輯關系，根據兩者在導圖間的層級確定解題的大體步驟和方法，從而達到快速準確解題的目的。

三、思維導圖的應用效果分析

（一）為高中物理課堂教學增添了一種高效的教學方式。

筆者通過對教師使用思維導圖教學法的研究發現，思維導圖從全局考慮，由核心概念衍生出一級、二級概念，以此類推，形成由近及遠的概念知識體系。思維導圖最大限度地提高了課堂教學容量，減輕了教師對各級概念知識關聯性的解釋，極大提高了課堂教學效率。對物理教學提供了非常有益的幫助。

1.變傳統物理教學為可視化物理教學。

思維導圖制作過程即為教學過程，過程中對知識的講解、核心知識的分類、知識層次的分布、關聯知識的認定等將教師的課堂教學內容更加全面和細致的展示出來，再通過圖形、顏色、線條、核心概念和分級概念等元素構成一副完整的思維導圖。整個制作過程將傳統的物理講說式教學變為可視化的教學過程，對教師知識容量和掌握的熟練程度有了新的高要求。

2.由主導者變為參與者

在制作思維導圖的過程中，學生的思維更加豐富和變化，往往脫離教師原有的教學范疇。教師在教學過程中剛開始還能夠按照原有的計劃范圍進行教學，隨著思維導圖的拓展，教師開始適應學生的發散性思維，轉變角色，由主導者變為參與者共同完成創作。但教師仍然要行使必要的職責，需要規范學生的思維廣度和知識缺陷，避免出現脫離知識范疇和錯誤。

3.能夠更加高效的組織教學過程

思維導圖的引入擴大了教師原有的知識籌備范疇，學生的集體參與使教師能夠更加有效的發現學生知識的不足和漏洞，在討論和糾錯的過程中強化知識基礎，拓展了師生的知識范圍。使教學過程不再是教師的獨角戲，課堂真正變成了教與學的交流，教學過程更加高效。

（二）為學生的高效學習提供了多種幫助。

1.改變了傳統的物理概念記憶方式，使物理概念不再割裂開來而是相互關聯，通過對學生學習過程的研究和學習效果的對比發現，思維導圖極大限度地發揮了學生的思維延展性，拓展了學生的知識容量，使學生的學習興趣較傳統教學方式有極大改觀，對概念知識及其聯系的掌握更加形象和牢固，對比學習效果提升明顯。

2.變被動學習為主動學習

傳統物理教學過程中，學生以被動接受教師傳授的知識為主。思維導圖的引入使學生變被動為主動，從圖形到線條，從核心概念到關聯知識，從知識分布到關系遠近，學生都需要主動參與，極大調動了學生的學習主動性和積極性。

3.變單獨學習為團隊學習

原有教學過程中，每個學生都是獨立學習的個體，之間缺乏交流與溝通。而思維導圖的制作過程中每個學生都從不同的角度、方向和方法思考，通過合作探究的學習方式引入集體的智慧，再將結論體現在思維導圖中。這對學生提高合作技巧，培養團隊精神都起到了積極作用。

結語

通過思維導圖在課堂教學中應用的對比研究發現，使用思維導圖的教師在教學上的課堂駕馭能力明顯增強，知識儲備和分析能力提高顯著，教學方法多變，教師與學生的關系更加融洽，課堂討論氛圍濃郁，教學效果明顯。學生通過思維導圖的學習，學習積極性有較大提高，主動學習意識增強，合作學習的意愿與能力顯著增加。學生對于物理知識的思考更賦予邏輯性，對物理深層概念知識的領悟更加深刻，學習成績對比提高顯著。

遺憾的是思維導圖的使用還需要借助專門的軟件，如Mind Master等，學生需要熟悉并掌握使用方式。隨著信息技術的高速發展，思維導圖的制作如果能夠融入常規WPS或者office軟件中，使思維導圖的制作更加簡單和常規化，一定會使高中物理概念教學的效果得到更加顯著地提高。同時，本研究只局限于思維導圖與物理概念教學的研究，隨著思維導圖的逐步推廣，將之融入到物理教學的各個方面，一定能使物理教師的教學與學生的學習效果得到顯著提高。希望能有更多的一線教師和學生能夠熟悉使用思維導圖，將物理學習變的簡單和生動，使物理教與學變得更加有趣和效果顯著。

參考文獻

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本文系2020年度河南省基礎教育教學研究項目《思維導圖在高中物理概念教學中的實踐研究》（JCJYC20061011）研究成果