智慧腦圖在高中物理專題教學中的應用研究

摘? 要? 開展物理專題教學要做好資源整合、知識歸納、邏輯推理等工作，而思維導圖作為可視化的學習工具，能夠直觀展現物理專題內容的知識重點、邏輯結構，滿足物理學科核心素養的發展要求。乘著智慧校園建設的東風，將思維導圖升級為集導圖、視頻、文本、習題、討論區為一體的智慧腦圖，既可輔助教師開展日常課堂教學，也方便學生課后復習自學，是推動物理學科教學發展新的生長點，也將是助力智慧校園建設的新舉措。

關鍵詞? 智慧校園；思維導圖；智慧腦圖；核心素養；高中物理專題教學

中圖分類號：G633.7? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2022）07-0043-04

0? 引言

教育信息化、網絡化、智慧化成為實現時代教育變革，推進教育現代化的有力抓手。當前，智慧校園建設方興未艾，智慧課堂教學穩步推進，智慧學校基礎軟硬件設施建設不斷推進，基本實現在校師生人手有終端、教學有智慧的良好局面。然而，智慧校園建設還有很大的進步空間，教育同仁還需撲下身子，努力鉆研智慧教育。蓬勃發展的互聯網產業以物理學的發展為先導，而作為高中核心課程之一的物理學科理應把握時代變革的脈搏，接軌科學技術前沿，擁抱移動互聯，積極推動物理智慧教學；同時，注重融合傳統教學手法，大膽創新，勇于探索智慧教學新模式，為智慧校園建設貢獻力量。

思維導圖是可視化的物理教學輔助工具，無數學者不斷地研究、探索和優化，使其符合高中學生認知規律，幫助學生理清知識脈絡，實現物理知識點的有效銜接，尤其對于科學化、系統化、全面化要求較高的高中物理專題學習優勢明顯。新時期，不僅要利用思維導圖促進高中物理教學再提升，更要與時俱進，緊隨物理教學的發展步伐，升級思維導圖教學模式，形成智慧腦圖，助力物理專題教學高效開展。

1? 思維導圖潛在優勢能夠滿足高中物理教育教學的目標要求

1.1? 思維導圖的自身特質能夠引導學生物理學科核心素養的養成

物理核心素養主要由物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任四個方面構成，繪制思維導圖的過程能夠在無形中培養學生物理核心素養[1]。思維導圖以知識要點為節點，通過樹狀類圖形將新知識與舊知識建立緊密聯系，深化學生對物理核心概念的理解和物理原理的靈活應用，強化學生對物理觀念的認識。在構建思維導圖的過程中，不是對物理知識或概念簡單羅列，而是要根據物理知識內在的邏輯關系、因果關系、遞推關系等條件，循序漸進地對所學知識進行推理論證，幫助學生理順知識點、概念間的內在規律與聯系，提高學生科學思考和解決問題的能力，培養學生的科學思維。在繪制思維導圖時，要求學生能夠收集、處理物理信息，分析、解決繪制過程中遇到的問題。學生可以獨立思考，也可以組成團隊，發揮團隊力量共同繪制導圖，對物理問題開展科學探究。制作思維導圖時，學生應當秉持嚴肅認真的態度，不能把繪圖當作游戲，而應該把探尋科學本質當作繪圖動機，自覺養成科學的態度與責任[2]。

1.2? 思維導圖能夠輔助學生參與高中物理專題學習

設計高中物理專題教學時，要依據知識點屬性進行歸納提煉，整理成同一性質特征的主題單元教學課程。開展教學時，既可以針對學生必須掌握的重難點，也可以針對學生已經學過的知識進行復習強化，幫助學生解決學習過程中遇到的困難與問題，為學生梳理知識、查漏補缺，從而引導學生構建物理學習的知識框架[3]。思維導圖最大的優勢就在于能夠梳理知識，幫助學生在腦海中形成對物理知識全面、系統的理解，在大腦中勾勒思維圖像。結合物理思想繪制出來的思維導圖，課程重難點突出，知識脈絡清晰，既可以用作新課教學，幫助學生記憶新知識，也可以用于復習，幫助學生溫故知新，消化吸收學過的教學內容。同時，思維導圖中還可以附錄一些物理專項習題，指導學生開展針對性練習，鞏固所學知識，強化物理原理的應用。思維導圖的特性符合學生物理專題學習的需求，結合傳統教學手段，能夠提升高中物理專題教學效率，增強學生大腦活力，發散學生思維，成為專題教學的輔助工具[4]。

1.3? 思維導圖具備升級為智慧腦圖的軟硬條件

傳統思維導圖多是要求學生手繪、書寫知識要點，從而構建知識脈絡，形成輔助學生理解與記憶的思維圖像。雖然傳統思維導圖結構緊密、形象直觀，但是功能略顯單一、不夠立體多樣。而設想升級形成的智慧腦圖，則強調借助智慧校園建設平臺，運用移動互聯的創新技術，打造集聚文字、圖片、聲音、視頻、軟件等多重元素的綜合化、立體化、智慧化的思維導圖，幫助學生多角度、廣視野學習物理知識，輔助教師開展物理授課。當前，智慧校園建設歷經資金投入、技術加強、教師培訓、實踐教學等關鍵環節，軟硬件得到顯著提升，實現了教師、學生人手一部平板電腦，同時合作企業為學校開展智慧課堂教學提供技術服務與后勤保障，具備將思維導圖升級為智慧腦圖的信息技術條件。

在信息化教學領域，高中物理學科經過多年深耕，積累了大量在線資源，包括教學設計、多媒體課件、習題試卷、答疑解析、教學視頻等豐富網絡素材；并且諸如智學網、網易云課堂、學科網、省級基礎教育資源應用平臺等各大網絡教學媒體如火如荼地發展，為智慧腦圖的開發繪制提供了保障。

2? 智慧腦圖在物理教學中的應用策略

2.1? 引導學生運用平板APP獨立繪制智慧腦圖

智慧校園建設為每一位學生提供硬件保障，學生人手一部平板電腦，方便運用平板APP繪制智慧腦圖。應用市場可選擇的思維導圖軟件種類繁多，支持PC、手機、平板多場景使用，操作便捷。常用的思維導圖繪制APP有XMind、MindMaster、Mind-Line、印象筆記等，這些軟件在應用市場可以直接下載。各類軟件都提供使用說明，有利于學生快速掌握應用技巧。教師只需要引導學生把物理知識、思想、原理繪制在一張圖中即可，形成符合學生理解的簡易版智慧腦圖。下面借助XMind軟件，以“萬有引力與宇宙航行”這一專題為例，一起探究思維導圖繪制，智慧腦圖如圖1所示。

打開XMind軟件之后創建一個“萬有引力與宇宙航行”主題，然后以課時為分類標準，分別列出“行星的運動”“萬有引力定律”“萬有引力理論成就”“宇宙航行”四個子主題，隨后在子主題后列出每節課的主要內容。比如“行星的運動”這一節主要講述開普勒三定律，可以把開普勒三定律主要內容與公式展示出來，對需要重點突出的部分添加虛線或填充色彩強調標識，如開普勒定律的理想化處理方法，添加一條引導線。

在繪制智慧腦圖時，需要注意一些事項。小標題分類方法很多，文中舉例是以傳統章節為分類依據，適合學生學習新知識時使用，而學生繪制時建議以具體需求為分類依據。例如：為了復習考試，可以以知識點為分類標準；為了查漏補缺，可以按照同類錯題作為分類標準。教師在引導學生繪制智慧腦圖時，一定要向學生多強調必須弄清知識點之間的聯系，需要推導的公式應當親自動手推一推，需要理解的定律要熟悉定律探究過程，避免學生機械地制作知識圖。繪制智慧腦圖時，學生要處理大量的文字與圖片，耗費大量精力，這是得不償失的。教師可以把教學設計、多媒體課件、測試習題分享給學生，學生可以使用教師分享的知識內容，按照自己的繪制思路和學習要求，直接復制粘貼形成自己的智慧腦圖，減少不必要的工作量。

2.2? 創作智慧腦圖，助力智慧課堂教育教學

教師可以依據教學需要運用計算機繪制智慧腦圖，從形式上看，這個腦圖和傳統思維導圖沒有太多差別，而教師要完成的任務就是豐富腦圖內涵。腦圖中每個知識節點背后都可以添加鏈接，點擊知識節點就可以進入鏈接網頁窗口，窗口中可以包含很多內容。例如：添加一些講解知識點的視頻，附帶詳細梳理知識點的教學設計，提供用于鞏固知識點的專項練習。同時，還可以在窗口內部設置討論區，讓學生在討論區發表言論，提一些關于知識點理解的疑難問題和改進意見，加強師生溝通交流，形成腦圖反饋機制。腦圖中還應注意數據搜集與統計，搜集學習情況、視頻觀看率、練習頻次、疑難困惑等學生的使用信息，運用大數據分析學情，幫助教師針對學生開展個性化教學輔導。下面以“萬有引力與宇宙航行”專題下“宇宙航行”為例，展示智慧腦圖設計思路，如圖2所示。

“宇宙航行”這節有三個知識重點，包括宇宙速度、人造地球衛星、多星模型，腦圖要把這三個知識點的要點部分呈現出來，同時通過附帶鏈接實現知識精講。比如繪制宇宙速度腦圖時，要闡述三個宇宙速度定義、意義、應用，當點擊宇宙速度節點時可以打開鏈接窗口，里面包含宇宙速度視頻精講，視頻內容可以是宇宙速度理論研究、宇宙速度與發射人造衛星、宇宙速度與逃離地球、太陽系等科普探究類視頻。學生觀看這些視頻，可以豐富對宇宙的認知，激發探索宇宙的熱情，塑造科學探究的精神；可以加強物理理論學習與科學實踐聯系，培養科學思維；可以鼓勵有志學生努力學習，立下航天報國的志愿，升華科學態度與責任[5]。

宇宙速度腦圖中要附錄詳細的教學設計、案例分析等文本，方便學生隨時查看，強化學生對物理知識的識記與理解，深化學生對物理觀念的認識。同時，后面還要附錄宇宙速度相關習題，可以是典型例題，引導學生對知識的理解；也可以是高考真題，幫助學生熟悉高考考查要點；還可以是創新題型，用來提高學生解決新問題的能力。一系列精心準備的習題，能夠很好地鞏固學生所學知識。通過添加微視頻、教學文本、課后習題、討論區，思維導圖不再是孤立的圖片，而是一幅立體式、多功能、可互動的智慧腦圖，帶給學生邏輯性、系統性的學習體驗。

2.3? 多方通力合作，助力智慧腦圖開發與應用

開發智慧腦圖的理論研究、資源儲備等條件已經成熟，教師、企業、學校要通力合作，落實智慧腦圖構建。教師作為教學實踐的主體，繪制智慧腦圖的主要責任人，需要參與智慧腦圖繪制全過程，完成導圖繪制、視頻編輯、文本上傳、習題精選、討論答疑等任務。企業需要協助教師搭建網頁平臺，提供視頻輸入接口、文本展示窗口、習題推送服務、討論區管理等，把以往積累的教學資源充分利用起來，將智慧腦圖構建融入智慧校園平臺建設中，實現自身創新進步。學校是智慧校園建設的主力軍，智慧腦圖發展離不開學校的支持。學校應主動擁抱創新，積極為智慧校園建設貢獻力量，把智慧腦圖構建作為智慧課堂建設新的突破口，積極動員教師參與探究，鼓勵學生學習智慧腦圖，促進智慧校園建設取得創新突破。相信教師、企業、學校共同發力，定能實現智慧腦圖促教學的良好局面。

3? 結束語

智慧腦圖作為思維導圖的升級版，能夠發揮思維導圖的優勢，高效利用以往儲備的教學資源，形成綜合性、智慧性的物理學習輔助工具，帶給學生全方位、立體式的學習體驗，有效促進高中物理專題教學。

參考文獻

[1] 中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[2] 陸永華.指向物理核心素養的“主線”深度教學實踐研究： 以電磁感應單桿模型微專題復習為例[J].物理教師，2020，41（9）：19-23.

[3] 涂后勝.高考物理復習專題設計的探討[J].中學物理，2013，31（19）：26.

[4] 艾靜，熊建文.思維導圖在高中物理綜合性問題分析中的應用[J].物理教師，2013，34（9）：28-30.

[5] 張文卿.運用思維導圖開展高中物理單元教學設計[J].物理教師，2017，38（11）：9-14.

*項目來源：蚌埠市2020年“高三教育教學質量提升研究”專項課題“高三物理專項題型深度講評策略研究”（項目編號：〔2020〕ZX044）。

作者：閆翔，蚌埠第三中學，中學二級教師，研究方向為信息技術在高中物理教學中的應用（233000）。