思維導(dǎo)圖在初中物理解題中的應(yīng)用

張 程

(無(wú)錫市輔成實(shí)驗(yàn)學(xué)校,江蘇 無(wú)錫 214001)

思維導(dǎo)圖是一種圖形化、視覺(jué)化的高效思維工具,結(jié)合邏輯、順序、文字、圖像、顏色、空間、整體等要素,可以將各種知識(shí)和信息簡(jiǎn)化成一張圖表.教師在指導(dǎo)學(xué)生使用思維導(dǎo)圖時(shí),要運(yùn)用新穎有趣的教學(xué)方法,讓他們?cè)诓粩嗑毩?xí)中不僅學(xué)會(huì)如何繪制思維導(dǎo)圖,更能從中鍛煉物理思維,進(jìn)而提升物理學(xué)科核心素養(yǎng).

1 找準(zhǔn)思維導(dǎo)圖中心,挖掘題目枝干

在解物理題目時(shí),我們首先要做的就是讀題,解析題目的枝干是什么含義,涉及到什么方面的知識(shí),這樣才能在解題時(shí)熟練調(diào)用知識(shí),所以在列思維導(dǎo)圖時(shí),就要對(duì)著題目找準(zhǔn)知識(shí)中心,由中心發(fā)散,由點(diǎn)到面,這樣才能更好地梳理思路解決問(wèn)題[1].

例1一輛汽車(chē)以20 m/s的速度行駛了10 s,求汽車(chē)一共行駛了多少路程?首先,教師要帶領(lǐng)學(xué)生一起找準(zhǔn)導(dǎo)圖的中心,教師可以提問(wèn):“同學(xué)們知道這道題目在考我們哪一塊的知識(shí)嗎?”學(xué)生可以很快回答出這道題目主要考查的是物體運(yùn)動(dòng)問(wèn)題,所以他們就要先將“物體運(yùn)動(dòng)問(wèn)題”寫(xiě)在導(dǎo)圖的中間.找出中心后,教師引領(lǐng)學(xué)生繼續(xù)讀題,讓他們找出題目中已知的條件和待求的量,作為中心的兩條支線.在“已知”這條線中,學(xué)生將題目語(yǔ)句提煉成一個(gè)個(gè)物理量,如“汽車(chē)以20 m/s的速度”就可以寫(xiě)成“汽車(chē)運(yùn)動(dòng)速度v=20 m/s”,“行駛了10 s”寫(xiě)成“行駛的時(shí)間t=10 s”;在待求這條線中,學(xué)生就要寫(xiě)上未知的量,即“汽車(chē)行駛的路程s=?”在這道題目中,他們要快速回憶物體路程的運(yùn)動(dòng)公式,即s=vt,并將其列入已知這條支線中(見(jiàn)圖1),在思維導(dǎo)圖的指導(dǎo)下,學(xué)生即可在題目下方寫(xiě)出正確答案:s=vt=20×10=200 m.這道題目由運(yùn)動(dòng)問(wèn)題這個(gè)中心點(diǎn)發(fā)散到時(shí)間、速度、路程等要素,又由這些要素匯聚成運(yùn)動(dòng)問(wèn)題,學(xué)生掌握思維導(dǎo)圖的畫(huà)法,便可以快速解答.

圖1 樹(shù)形思維導(dǎo)圖

在主觀解答題中,以思維導(dǎo)圖理清題干是一種重要的方法,在客觀選擇題中,這種方法更是快速高效,除了題干可以提供許多信息,有時(shí)題肢也能提供重要的解題信息,學(xué)生將這些信息整理在已知的支線中,會(huì)得到意想不到的收獲,并且快速得到解題思路.

2 劃分思維導(dǎo)圖層級(jí),反向解決問(wèn)題

思維導(dǎo)圖簡(jiǎn)單清晰的一個(gè)重要原因是層級(jí)分明,遇到稍微復(fù)雜的物理題目,學(xué)生往往會(huì)出現(xiàn)抓不住重點(diǎn)問(wèn)題,有時(shí)感覺(jué)有效信息很少,有時(shí)感覺(jué)有效信息過(guò)多,不知從何下手,此時(shí),一張層級(jí)分明的思維導(dǎo)圖就能解決問(wèn)題.教師可以打破固定思維模式,利用思維導(dǎo)圖教授學(xué)生反向解決問(wèn)題.

例如,在物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)題中,一般題目會(huì)給出背景、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)步驟等,讓學(xué)生根據(jù)這些信息進(jìn)行計(jì)算.

例2小明在實(shí)驗(yàn)室選擇了符合實(shí)驗(yàn)要求的器材探究“通過(guò)電阻的電流與電阻兩端電壓的關(guān)系”,并畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖.他的實(shí)驗(yàn)步驟如下:

①按照電路圖連接電路;

②調(diào)節(jié)電阻箱的阻值為R1,閉合開(kāi)關(guān)S,移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片到某一位置,用電壓表測(cè)量R1兩端的電壓U1、用電流表測(cè)量通過(guò)R1的電流I1,將R1、U1、I1的測(cè)量數(shù)據(jù)記錄在表格中;

③斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S,調(diào)節(jié)電阻箱的阻值為R2,閉合開(kāi)關(guān)S,移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片到另一位置,用電壓表測(cè)量R2兩端的電壓U2、用電流表測(cè)量通過(guò)R2的電流I2,將R2、U2、I2的測(cè)量數(shù)據(jù)記錄在表格中;

④仿照上述步驟,改變4次電阻箱的阻值R,用電壓表測(cè)量R兩端的電壓U、用電流表測(cè)量通過(guò)R的電流I,將R、U、I的測(cè)量數(shù)據(jù)記錄在表格中.

根據(jù)以上敘述,回答下列一系列問(wèn)題.這樣的綜合題題目的信息量非常大,此時(shí)根據(jù)題目列出的信息正向繪制思維導(dǎo)圖不太實(shí)用,教師可以反向教學(xué),先讓學(xué)生將這方面的知識(shí)以思維導(dǎo)圖的的方式列出來(lái),再去用題目對(duì)應(yīng)知識(shí)來(lái)解決,這樣就會(huì)簡(jiǎn)單明了.首先,這個(gè)題目涉及到的知識(shí)是電學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí),教師引導(dǎo)學(xué)生將這類(lèi)問(wèn)題先分為四個(gè)層級(jí).第一層級(jí):一是分析電壓、電流、電阻的關(guān)系,二是用電流表與電壓表測(cè)量電阻,三是測(cè)定燈泡功率;第二層級(jí):實(shí)驗(yàn)的目的,即由電流與電壓、電阻的關(guān)系推導(dǎo)出歐姆定律;第三層級(jí):實(shí)驗(yàn)原理;第四層級(jí):操作步驟.按照這樣的層級(jí)列好思維導(dǎo)圖(見(jiàn)圖2),學(xué)生在解題時(shí)只要對(duì)應(yīng)題目找到其相關(guān)的方面,就可以調(diào)動(dòng)這一層級(jí)的知識(shí),不用受其他因素的干擾.

圖2 多重流程思維導(dǎo)圖

隨著物理知識(shí)越來(lái)越復(fù)雜,很多題目在解答時(shí)不局限于一個(gè)點(diǎn),而在于整個(gè)面,它可以涉及多個(gè)知識(shí)點(diǎn),看起來(lái)十分繁瑣,但其實(shí)抽絲剝繭后就可以發(fā)現(xiàn),這些錯(cuò)綜復(fù)雜的題目還是得回歸到最基本的模型.反向解題,先列出層級(jí)分明的思維導(dǎo)圖,再根據(jù)導(dǎo)圖調(diào)取知識(shí)即可化繁為簡(jiǎn).

3 優(yōu)化思維導(dǎo)圖細(xì)節(jié),匯總解題知識(shí)

思維導(dǎo)圖是可以重復(fù)利用的資源,解題前列出的思維導(dǎo)圖起到輔助解題的作用,解完題之后這些導(dǎo)圖就成為總結(jié)復(fù)習(xí)的資料[2].此后遇到類(lèi)似的問(wèn)題時(shí),學(xué)生可以不斷添加知識(shí)點(diǎn),優(yōu)化導(dǎo)圖細(xì)節(jié),更好地匯總解題知識(shí),每次添加與完善都是復(fù)習(xí)的過(guò)程,可以幫助學(xué)生不斷鞏固,提高知識(shí)運(yùn)用的熟練程度.

例3在一個(gè)斜面上,已知木箱A重G=400 N,工人用F=75 N的拉力,將木箱從斜面底部勻速拉到頂端,斜面長(zhǎng)s=4 m,斜面高h(yuǎn)=0.5 m,求:(1)斜面的機(jī)械效率;(2)所做的額外功.這道題考的是物體運(yùn)動(dòng)受力與做功的問(wèn)題,根據(jù)思維導(dǎo)圖從上到下列出已知信息:木箱重G=400 N,拉力F=75 N,斜面長(zhǎng)s=4 m,高h(yuǎn)=0.5 m,有用功W=Gh,總功W總=Fs,機(jī)械效率為W有用/W總×100%,未知是斜面的機(jī)械效率和所做的額外功.繪制思維導(dǎo)圖如圖3,解題后,學(xué)生就可以進(jìn)行提煉,將其中通用的知識(shí)點(diǎn)單獨(dú)列出來(lái),重新整理成一個(gè)新的思維導(dǎo)圖,如這道題目中機(jī)械效率的公式、有用功的求法以及額外功的求法等,當(dāng)然在整理的時(shí)候也要注意細(xì)節(jié),如最簡(jiǎn)單的公式概括在一個(gè)大括號(hào)內(nèi),需要進(jìn)一步推導(dǎo)的公式概括在一個(gè)括號(hào)內(nèi),有多種計(jì)算方法的量概括在一個(gè)括號(hào)內(nèi),并且在標(biāo)記的時(shí)候根據(jù)知識(shí)點(diǎn)的難易程度和自己的記憶程度用不同顏色的筆標(biāo)注出來(lái).以這張思維導(dǎo)圖為基礎(chǔ),此后再遇到類(lèi)似卻又有其他知識(shí)點(diǎn)的題目,學(xué)生就可以不斷添加標(biāo)注,將其匯總在一起.如在一道類(lèi)似的題目中,多加了一小問(wèn),求木箱與斜面之間的摩擦力,學(xué)生就要在導(dǎo)圖中增添摩擦力有關(guān)的知識(shí)點(diǎn),當(dāng)然,為了突出重點(diǎn),可使添加的知識(shí)點(diǎn)更加明顯,教師要教授學(xué)生一些繪制思維導(dǎo)圖的細(xì)節(jié)優(yōu)化方法,如圓圈式、氣泡式、樹(shù)形圖、橋狀圖等.

思維導(dǎo)圖的繪制不是簡(jiǎn)單疊加的過(guò)程,教師要引領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)思維導(dǎo)圖的繪制形式,重難點(diǎn)標(biāo)注方法,優(yōu)化導(dǎo)圖細(xì)節(jié),以幫助他們繪制思維導(dǎo)圖時(shí)條理更加清晰,在不斷優(yōu)化的導(dǎo)圖中復(fù)習(xí)鞏固,解題時(shí)才會(huì)更加游刃有余.

總之,初中物理知識(shí)對(duì)于學(xué)生的思維框架構(gòu)建以及知識(shí)點(diǎn)連接有很高的要求,學(xué)習(xí)繪制思維導(dǎo)圖是鍛煉他們這些能力最好的方法[3].學(xué)生要將解題與思維導(dǎo)圖緊密結(jié)合,用思維導(dǎo)圖指導(dǎo)解題,由解題不斷優(yōu)化思維導(dǎo)圖,以達(dá)到鞏固復(fù)習(xí)的效果.在思維導(dǎo)圖繪制的過(guò)程中,學(xué)生解題的效率和能力自然會(huì)得到提升,攻克物理難題的信心也會(huì)倍增,同時(shí)養(yǎng)成獨(dú)立思考和舉一反三的好習(xí)慣,從而提升學(xué)科素養(yǎng).