用思維導圖打開學生的物理思維

王江濤

（河北黃驊中學，河北 黃驊 061100）

思維能力常常會伴隨一個人的一生。高中生雖然基本的思維能力已經發展成熟，但是在根本思維的基礎上借助相應的工具作用（思維導圖）可以進一步促進學生思維能力更上一個臺階。高中物理是高中教育階段學習難度較大的學科，學生除了掌握基本的物理知識之外，更重要的是發展物理思維，培養物理學科核心素養。在此基礎上，筆者通過思維導圖教學方式對學生的物理思維進行有效拓展，主要目的是切實提高學生學習物理的能力。

一、什么是思維導圖

思維導圖在我國教育領域的應用已經有較長的發展歷程，也是廣大教師較為青睞的輔助教學的重要手段。思維導圖主要由一個核心與多個向外放射的知識點的外延組成，在向外放射的過程中需要發散思維再生成更多的知識分支，從而形成一個關聯性的知識網絡圖。思維導圖的應用比較廣泛，除了適用于教師開展教學的各個環節，更適用于學生在學習和復習的過程中。無論是教師在教學時，還是學生在學習時都可以根據自己的需要用自己的方式去繪制思維導圖，因為思維導圖可以將大量的信息表示到一個知識圖形中，有助于對信息的高效記錄和組織，能夠提升使用者的處理能力。當使用者對思維導圖進行繪制時，需要先對內容進行整理和歸納，幫助使用者將零散的、模糊的知識內容變為清晰的知識結構，方便更好地理解。思維導圖在連接、聯想的過程中，用多彩的圖形、主干關鍵詞以及各式各樣的連接線等，將平淡枯燥的內容變得生動形象，把混雜、龐大、零散的知識點匯聚到一張圖上，從而形成一個知識體系，讓人一目了然，從而實現更高效的知識運用。

二、思維導圖對培養學生物理思維的價值體現

培養學生的物理思維能力是高中物理核心素養的內容之一，是學生學好物理的關鍵思維，只有具有嚴謹的物理思維，才能讓學生在以后的物理探究過程中游刃有余。所以，思維導圖對培養學生的物理思維的價值主要體現在以下方面：

（一）有助于學生對高中物理知識的整體把握

物理大致可以分為力學、熱學、電學、光學、聲學這幾大板塊。從初二開始學生逐漸接觸物理知識，初中物理只是對這幾大板塊的初步學習，到了高中物理開始不斷加深，其知識難度和知識層次也逐漸增加。但是，雖然經過多次改版之后的高中物理教材開始以大單元教學進行編排，但是學生在學習過程中還是會被相關聯的知識弄得暈頭轉向，有的時候會將不同定律的表示公式記混淆，因為物理公式的表示符號較多；有的會被復雜的物理應用計算阻斷思維，因為物理計算題太抽象；還有的直接弄混重要的物理概念，因為高中物理涉及的物理概念太多。當利用思維導圖進行教學時，學生面對的這些問題就可以迎刃而解，在一目了然的知識思維導圖下促進學生整體把握高中物理知識，提升物理思維能力。

（二）有利于促進高中生物理建模能力的提升

高中生的物理思維能力離不開其建模能力，通過知識建模達到對高中物理知識的深入理解和應用。但是，高中生學習的目的性較強，主要是為了在高考時能取得較好的成績，所以他們會把較多的精力花費在研究高考題型上，而對高考題型的研究屬于知識學習的后期階段，當學生尚缺乏相應的建模能力就進行后期的高考題型攻克時，會遇到較多的阻力，從而影響后期的總復習效果。所以，高中物理教師想要將培養學生的物理思維中的建模能力貫穿到教學的各個環節，就應先借助思維導圖為學生打下建模基礎，才能為以后的學習提供強有力的思維保障。

（三）可以為高中生以后的物理學習奠定思維基礎

思維導圖在高中物理教學中的應用，是學生一種學習方法的總結，當學生掌握好這一門學習方法之后，在以后的知識學習過程中才可以游刃有余。因為思維導圖的運用不僅可以培養學生的物理思維，而且可以提升學生的物理綜合學習能力，促進學生核心素養的培養。這些都是學生學好物理知識的思維基礎，打好這一基礎才能讓學生在物理知識海洋中自由翱翔。

三、高中物理教學中用思維導圖打開學生物理思維的方法

在高中物理教學中，教師不僅要自己掌握思維導圖教學的方法，還要教會學生學會利用思維導圖提高自主學習能力，所以教師需要將思維導圖輔助學習物理的技巧在教學中不斷滲透，具體可以從以下方面探索：

（一）在高中物理概念教學中應用思維導圖，培養學生的物理發散思維

物理概念是物理知識的基礎，高中物理教材編排上，大都是以先講概念再進行計算和實驗驗證，整個過程都離不開學生對關鍵物理概念的深入理解。傳統的高中物理概念教學大都是教師口頭傳授再加上學生的“死記硬背”式自我消化，較少花費時間去教會學生怎樣理解和記憶物理概念，所以當講了幾節課的知識之后，學生還是沒有理解基礎的概念，從而在后面的知識學習中遇到了較大的阻礙，嚴重影響了學習效果。所以，當我們在開展物理教學時，需要想辦法讓學生在基礎的概念理解上實現突破，這就需要教師利用思維導圖將復雜的、抽象的數學概念簡單化、直觀化，用直觀的圖形表示方式將物理概念呈現出來，在達到精解之后再以此為關鍵主干，進行思維導圖枝干的填充，實現知識發散，給學生建立以物理概念為根基的知識關聯脈絡，促進學生系統化學習，提升思維能力。

例如，在教學高中物理必修一《牛頓運動定律》中的牛頓第三定律這一基本概念時，課本上關于牛頓第三定律的具體敘述為：“兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一條直線上。”對這一概念讀起來不僅拗口，而且理解難度大。所以，教師在講解時可以帶領學生對這一概念的內容進行分析，找到概念的關鍵詞，如“作用力”“反作用力”“相等”“相反”“一條直線”，根據這些關鍵詞指導學生繪制簡單的牛頓第三定律思維導圖，方便學生更好的理解，可以繪制思維導圖如下。這樣清晰的物理概念思維導圖，將概念中蘊含的元素以及理解思路明了地呈現了出來，看上去更直觀，脈絡更清晰，更有助于教師開展下一步的知識講解。

（二）在高中物理原理教學中應用思維導圖，促進學生理解和轉化知識的能力

在高中物理知識結構中，一些固定的原理需要學生熟知，這些原理比較復雜、零散，關聯性不強，如位移和路程的關系原理、拋物線原理、自由落體的原理、摩擦力大小關系的原理、傳送帶的使用原理、自行車運動原理等，每個原理都反映了一個物理知識點，單獨去記憶這些物理原理顯得費時又費力，而且容易記混淆。在教學中我們發現，在這些物理原理知識點中有的并不存在任何聯系，而有的卻有一些關系，這時我們就需要找到這些原理之間的內在關系，并用思維導圖輔助歸納和總結，將有關系的物理原理進行歸納，形成舉一反三的物理，方便學生再遇到同樣的問題的時候，能用同樣的物理原理去解決問題。

例如，在解決摩擦力的原理問題時，在高三物理考試中，關于摩擦力的原理考查的比較多，但是其應用原理都是相貫通的。為了更方便學生能達到舉一反三的學習目的，教師在講到摩擦力的相關原理時，就可以先對用到摩擦力原理的例題進行總結和歸納，然后用思維導圖進行清晰概括。如摩擦力和支持力的關系舉一個典型的例子，并用小動畫展示抬橋時停在橋面上方向的運動視頻；摩擦力大小與物體表面光滑度情況的關系舉一個典型的小例子，用動畫展示在不同表面、在同一助力下小車的運動情況；摩擦力與慣性之間的關系并舉例，用動畫展示突然拉動小車，車上的木樁的運動情況；等等。這些信息都用思維導圖清晰呈現出來，給學生深刻的學習體驗，促進學生理解和對知識的轉化，加強對物理原理的運用，方便后期的知識復習。

（三）在高中物理模型教學中應用思維導圖，培養學生的構圖能力

物理模型是一種思維形態，在高中物理教學中比較常用的模型有對象模型（如質點、點電荷、輕彈簧、剛體、理想氣體等）、過程模型（如勻速直線運動、勻變速直線運動、平拋運動、勻速圓周運動、彈性碰撞、簡諧運動、理想氣體狀態變化等）、結構模型（如原子核式結構模型、液體、氣體、固體、絕緣體、導體等）、模擬模型（如光線、磁場線、電場線等）、條件模型（如真空、勻強磁場、勻強電場等），可以說物理學是物理模型的集合部。所以，教師在日常教學中，要注重明確物理模型的思維內核，忽略次要因素，突出主要因素，使得復雜的實際問題簡單化、直觀化，方便學生完成更為嚴謹的物理猜想和推理，最終實現問題的高效解決。但是，關于物理模型的運用，只通過教師的口頭傳授還遠遠不夠，還需要借助思維導圖來高效實現。對于抽象的物理模型就可以用信息技術工具繪制思維導圖的方式，將模型細化，凸顯出關鍵屬性，來提升學生的科學思維能力。

例如，在構建電場強度的概念模型時，在觀察和分析的基礎上得出，同一個電荷在場源電荷形成的電場中的不同位置受到的電場力大小、方向不同，這個電場力是對應著同一個檢驗電荷的，所以場源電荷周圍不同的位置的電場會有強弱和方向之分。為了讓學生理解這一原理，并通過物理模型提升物理思維能力，教師就可以在教學之后指導學生自主構建模擬模型，引導學生根據電磁場的概念和相關特征繪制出電場線，方便學生將知識轉化成簡單的模型。最后，教師再指導學生用思維導圖對物理模型進行區分和構建，提升學生的構圖能力。

（四）在高中物理科學史教學中應用思維導圖，培養學生的科學精神

高中物理教學離不開物理學發展歷史的教學，物理學史會從根本上激發學生學習和探究物理知識的動力，起到觸動學生內心的作用，從而培養科學探究精神。高中物理的發展歷史是由科學思想、科學方法和學科知識組成，其不僅僅包括諸多物理科學家們研究物理學發展歷史的故事，更重要的是展現了科學家們深入思考與探究的過程。同時，隨著新高考的施行，高中物理高考中對物理學的科學發展歷程也會相應涉及，所以，在高中物理教學中有效滲透物理學發展史具有不可替代的育人作用。為更高效地提高物理教學的效率，最大限度地發揮物理學科學史的育人價值，教師可以充分利用思維導圖的優勢，把科學家們的探究故事、探究過程、探究結果等形成鮮明的對比，促使學生形成用批判性思維解決實際問題的能力。

例如，在教學高中物理力學的發展歷程時，教師可以先用多媒體為學生展示力學的發現歷程，并把物理學家伽利略在力學的相關研究與德國馬德堡半球實驗、英國科學家牛頓三大運動定律以及英國物理學家胡克的胡克定律等進行科學對比，以年齡和人名為關鍵詞構建物理學中力學的發展脈絡思維導圖，方便學生對力學的發展歷史的深入理解，為學生對物理知識的深入探究奠定精神基礎。

（五）在高中物理實驗教學中應用思維導圖，培養學生的物理探究能力

實驗是高中物理教學的重要部分，新高考更加強調學生通過物理實驗提高探究能力的要求。但是，物理實驗步驟比較繁瑣，比較考驗學生的耐力和觀察力。有的學生在參與高中物理實驗時，雖然動手操作實驗沒有什么問題，而且得到的實驗結果也比較準確，但是當在高考題型中出現相關的實驗問題時卻理不清實驗思路，無法解決實際問題。為了幫助學生避免出現這一問題，教師在高中物理實驗教學時，可以借助思維導圖的方式來對物理實驗進行梳理，學生也可以利用思維導圖的方式來加深物理相關實驗的記憶，從而提高物理實驗探究能力。

例如，在驗證機械能守恒定律的物理實驗時，教師可以引導學生先根據課本上的實驗要求繪制出實驗思維導圖，以“機械守恒定律”為思維導圖的主關鍵詞，然后設置思維導圖二級枝干，如實驗目的、實驗材料、實驗步驟等，并進行細致劃分。通過簡單的思維導圖梳理之后，學生再進行操作實驗就可以輕松應對，從而達到對實驗原理、步驟、方法的熟練掌握，提高了實驗能力。

四、結語

總之，在高中物理的概念、原理、實驗等教學過程中有效應用思維導圖培養學生的科學思維，需要充分發揮高中物理教師的指導作用。教師要在備課環節做足準備，在課堂上根據學生情況以及教學需要繪制思維導圖輔助教學。教師還要教會學生根據知識內容自主繪制思維導圖，并學會利用思維導圖來提高學習能力，掌握學習技巧。同時，在課后復習環節，教師也要鼓勵學生通過掌握各個知識點之間的內在聯系的基礎上，繪制出適合自己的思維導圖，充分激發學生的創造、創新能力，打開高中生的物理思維。