思維導圖在大學物理電磁學教學中的應用實踐

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號:1673-7164（2025）11-0093-04

電磁學是物理學、電子科學與技術、電子信息科學與技術等理工科專業的一門基礎物理學課程。[1電磁學的實驗發現和實驗規律，不僅豐富了人類對物質世界的認知，而且推動了近代科學技術的發展。[2-3]如今，電磁學滲透于現代社會生活的各個領域，傳授好電磁學這門課程的知識內容，對助力培養國家創新型人才，提高國家現代化水平等方面均具有重要意義。電磁學的概念、物理量、公式和物理規律較多，課程主要內容分為電學和磁學兩個部分，4這兩部分既相互獨立又相互聯系，學生在學習電磁學這門課程的過程中，對電學和磁學兩個部分的知識和內容易混淆，對知識脈絡的把握具有一定的難度，這就需要老師創新知識傳授形式，改革教學方式，幫助學生厘清電磁學的知識體系和理論框架，使學生能夠輕松、全面地理解電磁學的相關課程內容，為提升學生的科技創新能力和創新思維打下堅實的基礎。本研究嘗試將思維導圖運用到大學物理電磁學課程的教學過程當中，利用思維導圖將電磁學的零散概念、物理量和公式關聯起來，形成可視化的知識網絡結構。這個方法的優勢在于能夠使學生在課前把握學習重點，在課中厘清知識點聯絡，在課后由點到面聯想所學，進而提升學生在學習、思維和邏輯推理等方面的能力。

一、思維導圖概述

思維導圖是一種將發散性思維具體化的工具。思維導圖運用圖文關鍵字、層級包絡結構以及關系鏈接等形式，將發散性思維進行梳理整合，形成具象的脈絡和知識結構。由于思維導圖能夠很好地表達人類大腦的放射性思維，5符合人類大腦聯想和記憶的工作方式，因此可以協助人們進行思考和記憶，提高工作學習和創新創造效率，激發人類大腦的無限潛能。[6-7]近年來，思維導圖被越來越多的教育工作者應用于教學實踐，[8-12]以思維導圖中的關鍵字、節點、備注和鏈接等作為知識載體，圖文并茂地向學生展示課程重難點和知識脈絡。思維導圖在實際教學中簡單有效、直觀形象、操作簡便，不僅是教師進行教學方案設計的有效工具，也是學生知識學習、知識記憶、復習思考過程的指引。特別是通過思維導圖可以很輕易地將發散聯想式思維與結構化思考、邏輯思考、辯證追問等思維模式聯合起來，有助于學生對知識的結構化和理解性記憶，提升學生的知識學習效果。

二、思維導圖用于大學物理電磁學教學的必要性

大學課程綜合性較強、課程門類較多。大學課程不僅包括公共基礎課、專業基礎課、專業課以及通識教育課等多種課程類型，而且這些課程還分為必修課和選修課。這種情況下，雖然學生接觸的知識面較廣，但也會造成每門課程的學時數少、內容多而散、不利于記憶的問題。

思維導圖能夠將多而散的新舊知識整合在一起，建構聯系，使知識點成為知識體系，提升教學和學習效果。一方面，思維導圖能夠助力教師明晰教學思路，明確教學重難點，厘清知識點的關聯和邏輯性。通過思維導圖輔助教學，可以使得教師在傳授知識時，內容更加清晰，層次更加分明，更符合學生學習規律。另一方面，借助思維導圖，學生在課前可以做針對性預習，提升學生預習的實效性；在課中，學生容易理清知識架構和知識脈絡，可以方便學生有效跟蹤學習重難點；在課后，方便學生對知識的記憶和聯想，便于學生對知識的鞏固知新。可見，將思維導圖應用于大學物理電磁學教學具有一定的積極效果和現實必要性。

三、思維導圖用于大學物理電磁學教學的可行性

思維導圖作為一種圖形化的工具，被廣泛應用于教育教學過程中。本研究主要探討思維導圖這一強大思維工具在大學物理電磁學教學中的應用潛力，旨在利用思維導圖獨特的結構化與可視化特性，為學生搭建起一座通往電磁學知識殿堂的橋梁。從厘清電磁學發展的時間脈絡，到揭示電學與磁學之間的微妙關聯，思維導圖以其直觀、系統的優勢，將復雜的電磁學概念、理論和公式以樹狀結構呈現。思維導圖不僅能夠幫助學生輕松構建知識框架，方便其更好地理解電磁學知識。而且能夠激發他們對學習的興趣，大大提高學生的學習效率和效果。

（一）電磁學的發展具有明確的時間線和發展脈絡，利用思維導圖的結構化特點，可以很好地厘清電磁學的理論框架

電磁學發展的黃金時期是19世紀，這一時期電磁學理論不斷發展，各種電磁學相關的概念、規律和理論相繼建立。利用思維導圖可以很方便地將電磁學的發展脈絡展現出來，通過厘清電磁學的發展脈絡和梳理電磁現象產生背后的故事，了解科學家追求真理的執著，對于培育和弘揚科學精神至關重要。經過多年的發展，電磁學早已形成了成熟的理論框架和知識體系。教師在講授電磁學課程時，對電磁學的知識傳授應該是系統的。換句話說，知識傳授的質量取決于對理論框架和知識體系的清晰表述。在教學過程中，教師應該以合乎認知邏輯的知識架構向學生展示出電磁學的知識架構。知識架構如同大樹的樹干和枝葉，是電磁學知識的認知基礎，是電磁學知識點的相互聯絡。思維導圖的結構化特點使其成為構建知識結構的理想工具。利用思維導圖構建的電磁學知識架構，可以使學生更容易更清晰地接受電磁學的內容，能夠加深學生對知識脈絡的理解，為學生預習、學習和復習提供抓手。

（二）電學和磁學具有緊密的關聯性，電場和磁場的研究方法和手段具有高度的相似性，利用思維導圖可視化特點可以方便做對比研究學習

電磁學是一門內容組織有序，各章節緊密關聯的課程。電磁學課程的內容主要分為電學和磁學兩個部分，雖然是兩個部分的內容，但這兩方面并不孤立。例如，從自身聯系方面，電能產生磁，磁亦能生成電，兩者在一定的條件下能夠互相轉換。從研究方法上，研究靜電場和恒定磁場性質時，采用的研究方法都是旋度和散度。在研究內容方面，都會涉及場強疊加原理、高斯定理和環路定理。除了以上聯系之外，兩者之間也存在很多區別。例如，靜電場是有源無旋場，恒磁場是有旋無源場。電場中的物質可以分為導體和電介質，磁場中的物質可以分為順磁質和抗磁質等等。由于電學和磁學部分有如此多的相似點和不同點，學生在學習過程中，極容易混淆兩個部分內容中的概念和物理規律。思維導圖具有可視化特點，利用思維導圖可以將電學和磁學兩部分內容有機地整合起來。學生通過思維導圖給出的知識結構，可以直觀地觀察到兩者的區別和關聯性。

四、思維導圖在大學物理電磁學教學中的應用實踐

有效提升教學質量與學習效率一直是教育者與學習者共同追求的目標。教師可從教學實踐出發，將思維導圖這一創新教學工具應用于電磁學教學，發揮其從課前準備到課中互動，再到課后反思的全鏈條價值。通過思維導圖，教師能夠精準提煉教學重難點，構建清晰的知識脈絡。學生在課堂上則能直觀感受知識的邏輯關聯，輕松掌握復雜的電磁學概念。此外，思維導圖還成為課后反思與總結的得力助手，助力教師不斷優化教學策略，方便學生深化理解、鞏固記憶。

（一）思維導圖在課前教學設計中的應用

教學設計是保證教學質量的前提，清晰有層次的課前教學設計對于教師把握教學節奏和教學重難點的至關重要。利用思維導圖教師可以快速地提煉出教學內容的重難點，然后從關鍵點出發由點及面地整理和補充相關內容，通過對知識脈絡的梳理將抽象的、零散的知識變得可視化和條理化。思維導圖可以顯著提高教師課前的備課效率，讓教師在短時間內厘清教學思路，合理把握重難點。

比如在進行靜電場這一章的教學設計時，教師首先可以利用思維導圖繪制出該章節的重點內容（庫侖定律、電場強度、場強疊加原理、靜電場高斯定理和靜電場安培環路定理)，利用思維導圖中的關鍵節點和關鍵詞對重點內容加以呈現，思維導圖繪制的網狀知識結構使重點內容一目了然。然后從上述關鍵詞（節點）出發，對上述重點內容進行補充和梳理，利用思維導圖的層級結構將知識脈絡繪制出來，從而將大篇幅的文字表述凝練成易于記憶和聯想的可視化圖像。這個過程可以使教師先將“厚”書本讀“薄”，然后結合自己的知識和基礎補充相關內容，再將\"薄\"書本讀\"厚”。通過繪制思維導圖，教師可以在教學設計過程中將書本知識和自己理解及知識儲備融會貫通。這樣教師在講課過程中，就會更加從容應對，有條不紊地將書本知識和自己的觀點傳達給學生，讓課堂內容更加豐富易懂，課堂效果更佳。

（二）思維導圖在課中教學板書和講解中的應用

在課堂板書中，以思維導圖為抓手，邊講解邊繪制思維導圖。利用思維導圖中的關鍵詞和不同字體顏色，將課程的重難點清晰地呈現出來，借助思維導圖的結構層次使知識點的脈絡更加清晰。思維導圖的使用不僅能夠在零散的知識點間建立起聯系，讓學生清晰地理解和掌握知識點之間的邏輯關聯性，增強學生對課堂內容而理解和記憶；還可以將大篇幅的文字表述簡化成易于繪制的結構圖像，方便學生做課堂筆記，學生在課后也可以結合思維導圖聯想課堂所學，減輕其復習壓力。

此外，電磁學課程分為電學和磁學兩個部分，兩部分內容的研究思想具有非常相似之處，但是實驗規律明顯不同。學生在課堂學習中經常將兩部分內容和實驗規律混淆，如何讓學生清晰地分辨出電學和磁學的不同，掌握電學和磁學部分的基本規律，也是課堂上必須要解決的問題。利用思維導圖將兩部分內容整合起來是區分不同的一種非常好的辦法，圖1是電介質和磁介質的思維導圖，兩者既有相似也有不同。學生可以借助整合過的思維導圖對知識進行對比學習，通過對比學習找到知識間的內在聯系，激發創造性思維，進而加深學生對兩部分知識體系的把握和深入理解。

舉例來說，對于學生易產生疑問的問題，教師可以在思維導圖中添加備注、對應關系或類比說明。這樣的標注和說明可以使思維導圖表達的內容更加全面，層次結構更加清晰，指代關系更加明確。通過這樣的設計，學生能夠更深入地理解相關的電磁學知識，從而激發出更多的學習興趣和創造力。總之，通過不斷更新知識思維導圖和問題思維導圖，教師可以更好地了解學生的學習需求，并提供更有針對性的知識和解決問題的方法。思維導圖的應用為教學提供了一個強大的工具，促進知識的傳授和學習的深化。

（三）思維導圖在課后反思總結方面的運用

結合課堂和課后學生提出問題以及自身教學過程中發現的問題，對思維導圖呈現的知識內容進行細化、豐富和修改。教師可以利用思維導圖對學生提出的零散問題進行梳理和分類，也可以結合調查問卷中的問題，快速分析出教學過程中可能存在的問題和瓶頸。隨著教學的不斷進行，教師可以根據學生的反饋和問題，持續更新知識思維導圖和問題思維導圖。這樣可以不斷充實教學內容，涵蓋更多的細節和深入的內容，從而滿足學生的學習需求。教師也可以通過更新思維導圖，改進教學方法，改善教學技巧，提升教學效果和教學質量。

五、結語

本研究闡述了思維導圖用于大學物理電磁學教學的必要性和可行性，并從教師課前教學設計、課中板書和課后教學反思等三個角度出發，對思維導圖在大學物理電磁學課堂上的應用實踐做了分析探討。將思維導圖運用到大學物理電磁學的教學實踐中，可以顯著提高教師課前的備課效率，幫助教師準確把握教學內容重難點，有助于提升課堂教學效果。對于學生而言，有利于其對電磁學知識的理解和記憶，養成好的思維和思考方式，增強學生的學習興趣和學習效率。因此，利用思維導圖結構化和可視化的功能特點，將思維導圖應用于電磁學課程輔助教學，是一種非常值得探究的變革性教學方法。

參考文獻：

[1]楊凡.《電磁學》課程教學改革探討[J].綿陽師范學院學報，2011，30(05):133-136.

[2]周艷玲，吉春燕，楊慶余.19世紀電磁學史上的一座豐碑:麥克斯韋與電磁場理論的創立[J].物理與工程，2011(21):59-63.

[3]晏光輝.關于大學物理中電磁學部分教學的探討[D].大連：大連理工大學，2006.

[4]尹彩流.《大學物理》電磁學教學中類比法的應用[J].廣西民族大學學報（自然科學版)，2011，17(02):98-100.

[5]寧清茹．思維導圖在大學物理化學教學中的應用研究[D].西安：陜西師范大學，2017.

[6]劉麗麗，楊亞麗，安艷鴿.透析思維導圖應用于教學所體現的建構主義理論觀[J].軟件導刊:教育技術，2007(12):6-8.

[7]Davies M Concept mapping，mind mapping and argument mapping:What arethedierences and do they materJ].High-erEducation，2011，62(03):279-301.

[8]游璐.基于思維導圖的高中信息技術課程教學設計研究[D].重慶：西南大學，2022.

[9]彭璐露．思維導圖在大學物理化學教學中的應用[J].化工設計通訊，2020，46(08):144-149.

[10]李超華．思維導圖在大學物理熱學中的應用研究[D].上海：上海師范大學，2017.

[11]陳亞芍，寧清茹．思維導圖在物理化學教學中的應用[J].大學化學，2017，32(03):24-29.

[12]Edwards S，Cooper N. Mind mapping as a teaching resource[J]. Clinical Teacher，2010，7(04):236-239.

（責任編輯：敖利）