錢奇蘭

（諸暨中學暨陽分校 浙江紹興 311800）

思維地圖在優(yōu)化物理教學中的應(yīng)用

錢奇蘭

（諸暨中學暨陽分校 浙江紹興 311800）

隨著“讀圖時代”的到來，知識可視化越來越受到教育研究者的關(guān)注，同時，越來越多的知識可視化工具被開發(fā)和研究，如概念圖、思維導(dǎo)圖、思維地圖等．本文初步介紹了思維地圖，并且具體列舉了思維地圖的8種類型在物理教學中的應(yīng)用．

思維地圖 概念教學 規(guī)律教學 優(yōu)化物理教學

隨著科技的發(fā)展和生活節(jié)奏的加快，現(xiàn)代人處在這樣一個時代：社會浮躁，密密麻麻的文字讓人失去閱讀的興趣，因此需要圖片來刺激我們的眼球，從而激發(fā)我們的求知欲，有人稱之為“讀圖時代”．“讀圖時代”的到來，使我們處于一個被圖像包圍的環(huán)境，很多信息通過圖像獲?。?/p>

同樣，學生在獲取知識的過程中，面對以文字呈現(xiàn)的知識，總是缺乏求知欲以及學習的積極性，因此，為了解決這一棘手的問題，借助于日益發(fā)達的信息技術(shù)和工具軟件，概念圖、思維導(dǎo)圖等知識可視化工具應(yīng)運而生，并日益受到教育者的廣泛關(guān)注．思維地圖（Thin king Maps）是繼這兩者之后，又一種知識可視化工具，它自美國興起以來，被新加坡、臺灣等地廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，當然也包括教育領(lǐng)域．但縱觀國內(nèi)教育的研究，對思維地圖的應(yīng)用和研究還比較稀少，本文初步介紹了思維地圖及其在優(yōu)化物理教學中的應(yīng)用．

1 思維地圖

思維地圖最早是1988年美國人David Hyerle博士基于認知心理學、語義學等理論建立的一種幫助語言學習的一種可視化工具．后來，惠特學院的Albert Upton和Richard Samson在此基礎(chǔ)上，共同研究和創(chuàng)建了“Upton- Samson”模式，使用此模式可促進學生對知識的理解，并提高小組合作解決問題的能力等．David Hyerle以此模式為指導(dǎo)，開發(fā)了思維地圖．

思維地圖是“讀圖時代”學科教學中的一種有效的可視化工具，可以將知識以圖片的形式進行組織和建構(gòu)，以此促進學生對知識的組織、理解、記憶和掌握，并提升思考技巧．

2 思維地圖的類型

思維地圖是一種全新的將思維可視化的工具，它是根據(jù)人的思維特點而設(shè)計的，如分析、綜合、比較、抽象、概括、分類、推理、因果分析等思維過程．基于這8種思考機制，思維地圖有8種類型，如表1所示．

表1 思維地圖8種類型［1］

續(xù)表

3 思維地圖在優(yōu)化物理教學中的具體應(yīng)用

3．1 使用圓圈圖優(yōu)化概念教學

物理概念是高中物理的基礎(chǔ)，也是重要的組成部分．學生對于概念的學習和理解往往存在一定的困難，有時候雖然背熟了書本上的話，但在進行答題的時候還是會出現(xiàn)迷糊的現(xiàn)象，以至于選錯選項．究其原因就是他們只是記住了這一長串的概念，而非真正的理解，所以，我們在教學過程中，應(yīng)幫助學生抓住或提煉出關(guān)于這個概念的關(guān)鍵詞．借助思維地圖中的圓圈圖，可以將這個概念置于圓圈圖的正中心，然后將這些關(guān)鍵詞依次圍在概念的四周，在學習過程中，若是找到了跟概念相關(guān)的重要信息，還可以補充進去．如圖1就是“質(zhì)點”概念圓圈圖．

圖1 質(zhì)點概念圓圈圖

3．2 使用起泡圖優(yōu)化規(guī)律教學

物理規(guī)律教學是高中物理教學的重點也是難點，學生對于規(guī)律的應(yīng)用存在較大的問題，對于基礎(chǔ)較差的學生甚至連一些基本的規(guī)律、基本公式都不清楚，又何況用規(guī)律去解題呢．運用思維地圖中的起泡圖，可以將規(guī)律的中心概念置于中心圓圈，然后外面四周的圓圈內(nèi)寫下相關(guān)的規(guī)律．以勻速圓周運動為例，起泡圖如圖2所示．

圖2 勻速圓周運動起泡圖

3．3 使用雙起泡圖優(yōu)化相似概念的教學

物理概念教學中，總是存在一些相似的、比較容易混淆的概念，在新課教學中，如果不區(qū)分清楚，會影響到學生的后續(xù)學習．如果應(yīng)用思維地圖中的雙起泡圖可以形象、直觀地將兩者的區(qū)別呈現(xiàn)出來，加深學生對這兩者共同點和區(qū)分點的理解．下面以“位移和路程”、“作用力與反作用力和平衡力”為例，制作了相關(guān)的雙起泡圖，如圖3和圖4所示．

圖3 位移和路程雙起泡圖

圖4 作用力與反作用力和平衡力雙起泡圖

作圖時，將兩個被比較的物理量放在兩個中心圓圈內(nèi)，如“作用力與反作用力”和“平衡力”、“位移”和“路程”，外面單獨連接的圓圈內(nèi)展示兩個被比較的量之間的不同點，中間共同連接的圓圈內(nèi)展示兩個物理量的相同點．

3．4 使用樹型圖優(yōu)化知識結(jié)構(gòu)的教學

高中物理教材的設(shè)計符合學生認知規(guī)律的發(fā)展特點，從易到難，層層遞進，但也有個缺點，知識點較零散，而學生又缺乏總結(jié)和歸納能力．借助于樹型圖，可以將這些零散的相關(guān)知識依次呈現(xiàn)在一張圖中，形成一個知識的整體框架．如圖5所示是“運動”的樹型圖．在最頂端寫下被分類事物的名稱，即“運動”，下面寫下次級分類的類別，如“直線運動”、“曲線運動”，依此類推．

圖5 運動的樹型圖

3．5 使用括號圖優(yōu)化物質(zhì)組成教學

括號圖有助于學生更好地形成對整體和部分的理解．如在“原子和原子核”一節(jié)中，就可以使用括號圖展示原子的組成．如圖6所示，括號左邊是事物的名字或圖像，在這里就寫上“原子”，括號右邊寫上描述物體的主要組成部分，這里就是“原子核”、“核外電子”．這樣的圖形有助于學生理解一個物體整體和其各個部分之間的關(guān)系．

圖6 原子的組成括號圖

3．6 使用流程圖優(yōu)化實驗教學

物理學是一門以實驗為基礎(chǔ)的學科．物理學中的規(guī)律都是通過實驗或是在實驗的基礎(chǔ)之上推理得到，可見實驗對于物理學的重要性．現(xiàn)在的高考越來越注重對實驗的考查，所以物理教學中也要關(guān)注實驗教學，讓學生動腦設(shè)計、動手做，并在實驗過程中發(fā)現(xiàn)和解決問題．準確、規(guī)范的操作步驟是做好實驗的關(guān)鍵，借助于流程圖可以將每個步驟以關(guān)鍵詞的形式有序地呈現(xiàn)出來．下面以“驗證機械能守恒定律”為例，制作相關(guān)的流程圖，如圖7所示．

圖7 驗證機械能守恒定律實驗流程圖

3．7 使用復(fù)流程圖優(yōu)化因果關(guān)系教學

一些物理現(xiàn)象或者物理量總是會因為各種原因或各種因素的變化而變化．比如探究加速度a與力F關(guān)系的實驗，在平衡摩擦力的過程中，未平衡摩擦、平衡摩擦過度會得到不同的實驗結(jié)果．再如電容器的電容C會受到相對介電常數(shù)εr，正對面積S，兩極板間距離d的影響．若能將相應(yīng)的因和果以圖像的形式呈現(xiàn)出來，學生應(yīng)該會有深刻的印象．下面以這兩個例子為例制作了相應(yīng)的復(fù)流程圖，在中心方框里面寫上重要的事件，即“探究a與F關(guān)系”、“電容C”，左邊是影響的原因，右邊是對應(yīng)原因?qū)е碌慕Y(jié)果，如圖8，9所示．

圖8 探究a與F關(guān)系復(fù)流程圖

圖9 電容C復(fù)流程圖

3．8 使用橋型圖優(yōu)化類比概念教學

物理學中有些概念比較抽象，對于還是以形象思維為主的高中生來說理解起來比較困難，若在學習這些全新的、抽象概念的時候能與他們已有的概念知識形成類比，那么將有助于學生理解這些概念．

下面將電勢能與重力勢能類比制作了兩者的橋型圖．橋型左邊橫線的上面和下面寫下具有相關(guān)性的一組事物，在這里分別寫上重力場和電場，再按照兩者的相關(guān)性，在橋的右邊依次寫下具有類似相關(guān)性的事物，以形成類比或類推，如圖10所示．

圖10 重力場與電場類比橋型圖

思維地圖是在信息時代的背景下應(yīng)運而生的，它給教學帶來了新的教學策略和教學方法，也給學生的學習提供了新的學習策略．8種不同形式的思維地圖，各有特色，每種形式的思維地圖在相應(yīng)知識的教學中各有所長．在教學過程中，我們可以借助于思維地圖軟件Thin king maps進行制作，也可以手繪思維地圖，這都將有利于優(yōu)化我們的物理教學，幫助學生形成對概念、規(guī)律、因果量關(guān)系的理解．

其實，思維地圖只是可視化工具的一種，在實際教學過程中，我們可以結(jié)合概念圖、思維導(dǎo)圖、思維地圖等將知識更好地以圖像的形式呈現(xiàn)出來，使它們更好地為我們的教學服務(wù)，取得更好的教學效果．

1 申靈靈，羅立群．思維地圖及其在美國的應(yīng)用．上海教育科研，2008（1）

2014- 05- 19）