摘要：思維導(dǎo)圖作為一種表現(xiàn)知識(shí)關(guān)聯(lián)性與思考發(fā)散性的思維可視化工具，其在各個(gè)層次的教育教學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用與實(shí)踐。本文研究將思維導(dǎo)圖結(jié)合PPT課件應(yīng)用于“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”的教學(xué)過(guò)程中，并以基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)“分光計(jì)的調(diào)整和使用”為教學(xué)案例，通過(guò)課前、課中、課后三個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行思維導(dǎo)圖結(jié)合PPT課件應(yīng)用教學(xué)設(shè)計(jì)，提出基于思維導(dǎo)圖結(jié)合PPT課件的“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”教學(xué)新范式，以提高“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課堂的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：思維導(dǎo)圖；PPT課件；大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)

一、概述

“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”作為一門獨(dú)立必修基礎(chǔ)實(shí)踐課程，可以為后續(xù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)打下重要基礎(chǔ)，因此該實(shí)驗(yàn)課程的有效教學(xué)很重要?！按髮W(xué)物理實(shí)驗(yàn)”基于一個(gè)個(gè)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目教學(xué)，通過(guò)測(cè)量某一物理量，或研究某一物理量隨另一物理量變化的規(guī)律性，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)。在該課程學(xué)習(xí)中學(xué)生不僅能夠按照實(shí)驗(yàn)步驟按部就班地完成實(shí)驗(yàn)，而且理解并學(xué)會(huì)運(yùn)用實(shí)驗(yàn)原理和方法去規(guī)范操作實(shí)驗(yàn)儀器、分析解決實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的現(xiàn)象和問(wèn)題顯得非常重要。通常教師采用實(shí)驗(yàn)前講授、實(shí)驗(yàn)中指導(dǎo)、實(shí)驗(yàn)后評(píng)估三個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行課堂教學(xué)。實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)：實(shí)驗(yàn)前，教師的講授會(huì)影響學(xué)生掌握和運(yùn)用實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法的程度，以及對(duì)知識(shí)的深層次理解與建構(gòu)。因此，有必要研究“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課堂有效的教學(xué)模式。

目前，高校教師主要采用PowerPoint開展大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課堂講授教學(xué)，PPT課件善于依據(jù)前后、遞進(jìn)順序逐步呈現(xiàn)內(nèi)容，并實(shí)現(xiàn)制作不同頁(yè)數(shù)展示出不同信息量，可承載信息量彈性大。然而，PPT課件單獨(dú)一頁(yè)信息量有限且前后頁(yè)的知識(shí)點(diǎn)被強(qiáng)制物理分割，使得在教學(xué)中存在知識(shí)前后銜接不足的現(xiàn)象。另外，PPT課件屬于線性結(jié)構(gòu)，需逐頁(yè)展示和講解，難以直觀呈現(xiàn)每項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的知識(shí)體系和思維過(guò)程等。

思維導(dǎo)圖最初是20世紀(jì)60年代英國(guó)心理學(xué)家東尼·博贊（TonyBuzan）發(fā)明的一種筆記方法［1］。由于思維導(dǎo)圖能夠很好地呈現(xiàn)知識(shí)關(guān)聯(lián)性、激發(fā)思考發(fā)散性等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)，思維導(dǎo)圖作為一種可視化思維工具在各個(gè)層次教學(xué)中得到廣泛應(yīng)用和研究，部分院校和教師將思維導(dǎo)圖引入課程教學(xué)和實(shí)踐中，同時(shí)對(duì)教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行學(xué)術(shù)探究和改革［2-6］。本文將思維導(dǎo)圖與PPT課件結(jié)合應(yīng)用于“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”的教學(xué)過(guò)程中，并對(duì)此進(jìn)行研究，為高等院校大學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)模式改革提供一種新的思路。

二、教學(xué)案例設(shè)計(jì)——分光計(jì)的調(diào)整和使用

（一）實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目分析

“分光計(jì)的調(diào)整和使用”是一項(xiàng)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生能夠?qū)W會(huì)分光計(jì)儀器的調(diào)節(jié)方法與使用技能，以下簡(jiǎn)稱分光計(jì)實(shí)驗(yàn)。此實(shí)驗(yàn)的調(diào)節(jié)步驟繁多，且步驟間有環(huán)環(huán)相扣的特點(diǎn)，只有上一步操作正確，才可進(jìn)行下一步操作，使得教學(xué)中教學(xué)目標(biāo)的達(dá)到有一定難度。同時(shí)，分光計(jì)實(shí)驗(yàn)是課程中光學(xué)部分的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)，將為后續(xù)光學(xué)實(shí)驗(yàn)打下重要基礎(chǔ)，要求學(xué)生不能停留在“知道”層次。通常課堂教學(xué)中，教師結(jié)合PPT依次講授分光計(jì)結(jié)構(gòu)、原理和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容后學(xué)生開始動(dòng)手實(shí)驗(yàn)。在PPT逐頁(yè)講解過(guò)程中，學(xué)生會(huì)因分光計(jì)儀器調(diào)節(jié)步驟繁多而遇到混亂、記不住、畏難等問(wèn)題。另外，PPT展示的碎片內(nèi)容沒有知識(shí)系統(tǒng)性，學(xué)生操作時(shí)出現(xiàn)不知所措、按部就班等現(xiàn)象。因此，PPT授課方式不能完全滿足該實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果。

針對(duì)這種情況，教師講授時(shí)有必要加深學(xué)生對(duì)該實(shí)驗(yàn)的整體理解和掌握。思維導(dǎo)圖作為一種高效的可視化思維工具，具有重點(diǎn)突出、層次分明、知識(shí)完整性等優(yōu)勢(shì)，探索將其與PPT結(jié)合運(yùn)用于該實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，在一定程度上提高教學(xué)效果。

（二）教學(xué)過(guò)程中思維導(dǎo)圖運(yùn)用

1.課前，思維導(dǎo)圖輔助學(xué)生預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)

分光計(jì)實(shí)驗(yàn)是一項(xiàng)操作難度較大的實(shí)驗(yàn)，課前有必要要求學(xué)生做好課前預(yù)習(xí)。教師往往通過(guò)要求學(xué)生提交預(yù)習(xí)報(bào)告以評(píng)價(jià)預(yù)習(xí)結(jié)果，完成學(xué)情分析。但學(xué)生往往疲于寫報(bào)告，存在大段抄寫語(yǔ)句、答案雷同等現(xiàn)象，教師評(píng)估結(jié)果的參考價(jià)值降低；部分學(xué)生有認(rèn)真預(yù)習(xí)的學(xué)習(xí)態(tài)度，但遇到有效預(yù)習(xí)沒有思路的困擾，報(bào)告形式滿足不了預(yù)習(xí)需求；少量預(yù)習(xí)報(bào)告卷面混亂，表達(dá)信息層次不清晰，教師評(píng)估預(yù)習(xí)效果困難。針對(duì)這些情況，教學(xué)中教師可以借助思維導(dǎo)圖布置預(yù)習(xí)任務(wù)，督促學(xué)生有效完成預(yù)習(xí)。

上課前，教師推送給學(xué)生該實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)空白思維導(dǎo)圖（如圖1），要求學(xué)生完成空白導(dǎo)圖的填充并上交，同時(shí)向?qū)W生說(shuō)明空白導(dǎo)圖可以根據(jù)需要任意新增或刪減線條和內(nèi)容。該空白導(dǎo)圖有以下優(yōu)點(diǎn)：首先，該導(dǎo)圖分為“實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹薄皟x器結(jié)構(gòu)”“實(shí)驗(yàn)原理”等六大主干，方便學(xué)生從6個(gè)方面著手預(yù)習(xí)該實(shí)驗(yàn)，提供一種預(yù)習(xí)思路，其中“儀器調(diào)節(jié)”主干做了星號(hào)處理，表明分光計(jì)的調(diào)節(jié)和使用是該實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，便于學(xué)生知道重難點(diǎn)；其次，該空白導(dǎo)圖中的空線條同等于教師在問(wèn)題驅(qū)動(dòng)式教學(xué)中的提問(wèn)：該實(shí)驗(yàn)要達(dá)到什么目的，分光計(jì)是怎么構(gòu)成的，分光計(jì)的工作原理是什么，怎么調(diào)節(jié)和使用分光計(jì)等，促使學(xué)生帶著這些問(wèn)題去自主學(xué)習(xí)、深入思考以填充完整；再次，每根線條上填充的都是關(guān)鍵詞。這就要求學(xué)生在預(yù)習(xí)該實(shí)驗(yàn)時(shí)，要對(duì)信息整合分類，不能再照抄大段文字，督促學(xué)生變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，減少書寫長(zhǎng)篇文字的反感度；同時(shí)，導(dǎo)圖中關(guān)鍵詞不是孤立的，用線條等方式將關(guān)鍵詞之間建立有效鏈接，這促使學(xué)生對(duì)提取的關(guān)鍵詞之間的關(guān)系進(jìn)行有效整合和適度聯(lián)想，且不同學(xué)生有不同的思考，繪制的預(yù)習(xí)導(dǎo)圖不同，預(yù)習(xí)導(dǎo)圖在一定程度上預(yù)防抄襲；最后，該空白導(dǎo)圖呈發(fā)散狀，可隨意向外延伸線條和相應(yīng)關(guān)鍵詞，降低空間局限性。使用軟件繪制導(dǎo)圖時(shí)，空間布局自動(dòng)完成，操作更加方便快捷。

基于以上空白導(dǎo)圖優(yōu)點(diǎn)，預(yù)習(xí)導(dǎo)圖的繪制和完成促使學(xué)生主動(dòng)思考、整合信息、搭建結(jié)構(gòu)，有利于學(xué)生自主有效預(yù)習(xí)、教師有效評(píng)估預(yù)習(xí)效果。

2.課中，思維導(dǎo)圖結(jié)合PPT輔助教師講解實(shí)驗(yàn)

學(xué)生的預(yù)習(xí)結(jié)果反映出對(duì)分光計(jì)儀器的調(diào)整還不太熟悉，教師有必要對(duì)該內(nèi)容著重講解，以幫助學(xué)生克服操作困難。通常課中教師借助PPT的翻頁(yè)播放功能逐一介紹實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器等，學(xué)生從前到后緊跟教師的思路，不能隨時(shí)查看已播放的PPT頁(yè)面內(nèi)容或把握總體講授內(nèi)容進(jìn)度，且學(xué)生會(huì)在短時(shí)間內(nèi)接受大量信息，對(duì)內(nèi)容層次把握不清晰，難以記憶理解，例如，學(xué)生在操作時(shí)忘記粗調(diào)，直接進(jìn)行細(xì)調(diào)。

針對(duì)PPT課件特點(diǎn)，課中教師可結(jié)合導(dǎo)圖進(jìn)行授課，將該實(shí)驗(yàn)的課堂思維導(dǎo)圖（如圖2）推送給學(xué)生，該導(dǎo)圖可以形象展示知識(shí)體系的清晰全貌，直觀呈現(xiàn)教師的思維過(guò)程。由該導(dǎo)圖右上角“實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹遍_始按照順時(shí)針方向呈現(xiàn)的內(nèi)容是教師講授內(nèi)容順序，也是PPT課件展示內(nèi)容，有利于學(xué)生整體把握內(nèi)容層次和授課進(jìn)度；“儀器調(diào)節(jié)”主干標(biāo)注了星號(hào)，提醒學(xué)生該主干內(nèi)容是該實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)難點(diǎn)，學(xué)生在做預(yù)習(xí)導(dǎo)圖時(shí)知道這一點(diǎn)，當(dāng)教師講授這部分內(nèi)容時(shí)，學(xué)生會(huì)有意著重聽講；“儀器調(diào)節(jié)”主干分為“粗調(diào)”“細(xì)調(diào)”“測(cè)量”三個(gè)分支，標(biāo)注了進(jìn)度插件，方便學(xué)生準(zhǔn)確把握操作前后順序；“細(xì)調(diào)”分支又分為5個(gè)小分支，標(biāo)注了序號(hào)，有利于學(xué)生在操作時(shí)即使沒記住PPT課件展示內(nèi)容，仍可借助導(dǎo)圖保持思緒清晰；“望遠(yuǎn)鏡”和“平行光管”在不同主干下面都有出現(xiàn)，分別用同一個(gè)小形狀聯(lián)系起來(lái)，即構(gòu)成導(dǎo)圖的網(wǎng)狀脈絡(luò)，這便于學(xué)生找到知識(shí)聯(lián)系、厘清操作機(jī)理。如“望遠(yuǎn)鏡”既是“細(xì)調(diào)”下級(jí)分支，也是“工作原理”下級(jí)分支，分光計(jì)達(dá)到可測(cè)量狀態(tài)需要望遠(yuǎn)鏡能夠接受平行光，由自準(zhǔn)法原理可知，需要望遠(yuǎn)鏡聚焦于無(wú)窮遠(yuǎn)，在儀器操作中需要調(diào)節(jié)目鏡和物鏡，此處結(jié)合PPT頁(yè)面顯示望遠(yuǎn)鏡工作原理示意圖和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象圖，便于學(xué)生理解望遠(yuǎn)鏡調(diào)節(jié)理論和實(shí)際操作的轉(zhuǎn)換；通過(guò)操作學(xué)生更加理解分光計(jì)是精確測(cè)定光線偏轉(zhuǎn)角的儀器，此時(shí)教師詢問(wèn)“實(shí)驗(yàn)拓展”這一關(guān)鍵詞，鼓勵(lì)學(xué)生去思考如何用分光計(jì)測(cè)量波長(zhǎng)、折射率等，提問(wèn)學(xué)生分光元件除了三棱鏡還有哪些，如果用光柵怎么實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)測(cè)量，該實(shí)驗(yàn)和“光柵衍射”實(shí)驗(yàn)有什么關(guān)系。對(duì)于導(dǎo)圖中關(guān)鍵詞的提問(wèn)，可以激發(fā)學(xué)生由關(guān)鍵詞聯(lián)想更多支撐知識(shí)，構(gòu)建大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目間的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。

由此可見，課堂思維導(dǎo)圖呈現(xiàn)出內(nèi)容精煉、結(jié)構(gòu)清晰、層次分明等優(yōu)點(diǎn)，既可以輔助教師進(jìn)行PPT講解，又方便學(xué)生操作實(shí)驗(yàn)時(shí)隨時(shí)查看、回憶，也有助于總結(jié)拓展時(shí)回顧實(shí)驗(yàn)、拓展研究，在整個(gè)課堂教學(xué)過(guò)程中起到很好的輔助作用。

3.課后，思維導(dǎo)圖輔助學(xué)生復(fù)盤實(shí)驗(yàn)

課后學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行及時(shí)復(fù)盤是必要且有用的。通常課后教師要求學(xué)生完善并提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告以加強(qiáng)課后學(xué)習(xí)，紙質(zhì)報(bào)告形式單一，教師可要求學(xué)生對(duì)上交的“分光計(jì)的調(diào)整和使用”實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)導(dǎo)圖進(jìn)行復(fù)盤修改，不要求畫面美觀，不要求和教師課上導(dǎo)圖內(nèi)容一致，強(qiáng)調(diào)學(xué)生根據(jù)自己理解任意修改內(nèi)容、建構(gòu)層次，甚至可以舍棄預(yù)習(xí)導(dǎo)圖6個(gè)主干以重新搭建大框架。在重畫預(yù)習(xí)導(dǎo)圖時(shí)，學(xué)生繪制導(dǎo)圖更加熟練，對(duì)關(guān)鍵詞的提取和關(guān)鍵詞間的鏈接把握更準(zhǔn)，有利于對(duì)課堂所學(xué)知識(shí)及時(shí)消化；當(dāng)學(xué)習(xí)“光柵衍射”實(shí)驗(yàn)時(shí)，要求學(xué)生預(yù)習(xí)參考分光計(jì)實(shí)驗(yàn)復(fù)盤導(dǎo)圖，并尋找新舊知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系，形成知識(shí)網(wǎng)狀脈絡(luò)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)遷移和運(yùn)用。

預(yù)習(xí)思維導(dǎo)圖的復(fù)盤是學(xué)生獨(dú)自對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)梳理的過(guò)程。復(fù)盤思維導(dǎo)圖是鍛煉學(xué)生自主思考與學(xué)習(xí)運(yùn)用的有效途徑，有助于學(xué)生對(duì)該實(shí)驗(yàn)的加深理解、強(qiáng)化記憶，充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)力。

由“分光計(jì)的調(diào)整和使用”實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例設(shè)計(jì)可見，基于思維導(dǎo)圖的“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”教學(xué)設(shè)計(jì)如圖3，思維導(dǎo)圖適用于直觀呈現(xiàn)單個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的知識(shí)體系和思維過(guò)程，在課前、課中、課后三個(gè)環(huán)節(jié)中都起到積極作用，且有利于復(fù)盤鞏固知識(shí)，有效銜接實(shí)驗(yàn)間聯(lián)系。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)探索與實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，思維導(dǎo)圖在“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”教學(xué)中的應(yīng)用，讓教師的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)更加清晰，習(xí)得更加完整，認(rèn)知更加系統(tǒng)，提高“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”教學(xué)的高效性。思維導(dǎo)圖和PPT課件的結(jié)合充分發(fā)揮兩者在表現(xiàn)形式上的互補(bǔ)優(yōu)勢(shì)，加強(qiáng)開展系統(tǒng)整合式教學(xué)實(shí)踐，提高大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課堂的教學(xué)效果。思維導(dǎo)圖結(jié)合PPT課件在“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”教學(xué)中的應(yīng)用研究，將為各高?！按髮W(xué)物理實(shí)驗(yàn)”教學(xué)提供一種新的有效教學(xué)模式，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革。

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作者簡(jiǎn)介：李奇（1990—），女，漢族，安徽阜南人，碩士，講師，研究方向：大學(xué)物理（實(shí)驗(yàn)）教學(xué)。