淺談概念地圖在高中物理隱性知識教學(xué)中的應(yīng)用

摘要:概念地圖包括概念圖和思維導(dǎo)圖，其支持意義學(xué)習(xí)和知識建構(gòu)的有效性已被廣泛認(rèn)可，但在高中物理教學(xué)中運用得還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。本文采用理論結(jié)合實例的方法，探討概念地圖在高中物理隱性知識教學(xué)中的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞:概念地圖;認(rèn)知工具;高中物理;隱性知識;建構(gòu)主義

中圖分類號:G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1003-6148(2010)9(S)-0065-3

概念圖(Concept Map)是諾瓦克(J. D. Novak)博士等(1984)根據(jù)奧蘇伯爾(David P. Ausubel)的有意義學(xué)習(xí)理論提出的一種教學(xué)技術(shù)，是組織和表征知識的工具，是表示概念和概念之間相互關(guān)系的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖，強調(diào)對陳述性知識的理解。思維導(dǎo)圖(Mind Map)是英國學(xué)者東尼#8226;博贊(Tony Buzan)在20世紀(jì)70年代初期所創(chuàng)，側(cè)重于發(fā)散性思維，是一種簡單、美麗、有效的思維工具，可以有效的支持程序性知識的學(xué)習(xí)。概念圖和思維導(dǎo)圖一般統(tǒng)稱為概念地圖。

隱性知識是指大部分的經(jīng)驗知識，是難以表達(dá)和交流的、個體內(nèi)部的體驗知識。隱性知識像霧一樣，彌漫在人的意識活動中，是人類知識各層次融會貫通、觸類旁通的關(guān)鍵。隱性知識和顯性知識互為前提，且在一定條件下可相互轉(zhuǎn)化，建構(gòu)主義強調(diào)的是知識的隱性特點及隱性知識的學(xué)習(xí)。 如果知識是盛宴，顯性知識就是能夠語言描述、傳達(dá)的部分，而隱性知識則是美食的具體口感，非品嘗不能獲得，概念地圖便是學(xué)習(xí)隱性知識的有效認(rèn)知工具。

接下來，筆者就概念地圖在高中物理隱性知識教學(xué)中的具體應(yīng)用展開探討。

1 用概念地圖對相近概念進(jìn)行梳理和區(qū)分

例1 速度辨析:初中只有速度這個概念。到高中，速度被平均速度和瞬時速度兩個概念所取代;瞬時速度簡稱速度，其大小叫瞬時速率，簡稱速率;平均速率與瞬時速率對應(yīng)，且和平均速度沒有關(guān)聯(lián)。有沒有覺得關(guān)系很亂呀?尤其麻煩的是，速度這個概念換了一個內(nèi)涵繼續(xù)存在。乍看頗為棘手，用概念地圖可將其進(jìn)行有效梳理和區(qū)分，如圖1速度辨析。

例2 力學(xué)單位制:有物理量、基本物理量、導(dǎo)出物理量、基本單位、導(dǎo)出單位、單位制、國際單位制等系列概念，辨析如圖2。

2 用概念地圖展示公式之間的關(guān)聯(lián)

例3 自由落體運動與勻變速直線運動:自由落體運動是一種特殊的勻變速直線運動，特點是初速度為零，且只在重力作用下，所以加速度為g，部分學(xué)生沒有認(rèn)識到、或者是認(rèn)識到，但還沒有清晰地把握其關(guān)系，從而在解題中受到制肘，概念地圖如圖3、圖4。

圖3筆者稱其為三角形公式，每個頂點代表一個物理量，每條邊代表自由落體運動的一個公式，且每條邊都包含有重力加速度為g，以vt=gt為例，這個公式所在的邊包含t、vt、g三個物理量，因為h所在的頂點不在這條邊上，所以公式中不出現(xiàn)h。

圖4筆者稱其為三棱錐公式，每個頂點代表一個物理量，每個面代表勻變速直線運動的一個公式，且每個面都包含有加速度為a。以vt=v0+at為例，這個公式所在的邊包含vt、v0、a、t四個物理量，因為s所在的頂點不在這條邊上，所以公式中不出現(xiàn)s。

通過概念地圖，我們可以知道為什么會是這幾個公式，而且可以明晰公式與公式之間的關(guān)聯(lián)，更重要的是通過歸納公式，形成自己的思維風(fēng)格。

3 用概念地圖建構(gòu)解題模型

例4 天體運動:頗多學(xué)生在天體運動章節(jié)碰壁，原因大致有兩個:其一，對公式把握不牢靠，僅僅滿足于記住公式，甚至連公式都記不住;其二，對公式很熟，但運用起來很吃力。圖5天體運動解題模型可助一臂之力。

如圖所示，圓周運動其實就是一個供需問題，提供的大于需要的，物體便作向心運動;提供的小于需要的，物體便作離心運動;提供的恰好等于需要的，物體便作圓周運動。其公式分為三類:第一類，由運動學(xué)物理量構(gòu)成的公式，叫需求公式，你將運動情況告訴我，我便可以知道需要多大的力才能作這種運動;第二類，萬有引力公式，叫供給公式;第三類，叫重力公式。三類公式構(gòu)成三個角，每次解題只能在其中兩個角各選一個公式，絕對不能在同一個角上選取兩個，否則就會陷入循環(huán)論證。請看下面這道習(xí)題。

習(xí)題1 地球和月球的質(zhì)量之比為81∶1，半徑之比4∶1，求:

(1)地球和月球表面的重力加速度之比;

(2)在地球上和月球上發(fā)射衛(wèi)星所需最小速度之比。

答案:(1)81∶16;(2)9∶2

分析:設(shè)物體質(zhì)量為m，星球質(zhì)量為M，半徑為R，

(1)由mg=GMmR2

得g1g2=M1M2(R2R1)2

=81×(142)=8116

(2)萬有引力提供向心力，得

GMmR2=，v2R，則

v1v2=M1M2×R2R1=81×14=92

4 用概念地圖描述程序化思維模型

例5 用閉合電路歐姆定律定性分析電流、電壓變化問題:

習(xí)題2 如圖6所示的電路中，A、B、C、D是四只相同的燈泡。當(dāng)滑動變阻器的滑動片向下滑動時，下列說法正確的是( BD)

A.A燈變亮 B.B燈變亮

C.C燈變亮 D.D燈變亮

分析:首先，確定電器在電路中所處位置以及相互間的關(guān)系。R和D構(gòu)成串聯(lián)，其后與C構(gòu)成并聯(lián);該混聯(lián)電路與B串聯(lián)后再次與A并聯(lián);爾后與電源組成閉合回路。處理該電路問題一定要采用從電源到電器、從干路到支路的分析手法，思路如下。

與此相似的還有遠(yuǎn)距離輸電模型，這類有固定思維模型的問題，在電學(xué)中尤為突出，主要原因在于電學(xué)是一門實踐性很強的科學(xué)，有程序化的、可操作性的分析步驟。

5 用概念地圖歸納零散規(guī)律

所謂零散規(guī)律，其實形散而神不散，甚至形神皆不散，不過是內(nèi)在規(guī)律藏的較深，比如在初速度為零的勻加速直線運動中，有四大比例關(guān)系，分別為:

等分時間，前n段距離之比

1∶4∶9∶…n2

等分時間，第n段距離之比

1∶3∶5∶…2n-1

等分距離，前n段所花時間之比

1∶2∶3∶…n

等分距離，第n段所花時間之比

1∶2-1∶3-2∶…n-n-1

概念地圖說明:以上四個規(guī)律都是由公式s=v0t+12at2得出，在初速度為零時s=12at2，如果等分時間，前n段距離距離比當(dāng)然是1∶4∶9∶…同時也可得出第n段距離之比;如果等分時間，公式變化為t=2sa，可推導(dǎo)出前n段和第n段所花時間之比。

同時，用v-t圖像形象表示比例關(guān)系。將特殊比例、公式推導(dǎo)、圖像意義有機地融入概念地圖，為學(xué)生全面理解相關(guān)概念搭建腳手架。

6 用概念地圖勾畫物理系統(tǒng)知識樹

一千個人就有一千種理解、一千種認(rèn)知。隨手翻開一本物理教輔書，都可以看到其知識系統(tǒng)和內(nèi)容編排的巨大差異。以高中物理教材的發(fā)展為例，早期版本是由力、熱、光、電磁、原子五門獨立分支學(xué)科組合而成，現(xiàn)行版本，以粵教版高中物理為例，則是按物理學(xué)的進(jìn)化，從機械論到波動論再到量子論的結(jié)構(gòu)安排，與大學(xué)普通物理構(gòu)成一個知識整體，且明顯地與大學(xué)物理的四大力學(xué):理論力學(xué)、熱力學(xué)和統(tǒng)計物理、電動力學(xué)、量子力學(xué)對應(yīng)。因此，高中物理知識體系有很強的發(fā)散性和開放性，很多地方都可以拓展延伸，從而也導(dǎo)致認(rèn)知的多樣性。

如果僅作為認(rèn)知工具將其用于教師的教，并沒有充分利用概念地圖。教學(xué)必須以學(xué)生為主體，概念地圖更多的是作為師生間的交流工具:學(xué)生通過教師繪制的概念地圖，系統(tǒng)把握知識的同時也接受部分隱性知識;教師則通過學(xué)生繪制的概念地圖，清晰地檢驗他們的思維模式及知識缺陷。

總之，運用概念地圖進(jìn)行高中物理教學(xué)，可以直觀化、立體化、可視化地體現(xiàn)知識間的關(guān)系;可以使“看不見、摸不著”的、抽象的、內(nèi)在的隱性知識形象地展示出來， 便于記憶和理解;可以把所學(xué)到的知識加以系統(tǒng)化， 這樣就可以做到提綱挈領(lǐng)、綱舉目張，避免知識在大腦中毫無頭緒、雜亂無章地堆放;可以幫助學(xué)生把“厚的書讀薄”，也可以幫助學(xué)生把“薄的書讀厚”，從而把握知識的內(nèi)在邏輯，在學(xué)生的頭腦中形成體系，培養(yǎng)學(xué)生的分析與綜合能力。

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(欄目編輯張正嚴(yán))