熱學課程教學中基于思維導圖構建知識體系的探索研究*

王曉芳 吳登平

(廣東石油化工學院 廣東 茂名 525000)

1 引言

思維導圖是英國心理學家、教育家托尼·巴贊(Tony Buzan)20世紀60年代創造的一種筆記或學習的方法[1]．它是一種圍繞某一中心主題展開的輻射狀的思維表達方式，由此中心主題可向外發散出無數個與中心主題相關的關節點，而每一關節點又可成為另一個中心主題再向外發散，因此，思維導圖具有良好的“圖式思維導航”作用，它就像大腦中的地圖，完整地將思維、想法呈現出來．思維導圖發明至今，在各領域得到了廣泛的應用，在高校各類課程的教學方面許多研究者也進行了積極的探索和實踐，證明了思維導圖的有效性[2～4]．與思維導圖有著極其相似的另一種學習工具是概念圖，在實際應用中二者也相互結合并逐漸泛化，在本文中我們也沒有把二者進行區分[5]．

熱學是物理學專業本、專科學生必修的一門重要的學科基礎課，與當代科學技術中的眾多領域乃至日常生活有著密切的聯系．課程內容特點是基本概念、定律多，知識面廣，內容雜，學生學起來覺得很混亂，普遍認為課程內容難懂難記、空洞乏味，教師講起來也覺得難講．因此，如何使熱學知識更加網絡化、直觀化、邏輯化，并促進學生更加深入理解和有效記憶所學知識、提高學習興趣具有重要的現實意義[6]．本文主要探討了思維導圖在本科物理學專業必修專業基礎課程——熱學中的應用和意義，對教學模式進行了一定的探索．

2 思維導圖在熱學課程教學中的運用

2.1 有助于學生構建知識體系

熱學是研究物質熱運動及其有關性質和規律的一門物理學分支學科，課程內容主要包括熱力學基礎、分子動理學基礎和熱學理論的應用等三個方面．其中熱力學是研究物質熱運動的宏觀理論，以觀察和實驗為基礎，具有普適性與可靠性；分子動理學是在微觀模型的假設下，利用力學規律和概率論研究物質熱運動的微觀理論，其結論要接受實驗的檢驗．由于既涉及宏觀的實驗方法，又有抽象的微觀理論，在熱學教學過程中，筆者發現學生很難形成知識網絡，更不能深刻地了解各個核心知識間的聯系．思維導圖可以將知識體系清晰地展現于眼前，重點突出，層次清楚，能強化對知識的理解和記憶，這樣構建起來的知識體系有利于學生掌握知識，且能在實際應用中快速、準確地提取知識．

圖1的思維導圖是筆者根據教材自有的結構順序構建的知識體系．第一層級以“研究熱現象性質及規律”為中心主題說明了熱學課程的研究內容，第二層級則體現了兩種不同的研究方法及應用，第三層級分別給出了相應于第二層級的具體內容．第三層級中熱力學第一定律和熱力學第二定律又是教學的重點和難點，可以用超級鏈接的方式進行展開，這樣既能夠做到簡潔利于學生掌握，又做到了突出教學內容的重難點．在運用思維導圖所構建的知識體系圖中，體現出了明顯的層級結構關系，這樣有助于形成一個清晰的知識體系，思維過程也隨之變得更加清晰．

圖1 熱學課程的思維導圖

用思維導圖構建知識體系可以對各章知識進行強有力的整合，加強了知識間的彼此聯系，使知識不再孤立，而且知識分層儲存，條理分明、清晰、可視，知識的提取更加方便．將思維導圖應用于學習之中就解決了知識點混亂、易混淆的問題，極大地提高了課堂授課效率，而且也很容易根據知識的發展而添加新的內容，不斷增加知識的累積量．思維導圖具有獨特的樹狀結構和知識分層的特點，能簡潔直觀地體現知識間的內在邏輯關系，很受學生的歡迎．

2.2 有利于培養學生的自主學習能力

自主學習是以學生作為學習的主體，通過學生獨立的分析、探索、實踐、質疑、創造等方法來實現學習目標，是與傳統的接受式學習方式相對應的一種現代化學習方式．思維導圖是教師指導學生主動構建知識體系、培養學生自主學習能力的一種有效的工具和手段．在每一章結束、每節課的小結部分、甚至每一個知識模塊學完的時候，教師都可以有意識地引導學生繪制思維導圖來回顧所學的內容．筆者以熱力學基礎中學生需要重點掌握的內容之一“熱力學第一定律”為例來說明如何引導學生繪制思維導圖.熱力學第一定律是宇宙中最基本的能量守恒與轉化定律，但學生還是很難掌握，究其原因是整章內容涉及到的物理概念特別多、關系特別復雜，致使學生感到知識非常混亂．首先是明確所學內容的主題，即 “熱力學第一定律”為中心主題，并將中心主題寫在紙的中央；之后是次級主題，找到第二層級的關鍵詞，筆者引導分別從“文字表述”、“數學表達式”和“應用”三個方面展開；在次主題后，引導學生用更為細節的要點將第三層級表達出來；依次類推，可以得到更為細節的第四、第五層級的表述，完成整個思維導圖，如圖2．思維導圖不是按書中章節順序來描述知識，而是以知識的聯系、層次關系來描述，這樣便于學生總體把握知識脈絡．

引導學生將所掌握的知識制作成思維導圖是幫助學生鞏固和記憶所學的知識的一種非常有效的方式．思維導圖具有分層組織知識的特點，這使得學生在作思維導圖時，必定要先在大腦中把相關的知識點進行篩選、排列，并產生組合、聯想，進而理清知識點之前的關系，幫助學生掌握知識框架，加強有意記憶．

所以，讓學生親自繪制思維導圖進行整理，有助于學生鞏固和記憶所學的知識，并積極思考，提高了學生的自主學習的能力，也激發了他們的學習興趣，增強了成就感．

圖2 熱力學第一定律思維導圖

2.3 有利于培養學生的思維能力

當我們學習了新的知識后，只有通過積極的思考、分析與綜合、比較與歸納等才能理解并鞏固所學的知識，才能形成自己的知識體系．特別是在復習階段，學生主要任務是梳理和鞏固已學的知識，從宏觀上把握知識的整體結構及其內在規律，并促使知識系統化，從而提高解決問題的能力，提高學生的思維品質和學習能力．思維導圖的繪制過程正是學生開展各種形式的思維活動的過程．按照傳統的復習方法，學生需要有意識地重點記憶一些知識點，而熱學課程的知識點涵蓋面廣，因此學生難記、難掌握，在知識提取時也出現較大的難度．而思維導圖具有簡約明了的特點，且能涵蓋大量內容，所以，一方面可以在復習教學中運用思維導圖對學生的所學的知識點進行梳理、歸納，使之更清晰，學生復習用思維導圖做成的筆記也更能節省時間，從而有效地提高學生的學習效率；另一方面，學生經過一段時間的訓練后，學生快速瀏覽知識要點后，就能自己繪制思維導圖.在制作導圖的過程中學生會自覺地去體會和觀察知識間的關系，甚至發現自己從來沒有意識到的各個知識間的關系，從而產生一些具有創新性的學習目的．

可見，在課程教學中基于思維導圖使用，學生獲得的熱學基礎知識不再是凌亂地堆積于頭腦之中，而是按照一定的邏輯聯系構建于頭腦之中，從而形成了具有一定層次的知識結構體系．熱學是物理學專業的必修課程，是熱力學與統計物理、固體物理等課程的重要基礎．通過思維導圖的關聯特性，學生不僅能理性地擴展學習的知識點，還能對所學的知識點有更加全面、更加深刻的理解，并且能夠為進一步學習提供可擴展的知識模塊，為后繼課程打好扎實的基礎．

3 結語

在熱學課程的教學中，使用思維導圖有利于深刻理解各知識點內在要素的相互關系，有助于構建知識體系，使學生的自主學習能力和思維能力都有很大的提高，從而極大地提高教學的有效性，提高教學質量．

1 托尼·巴贊著.張肋昆，徐克茹譯.思維導圖大腦使用說明書. 北京：外語教學與研究出版社，2005

2 張武威，黃宇星. 思維導圖應用于物理解題的探索. 電化教育研究，2009(09)：97～101

3 胡勇忠，吳燦，徐巨成. 利用圖式理論和思維導圖提高高職學生英語聽說能力. 當代教育理論與實踐，2011(03)：80～82

4 盧靜. 基于思維導圖的大學生個人知識管理體系構建. 中國教育技術裝備，2011(12)：13～15

5 楊凌. 概念圖、思維導圖的結合對教與學的輔助性研究.電化教育研究，2006(06)：59～61

6 劉立華，華中，張勇，董麗榮. 熱學教學改革的實踐.赤峰學院學報，2010(11)：208～209