思維地圖在優化物理教學中的應用

錢奇蘭

（諸暨中學暨陽分校 浙江紹興 311800）

思維地圖在優化物理教學中的應用

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注，同時，越來越多的知識可視化工具被開發和研究，如概念圖、思維導圖、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用．

思維地圖 概念教學 規律教學 優化物理教學

隨著科技的發展和生活節奏的加快，現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境，很多信息通過圖像獲取．

同樣，學生在獲取知識的過程中，面對以文字呈現的知識，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，借助于日益發達的信息技術和工具軟件，概念圖、思維導圖等知識可視化工具應運而生，并日益受到教育者的廣泛關注．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、臺灣等地廣泛應用于各個領域，當然也包括教育領域．但縱觀國內教育的研究，對思維地圖的應用和研究還比較稀少，本文初步介紹了思維地圖及其在優化物理教學中的應用．

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在此基礎上，共同研究和創建了“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，開發了思維地圖．

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，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，它是根據人的思維特點而設計的，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］

續表

3 思維地圖在優化物理教學中的具體應用

3．1 使用圓圈圖優化概念教學

物理概念是高中物理的基礎，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迷糊的現象，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，應幫助學生抓住或提煉出關于這個概念的關鍵詞．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的重要信息，還可以補充進去．如圖1就是“質點”概念圓圈圖．

圖1 質點概念圓圈圖

3．2 使用起泡圖優化規律教學

物理規律教學是高中物理教學的重點也是難點，學生對于規律的應用存在較大的問題，對于基礎較差的學生甚至連一些基本的規律、基本公式都不清楚，又何況用規律去解題呢．運用思維地圖中的起泡圖，可以將規律的中心概念置于中心圓圈，然后外面四周的圓圈內寫下相關的規律．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，如果不區分清楚，會影響到學生的后續學習．如果應用思維地圖中的雙起泡圖可以形象、直觀地將兩者的區別呈現出來，加深學生對這兩者共同點和區分點的理解．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，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展示兩個物理量的相同點．

3．4 使用樹型圖優化知識結構的教學

高中物理教材的設計符合學生認知規律的發展特點，從易到難，層層遞進，但也有個缺點，知識點較零散，而學生又缺乏總結和歸納能力．借助于樹型圖，可以將這些零散的相關知識依次呈現在一張圖中，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 使用括號圖優化物質組成教學

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系．

圖6 原子的組成括號圖

3．6 使用流程圖優化實驗教學

物理學是一門以實驗為基礎的學科．物理學中的規律都是通過實驗或是在實驗的基礎之上推理得到，可見實驗對于物理學的重要性．現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注實驗教學，讓學生動腦設計、動手做，并在實驗過程中發現和解決問題．準確、規范的操作步驟是做好實驗的關鍵，借助于流程圖可以將每個步驟以關鍵詞的形式有序地呈現出來．下面以“驗證機械能守恒定律”為例，制作相關的流程圖，如圖7所示．

圖7 驗證機械能守恒定律實驗流程圖

3．7 使用復流程圖優化因果關系教學

一些物理現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果．再如電容器的電容C會受到相對介電常數εr，正對面積S，兩極板間距離d的影響．若能將相應的因和果以圖像的形式呈現出來，學生應該會有深刻的印象．下面以這兩個例子為例制作了相應的復流程圖，在中心方框里面寫上重要的事件，即“探究a與F關系”、“電容C”，左邊是影響的原因，右邊是對應原因導致的結果，如圖8，9所示．

圖8 探究a與F關系復流程圖

圖9 電容C復流程圖

3．8 使用橋型圖優化類比概念教學

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，再按照兩者的相關性，在橋的右邊依次寫下具有類似相關性的事物，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，這都將有利于優化我們的物理教學，幫助學生形成對概念、規律、因果量關系的理解．

其實，思維地圖只是可視化工具的一種，在實際教學過程中，我們可以結合概念圖、思維導圖、思維地圖等將知識更好地以圖像的形式呈現出來，使它們更好地為我們的教學服務，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用．上海教育科研，2008（1）

2014- 05- 19）